Máster en Física Biomédica Objetivo Proporcionar una comprensión de las aplicaciones de la Física a las Ciencias Biomédicas aportando la formación básica necesaria para desarrollar una carrera profesional, investigadora o académica en este campo. Biofísica Comprensión de los mecanismos biológicos básicos, desde la estructura del ADN al funcionamiento de las neuronas. Física e Instrumentación Médica Avances espectaculares en la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades. Señales bioeléctricas, Resonancia magnética, Tomografía de coherencia óptica, Tomografía computarizada de rayos X, PET, Marcadores radiactivos. 1 Máster en Física Biomédica Requisitos de acceso: Grado/Lic. en Física, Química, Biología, Medicina, .. Duración: 1año (60 ECTS) Departamentos involucrados: Bioquímica y Biología Molecular (Fac. CC. Químicas) Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC) Física Aplicada I Física Aplicada III Física Atómica, Molecular y Nuclear Fisiología (Fac. de Medicina ) Óptica Química Física I (Fac. CC. Químicas) Química Física II (Facultad de Farmacia) Radiología y Medicina Física (Fac. de Medicina) 2 Máster en Física Biomédica Comisión de Gestión del Máster Tatiana Alieva (Óptica) Fernando Arqueros Martínez (FAMN) Alfonso Calzado Cantera (RMF) M. Paz Godino Gómez (FA-I) Francisco Monroy Muñoz (QF-I) Ignacio Rodríguez Ramírez de Arellano (QF-II) Miguel Sancho Ruiz (FA-III) 3 Máster en Física Biomédica Estructura Módulo de Formación Básica (24 ECTS): 4 asignaturas* obligatorias Módulo de Formación Especializada (24 ECTS): 4 asignaturas* de entre una oferta de 10 optativas Trabajo Fin de Máster (12 ECTS): Obligatorio *Todas las asignaturas de 6 ECTS 4 Módulo Asignatura Biofísica Formación Básica Procesado de señales OB Fund. Instrumentación Biomédica OB Radiofísica OB Radioterapia OPT Medicina Nuclear y Radiodiagnóstico OPT Cursar 4 Elementos de Anatomia y Fisiología Formación Especializada OPT RMN y ultrasonidos OPT Optica e Imagen en BM OPT Señales Bioeléctricas OPT Termodinámica de Sistemas Biológicos OPT Biomembranas Trabajo Fin de Máster Cuatrimestre 1 2 OB OPT Biofísica Molecular OPT Seminarios de Biofísica OPT Trabajo Fin de Máster OB 5 Formación Básica Procesado de señales Objeto Dispositivo Señal Caracterización de sistemas de medidas Procesado: Reconstrucción Filtrado Análisis ECG Resultado del estudio 6 Formación Básica Fundamentos de instrumentación biomédica Bases físicas y diseño de: Sensores/Transductores Amplificadores Filtros para la adquisición de las señales biomédicas Instrumentos de análisis de muestras biomédicas: Espectrómetros Microscopios 7 Formación Básica Física Biológica Redes neuronales Estructura de proteínas ácidos nucleicos y motores moleculares Evolución prebiótica Cooperatividad Conformación y plegamiento de biomoléculas Canales iónicos 8 Formación Básica Radiofísica Dosimetría de radiaciones ionizantes Interacción radiación-materia Técnicas de Monte Carlo Protección radiológica dosímetros Radiobiología 9 Cámaras de ionización Formación Especializada Elementos de Anatomía y Fisiología Anatomía del sistema musculo-esquelético. Anatomía y Fisiología de la sangre y aparato cardiovascular. Anatomía y Fisiología de los aparatos: respiratorio, genitourinario, digestivo, endocrino y nervioso. 10 Formación Especializada Física del Radiodiagnóstico y Medicina Nuclear Imagen con rayos X: radiografía digital, mamografía, tomografía computarizada, radiología intervencionista. Imagen en medicina nuclear: gammagrafía, PET, SPECT. 11 Formación Especializada Física de la Radioterapia Tratamientos con radioterapia. Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes. Instrumentación en radioterapia. Radioterapia externa. Braquiterapia. Técnicas de tratamiento 12 Formación Especializada Óptica e Imagen en Biomedicina La interacción luz láser -­‐ tejidos biológicos y sus aplicaciones en diagnós8co no invasivo. Normas de Seguridad láser. Interacción de la luz con el sistema visual: percepción visual, óp8ca de fotorreceptores de la re8na. Radiografías Tomografía Computarizada La percepción de la imagen médica: caracterís8cas de las imágenes médicas analógicas y digitales, evaluación de la calidad de la imagen, modelos de observadores, procesado óp8co-­‐neuronal de la información visual. 