Radionuklidy w medycynie

obowiązkowe

Celem przedmiotu jest wprowadzenie studentów w zagadnienia dotyczące zastosowania radionuklidów w medycynie. W trakcie realizacji przedmiotu student poznaje podstawy zastosowania technik radioizotopowych, diagnostyki radioizotopowej i radioterapii w medycynie. Zapoznaje się również z mechanizmami transportu i akumulacji radiofarmaceutyków w komórkach, metodami dozymetrycznymi i technikami radioterapii.

Profil studiów - ogólnoakademicki

Forma studiów - stacjonarne

Rodzaj przedmiotu - obowiązkowy.

Dziedzina i dyscyplina nauki: nauki fizyczne, fizyka medyczna, nauki biologiczne, biofizyka

Rok studiów/semestr studia I stopnia, rok III, semestr zimowy

Wymagania wstępne (tzw. sekwencyjny system zajęć i egzaminów) student powinien posiadać wiedzę ogólną z zakresu biologii, chemii, fizyki biofizyki, cytologii, histologii i fizjologii.

Liczba godzin zajęć dydaktycznych z podziałem na formy prowadzenia zajęć

Wykład – 15 godzin

Konwersatorium – 15 godzin

Laboratorium – 15 godzin

Metody dydaktyczne - wykład, konwersatoria, konsultacje, rozwiązywanie zadań z problematyki promieniotwórczości i ochrony radiologicznej, wykonywanie doświadczeń według instrukcji podczas zajęć laboratoryjnych, analiza wyników, sporządzanie sprawozdań z ćwiczeń.

Formy zaliczenia przedmiotu: zaliczenie na ocenę wykładu, konwersatoriów i laboratoriów.

Punkty ECTS: 3

Bilans nakładu pracy studenta

75 godz., w tym:

udział w wykładach: 15 godz.

udział w zajęciach poza wykładowych: 30 godz.

przygotowanie do zajęć, zaliczeń, egzaminów: 24,4 godz.

udział w konsultacjach, zaliczeniach, egzaminie: 5,6 godz.

Wskaźniki ilościowe

Nakład studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela: 50,6 godz., 2,0 pkt. ECTS

Nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym: 60 godz., 2,4 pkt. ECTS

Wykład ma za zadanie wprowadzenie studentów w podstawowe zagadnienia z zakresu zastosowania radionuklidów w medycynie .

Konwersatoria mają na celu nabycie umiejętności rozwiązywanie zadań z problematyki promieniotwórczości i ochrony radiologicznej.

Laboratoria mają za zadanie zapoznanie studentów z metodami badawczymi stosowanymi w ocenie wpływu promieniowania na makromolekuły i układy biologiczne.

Zakres tematów poruszanych na wykładzie:

1.Podstawy zastosowania techniki radioizotopowej w medycynie. Radioaktywne izotopy naturalne i sztuczne. Rodzaje rozpadów

promieniotwórczych. Prawo rozpadu promieniotwórczego. Aktywność promieniotwórcza i jej jednostki. Metody otrzymania i

charakterystyka izotopów promieniotwórczych stosowanych w medycynie. Radionuklidy i radiofarmaceutyki. Kryteria jakości

radiofarmaceutyków. Detekcja promieniowania jonizującego: metody jonizacyjne, scyntylacyjne i autoradiografii. Toksykologia

radionuklidów.

2.Diagnostyka radioizotopowa w medycynie in vitro. Oznaczenie ilości substancji metodą rozcieńczania izotopów, metody

radioimmunologiczne, analiza aktywacyjna.

3.Diagnostyka radioizotopowa in vivo. Mechanizmy transportu i akumulacji radiofarmaceutyków w komórkach : aktywny transport, wtórny

aktywny transport, dyfuzja, fagocytoza, antygen-przeciwciało, ligand-receptor ( przykłady). Technika obrazowania: technika planarna,

technika tomografii emisyjnej pojedynczego fotonu (SPECT), Pozytonowa tomografia emisyjna (PET). Charakterystyka RN stosowanych

w PET i SPECT.

4.Radioterapia. Podstawy radioterapii – oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią. Biologiczne działanie promieniowania

jonizującego. Uszkodzenia radiacyjne na różnych poziomach organizacji ( biomolekuły, komórki, cały organizm). Promienioczułość

tkanek. Prawo Bergonie-Tribondeau. Narządy krytyczne. Wczesne i późne efekty napromieniania. Efekty stochastyczne i

deterministyczne. Radioliza wody. Bezpośrednie i pośrednie efekty promieniowania jonizującego. Utlenienie lipidów, białek, uszkodzenia

kwasów nukleinowych. Obrona przed RFT. Mechanizmy naprawcze. Efekt tlenowy. Cykl komórkowy i śmierć mitotyczna. Śmierć

apoptotyczna i nekrotyczna. Krzywa przeżywalności komórek. Modele radiobiologiczne.

