Základy teorie chyb

absolutní chyba, relativní chyba, hrubá chyba, systematické chyby, náhodné chyby, aritmetický průměr, standartní chyba aritmetického průměru, grafické zpracování výsledků měření

Měření vybraných fyzikálních veličin

Měření hmotnosti – váhy pákové, pružinové a torzní, tenzometrické
Měření hustoty-pyknometrická metoda, metoda ponorného tělíska, Mohrovy vážky
Měření viskozity – Newtonův zákon viskozity, rotační viskozimetry, tělískové viskozimetry, Stokesův zákon, výtokové a kapilární viskozimetry, Hagen - Poiseuillův zákon
Kalorimetrická měření – měrná tepelná kapacita, Dewarova nádoba, směšovací kalorimetr, elektrický kalorimetr
Refraktometrie – Snellův zákon, mezný úhel, Abbého refraktometr
Polarimetrie – optická aktivita látek, kruhový polarimetr
Spektrofotometrie – Lambertův a Lambert – Beerův zákon, absorbance, spektrofotometr

Hmota

Formy hmoty – látka a pole
Silové interakce – 4 druhy základních silových interakcí, energie částice v silovém poli
Částice hmoty – fotony, leptony, mezony, baryony, dualismus
Atom – atomové jádro a obal (orbital, kvantová čísla)
Fyzikálně-chemické vlastnosti molekul a jejich struktura – silné a slabé chemické interakce
Biopolymery a jejich struktura
Disperzní soustavy a jejich vlastnosti

Biologické membrány a transport látek přes membránu

Biomembrána- model fluidní mozaiky, funkce, lipidová dvojvrstva – složení a stavba
Transport látek přes membránu – pasivní transport (difúze, osmóza), Donnanova rovnováha, aktivní transport (skupinová translokace, transport pomocí membránových váčků, transport pomocí specifických přenašečů)
Kompartmentová analýza

Volné radikály

Definice, tvorba a radikálová chemie
Reactive Oxygen Species – hlavní zástupci této skupiny (tvorba/zánik, působení v organismu)
Reactive Nitrogen Species – hlavní zástupci této skupiny (tvorba/zánik, působení v organismu)
Poškozující účinek na biomolekuly – lipidová peroxidace, poškození proteinů a DNA
Oxidativní stres – princip/důsledky

Mechanika tekutin a základy reologie, biofyzika proudění tělních kapalin

Hydrodynamika - klasifikace kapalin, rovnice pro ideální a newtonovské kapaliny – rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, proudění ideálních kapalin, rovnice pro viskózní kapaliny – Navier – Stokesova rovnice, viskozita, proudění reálných kapalin, Hagen –Poiseuillův zákon, Stokesův zákon
Základy reologie - vztah mezi deformací a namáháním (strain-stress křivka), rozdělění látek dle mechanických vlastností, dynamické namáhání, význam reologie, reologické rozdělení těles, reologická elementární tělesa a reologické modely, křivky toku
Proudění tělních tekutin – srdce a převodní systém srdeční, srdeční cyklus - fáze a popis tlakových a objemových změn, kvantifikace srdeční činnosti, krev a krevní tlak, hydromechanické zákony významné pro popis průtoků a tlakových poměrů v krevním řečišti

Ultrazvuk a magnetické rezonanční zobrazování (MRI)

Fyzikální vlastnosti – definice, akustická impedance, rozhraní (odraz vs transmise)
Princip zobrazování – časové zpoždění a pokles intenzity, A-scan, B-scan (2D, 3D and 4D zobrazení; T-M scan); IVUS
Dopplerův jev – princip (pohyblivý zdroj a stojící přijímač a opačně)
Zobrazení krevního toku – CW Doppler, PW Doppler (Colour Doppler/Spectral Doppler/Colour Doppler Energy)
Využití ultrazvuku v terapii – hlavní terapeutická aplikace ultrazvuku; biologické účinky ultrazvuku
MRI princip – vlastnosti jádra, magnetický moment, Larmorova frekvence, elektromagnetický impulz, absorpce energie, TR, TE
MRI zobrazování – T1-, T2-, PD-vážené obrazy, MRI scan
MR angiografie – CE MRA, PC MRA, TOF MRA
FMRI – princip

Radioaktivita

Radioaktivita – definice, charakterizace, proces radioaktivní přeměny, aktivita, fyzický poločas, protonové/nukleonové číslo, izotop, izobar, izoton, izomer
Radioaktivní přeměna – alfa, beta and gama; neutrony
Interakce ionizujícího záření s obaly atomů – excitace, ionizace, princip interakce alfa, beta a gama záření s absorbující hmotou
Interakce ionizujícího záření s jádry atomů – neutrony, pozitivně nabité částice, fotonukleární reakce
Jaderné reakce – princip (tepelné a rychlé neutrony), jaderná řetězová reakce

Optika a biofyzika vidění

Optika – spektrum a vlastnosti elektromagnetického záření, šíření světla – lom a odraz světla, disperze světla, optická spektra, vlnová optika- interference, difrakce a polarizace světla, základy paprskové optiky, kvantová optika¨
Biofyzika vidění – stavba oka, optický systém oka, blízky a vzdálený bod, akomodační šíře, zraková ostrost, stavba sítnice, mechanismus funkce tyčinek a čípků, refrakční vady oka

Ionizující záření (biologické efekty a aplikace v medicíně)

Radiobiologický efekt - fyzikální, fyzikálně-chemický, chemický a biologický proces; buněčný cyklus a buněčná radiosenzitivita; účinky ionizujícího záření (přímé, nepřímé); kyslíkový poměr
Radiační poškození – stochastické a deterministické účinky
Radioterapie – uzavřené/otevřené zdroje; ozařovače (zdroje gama záření, částicové urychlovače, protonová terapie); 3D scintigrafie (SPECT, PET)

Úvod do termodynamiky

Teplota, vlastnosti plynů (ideální plyn, reálné plyny), tlak, Boyleův zákon, Charlesův zákon stavová rovnice ideálního plynu, teplo, práce, komprese ideálního plynu, Carnotův cyklus

RTG a Výpočetní tomografie

RTG záření – vlastnosti, princip rentgenky, brzdné a charakteristické záření
Interakce RTg záření s hmotou – zeslabení intenzity záření, fotoelektrický jev, Comptonův rozptyl
Aplikace v lékařství – fluoroskopie, radiografie, kontrastní činidla
Computed Tomography – princip, atenuační faktor, voxel, Hounsfieldovy jednotky

Akustika a biofyzika slyšení

Akustika - akustické vlnění, vlnění v bodové řadě – harmonický pohyb, interference vlnění, rychlost vlnění, energie vlnění, intenzita zvuku, akustická spektra, fyziologická akustika – výška zvuku, hlasitost
Biofyzika slyšení – struktura a funkce ucha, mechanismus slyšení, audiometrie

Praktická cvičení z biofyziky