13 Formación Especializada Resonancia Magnética Nuclear, Ultrasonidos e Imagen Molecular Imagen* y espectroscopia no invasiva (radiación no ionizante): imagen RMN, estudios estructurales de proteínas por espectroscopia de RMN, imagen por espectroscopia Raman y de fluorescencia, ultrasonidos. 14 *La imagen médica ha sido calificada como el avance médico reciente más importante (Health Affairs, 20, 30-42, 2001). Formación Especializada Medidas bioeléctricas Propiedades eléctricas de sistemas biológicos. Modelización eléctrica de células y cultivos. Medidas de permitividad dieléctrica. Medidas de contenido de agua y grasa en tejidos. Espectroscopía de impedancias. Dielectroforesis. Electro-rotación. 15 Formación Especializada Termodinámica de sistemas biológicos Termodinámica de las disoluciones: Disoluciones ideales, diluidas y reales. Fenómenos de superficie en los sistemas biológicos. Reversibilidad e irreversibilidad. Introducción general a los procesos irreversibles: Termodinámica de procesos muy alejados del equilibrio. Transporte de calor. Biofísica de la respiración: Difusión de un gas. Leyes de Fick. Difusión en sistemas multicomponentes: ecuación de Maxwell-Stefan. Transporte de masa: Transporte a través de membranas. Transporte pasivo y activo. Fenómenos de transporte en sistemas biológicos. Transferencia de masa y calor simultáneamente. 16 Formación Especializada Biomembranas Procesos en membranas y tráfico de membrana Estructura de la membrana 2 Canales iónicos y señales eléctricas en membranas 2H (h ) = g ( ∇h ) + k ( ∇ h ) 2 2 Mecánica de la división celular Dinámica del citoesqueleto ∂u (x , t ) dH = −Λ (x , t ) + xth (x , t ) 17 ∂t du Formación Especializada Biofísica molecular La célula y sus componentes Experimentación e Instrumentación Interacciones y dinámica molecular Plegamiento y dinámica de proteínas ∂ 2r m 2 + ∑ ∇V ij = F ∂t ij n l = 2d sin q Dinámica de motores moleculares y procesos estocásticos en la célula 18 Formación Especializada Seminarios de Biofísica Pinzas ópticas Magnetoencefalografía Sincronización neuronal Motores brownianos Tomografía óptica coherente 19 Metodología Docente Clases teóricas, Seminarios y Problemas Laboratorio Visitas y actividades en hospitales y centros de investigación Formación Básica Formación Especializada (asignaturas optativas) Horas presenciales total Horas presenciales laboratorio 180 47 450 Oferta total 101 (22%) A cursar 180 Depende de las asignaturas elegidas 20 Trabajo Fin de Máster (12 ECTS) n Amplia oferta de trabajos directamente relacionados con las materias del Máster que pueden ser: – Carácter investigador – Aplicados al entorno hospitalario – Aplicaciones de instrumentación biomédica n Los trabajos se realizan en: – – – – Departamentos de la UCM involucrados en el Máster Centros de investigación Hospitales de la Comunidad de Madrid Empresas La realización de trabajo es compatible con las becas de colaboración y becas predoctorales ofrecidas en los departamentos 21 Acuerdos con Centros/Empresas para TFM – Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares CNIC (firmado) n Unidad de Imagen Avanzada – Fundación Jiménez Díaz – IDC Salud (firmado) – Hospital Doce de Octubre (pendiente de firma) – Hospital Universitario de Fuenlabrada (pendiente de firma) – SIEMENS (pendiente de firma) n Healthcare Sector – CIEMAT – Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC) (en curso) 22 TFMs ofertados en el curso 2013/14 1. Reconstrucción iterativa en tomografía computarizada coronaria 2. Aplicaciones del método Montecarlo en Protección Radiológica y Medicina Nuclear 3. Determinación de la intensidad de un haz de rayos X a partir de su curva de atenuación 4. Corrección de atenuación en PET/MR 5. Introducción a priori de información anatómica en la reconstrucción de imágenes PET 6. Desarrollo de un algoritmo de reconstrucción iterativa para la mejora de la detección de microcalcificaciones en mamografía 7. Caracterización del módulo del planificador Radiance para dosimetría por Monte Carlo 8. Estudio del efecto dosimétrico de los movimientos de la próstata en tratamientos de radioterapia 9. Determinación de Am-241 en pulmón y hueso por espectrometría gamma con detectores de semiconductor LEGe 10. Cálculo