5. Dozymetria. Jednostki dozymetryczne. Dawki i moc dawki.

6. Techniki radioterapii: a) wiązki zewnętrzne – teleradioterapia b) źródła śródtkankowe – brachyterapii c) źródła otwarte (podanie

radioizotopu) – terapia radioizotopowa. Charakterystyka RN stosowanych w różnych technikach radioterapii. Radioterapia

konwencjonalna Radioterapia hadronowa Terapia protonowa. Terapia borowo-neutronowa (BNCT)

Zakres tematów poruszanych na konwersatorium:

a) Przemiany jądrowe – obliczenia rozpadów i reakcji jądrowych, w tym: wyznaczanie stałej rozpadu, czasu połowicznego zaniku,

określanie rodzaju przemiany jądrowej

b) Obliczenia aktywności pierwiastków promieniotwórczych (w tym z wykorzystaniem równań z dziedziny radiochemii)

c) Obliczenia energii przemian i cząstek biorących udział w przemianach jądrowych

d) Obliczenia z zakresu ochrony radiologicznej – dawki skuteczne, równoważne, obliczenia mocy dawki, klasyfikacja pracowni

izotopowych, kategoria A i B narażenia na promieniowanie, obliczenia promienia awaryjnego, obliczenia dawek granicznych, szacowanie

wielkości terenu nadzorowanego i kontrolowanego

Zakres tematów poruszanych na zajęciach laboratoryjnych:

1. Pomiar stężenia glutationu zredukowanego (GSH) w erytrocytach poddanych działaniu promieniowania γ.

2. Wyznaczanie stężenia methemoglobiny (MetHb) w erytrocytach poddanych działaniu promieniowania γ.

3. Spektrofotometryczna analiza wpływu promieniowania γ na proces utleniania lipidów.

4. Wpływ promieniowania γ na błony komórek erytrocytów.

5. Badanie wpływu promieniowania γ na strukturę albuminy wołowej (BSA).

6. Zapoznanie się metodologią pomiarów radioimmunologicznych z wykorzystaniem licznika scyntylacyjnego.

1. Biofizyka pod red. F. Jaroszyka, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2002.

2. Człowiek i promieniowanie jonizujące, pod red. A. Hrynkiewicz, PWN, Warszawa 2001.

3. Bożena Gostkowska, „Ochrona radiologiczna – wielkości, jednostki, obliczenia. Poradnik dla inspektorów ochrony radiologicznej”, CLOR, Warszawa, 2010

4. Z. Szot, „Działanie promieniowania jonizującego na materię żywą. Poradnik ochrony radiologicznej”, Ośrodek Informacji o Energii jądrowej, Warszawa, 1976

5. „Biofizyka – wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami”, Z. Jóźwiak, G. Bartosz, PWN, Warszawa 2005

6. „Biochemia”, Lubert Stryer, PWN, Warszawa

7. Hrynkiewicz A.: Fizyczne metody badań w biologii i medycynie, PWN, 1999.

8. Hrynkiewicz A Fizyczne podstawy diagnostyki medycznej i terapii, PWN

9. G. Pawlicki, T. Pałko, N. Golnik, B. Gwiazdowska, L. Królicki

"Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000" Tom 9 "Fizyka medyczna"

10. Publikacje naukowe związane z tematem danego ćwiczenia

1.Student charakteryzuje wpływ promieniowania na makrocząsteczki i układy biologiczne: K_W02, K_U06, K_U07, K_U30, K_U32, K_U33, K_K05

2.Student charakteryzuje techniki radioizotopowe, diagnostykę radioizotopową, mechanizmy radioterapii, metody dozymetryczne i techniki radioterapii. K_U06, K_U07, K_U08, K_U30, K_U32, K_U33, K_K05

3. Student wyjaśnia na poziomie molekularnym mechanizmy i skutki oddziaływania promieniowania w układach biologicznych. K_W10, K_U08, K_U30, K_U32, K_U33, K_K05

4. Student jest świadomy negatywnych i pozytywnych aspektów wpływu promieniowania na układy biologiczne i jego zastosowania w medycynie. K_U30, K_U32, K_U33, K_K05

5. Student interpretuje i opracowuje otrzymane wyniki badań w formie sprawozdań, wykazuje dbałość o bezpieczeństwo pracy w

laboratorium: K_K02, K_K05, K_K06, K_K07, K_K08, K_K09, K_U12, K_U15, K_U16, K_U30, K_U32, K_U33

Formy zaliczenia przedmiotu: zaliczenie na ocenę wykładów, laboratoriów i konwersatoriów