de dosis en implantes de braquiterapia 11. Dinámica de membranas celulares: análisis comparado entre célula sana y mutación cancerosa en células madre hematopoyéticas 12. Física aplicada a la Biotecnología 13. Caracterización bioquímica y biofísica de interacciones proteína-proteína en sistemas nanométricos de membrana (nanodiscos) 14. Nanopartículas huecas de sílice para la liberación controlada de fármacos 15. Diseño de nanotransportadores estímulo-respuesta para liberación dual de fármacos en respuesta a la luz 16. Estudio funcional de la red cerebral cortical: análisis de conectividad en registros electrofisiológicos, bajo distintas condiciones de inhibición neuronal 17. Control y eficiencia termodinámica en motores Brownianos 18. Mecánica del citoesqueleto del glóbulo rojo: Relaciones de dispersión y análisis de modos normales 19. Análisis y optimización de la información proporcionada por magnetómetros y gradiómetros en registros de Magnetoencefalografía 20. Física del crecimiento y la división celular 21. Desarrollo de algoritmos para el procesado de imágenes adquiridas con sistema micro-CT 22. Reconstrucción de la distribución espectral de un haz de rayos x de diagnóstico a partir de su curva de atenuación en Cu 23. Desarrollo de nuevas micro-esferas biopoliméricas para la liberación controlada de medicamentos 24. Caracterización de un detector de imagen por rayos X basado en un centelleador y una cámara digital de alta resolución 25. Evaluación automática de imágenes de control de calidad en mamografía 26. Formación de imagen cuantitativa con luz parcialmente coherente 27. Análisis de imagen por Resonancia Magnética en Osirix 28. Nuevos desarrollos en instrumentación y reconstrucción de Imagen Nuclear por emisión de positrones (PET) 29. Mejoras en la planificación de radioterapia intraoperatoria. Desarrollo y validación de dosimetría y simulación de aceleradores con métodos Monte Carlo. 23 30. Aplicación de modelos de observador a la detectabilidad de bajo contraste en imágenes de TC Trabajo Fin de Máster (12 ECTS) n Presentación de trabajos de los alumnos de Máster FBM curso 2013/14: - 10 de Julio, 9:30h (por confirmar) - 19 de Septiembre, 9:30h (por confirmar) n Memorias de trabajos realizados (link) 24 ¿Hay vida después del Máster? (salidas profesionales) Doctorado El Máster da pleno acceso a cualquier programa de Doctorado en Física (España, EU, …). Algunos de nuestros alumnos han conseguido beca para hacer la tesis en: - UCM - UAM - CSIC - CIEMAT - Max Planck Institute for Polymer Research - Ecole des Neurosciences de Paris - SUBATECH – IN2P3 (Nantes) PostDocs: - University of California - San Francisco - Massachusetts Institute of Technology - UCM 25 Salidas profesionales Empresas de instrumentación y productos sanitarios: - Boehringer Ingelheim (Alemania) AGILENT (antigua VARIAN) TECNATOM UTPR BRAINLAB Radiofísico Hospitalario Prueba de acceso y Residencia de 3 años en un hospital (similar al MIR). Un número importante de nuestros antiguos alumnos son actualmente residentes. - H. Gregorio Marañón - H. Puerta de Hierro - H. Doce de Octubre - H. Fuenlabrada 26 FORMACIÓN DE FÍSICOS MÉDICOS: RECOMENDACIONES DE LA EFOMP / ESR – ESTRO -EANM - Core curriculum for medical physicists in Radiology. Recommendations from an EFOMP/ESR working group (June 2011). - Curriculum for education and training of Medical Physicists in Nuclear Medicine Recommendations from the EANM Physics Committee, the EANM Dosimetry Committee and EFOMP - Guidelines for education and training of medical physicists in radiotherapy. Recommendations from an ESTRO/EFOMP working group (February 2011). Radiofísica 28 Radiofísica Elementos de Anatomía y Fisiología 29 Radiofísica Física del Radiodiagnóstico y Elementos de Medicina Nuclear Anatomía y Fisiología 30 Física de la Radioterapia Radiofísica Física del Radiodiagnóstico y Elementos de Medicina Nuclear Anatomía y Fisiología 31 Física de la Radioterapia Radiofísica El Máster de Física Biomédica cubre las recomendaciones de las Instituciones europeas para la formación de un especialista en Física Médica Física del Radiodiagnóstico y Elementos de Medicina Nuclear Anatomía y Fisiología 32 Máster en Física Biomédica www.ucm.es/masterfisicabiomedica/ biomedica.fis.ucm.es 33