Кафедра біомедичної інженерії

[BMm 01] Медична фізика

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти	Другий (магістерський)
Галузь знань	16 - Хімічна інженерія та біоінженерія
Спеціальність	163 - Біомедична інженерія
Освітня програма	163Мп МІ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 28922)163Мп МІ+ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 58775)G22Мп МІ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 85588)
Статус дисципліни	Нормативна
Форма здобуття вищої освіти	Очна
Рік підготовки, семестр	1 курс, осінній семестр
Обсяг дисципліни	5 кред. (Лекц. 36 год, Практ. 18 год, Лаб. год, СРС. 96 год )
Семестровий контроль/контрольні заходи	Екзамен
Розклад занять	https://schedule.kpi.ua
Мова викладання	Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів
Розміщення курсу	https://classroom.google.com/c/ODAyMzUwNTI2MTA4

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Навчальна дисципліна «Медична фізика» належить до циклу нормативних дисциплін загальної підготовки магістрів спеціальності «Біоінженерія». Вона призначена для студентів, які мають базову підготовку на рівні бакалавра інженерних або природничих спеціальностей.

Дисципліна «Медична фізика» розглядає фізичні основи радіоактивності та іонізуючого випромінювання, а також їх застосування в медицині для діагностики, терапії та контролю стану пацієнтів. У центрі уваги знаходяться процеси утворення, розпаду та взаємодії радіоактивних випромінювань з біологічними тканинами, а також принципи роботи медичних радіаційних технологій і обладнання.

Окремий акцент робиться на фізичних закономірностях проходження іонізуючого випромінювання через речовину, дозиметрії, радіаційній безпеці та методах кількісної оцінки впливу випромінювання на організм людини. Дисципліна поєднує елементи ядерної фізики, біофізики, інженерії та медичних технологій.

«Медична фізика» у даному курсі розглядається насамперед як прикладна фізика радіоактивних явищ у медицині, що лежить в основі сучасних методів променевої діагностики (рентгенологія, КТ, ПЕТ) та променевої терапії.

Метою навчальної дисципліни «Медична фізика» є формування у здобувачів вищої освіти здатності аналізувати фізичні процеси, пов’язані з радіоактивністю та іонізуючим випромінюванням, а також застосовувати ці знання для розв’язання прикладних задач у медицині.

Після опанування дисципліни студенти повинні вміти:

розуміти фізичні основи радіоактивного розпаду та взаємодії випромінювання з речовиною;
виконувати базові розрахунки доз опромінення та активності джерел;
аналізувати біологічну дію іонізуючого випромінювання;
застосовувати принципи радіаційної безпеки в медичній практиці;
розуміти фізичні принципи роботи сучасного радіаційно-діагностичного та терапевтичного обладнання.

Методи навчання

На лекціях застосовуються пояснювально-ілюстративні методи, методи проблемного викладу, інтерактивного методу. Практичні заняття проходять з використанням репродуктивного методу, частково-пошукового та інтерактивного методу.

Загальні компетентності (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/434/2024 від 10.06.2024 р.):

ЗК 1 Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.

ЗК 2 Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.

ЗК 3 Вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми.

ЗК 4 Здатність працювати в команді.

ЗК 5 Здатність працювати в міжнародному контексті.

Спеціальні (фахові) компетентності (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/434/2024 від 10.06.2024 р.):

ФК 1. Здатність вирішувати комплексні проблеми біомедичної інженерії із застосовуванням методів математики, природничих та інженерних наук.

ФК 02 Здатність розробляти робочу гіпотезу, планувати і ставити експерименти для перевірки гіпотези і досягнення інженерної мети за допомогою відповідних технологій, технічних засобів та інструментів.

ФК 03 Здатність аналізувати складні медикоінженерні та біоінженерні проблеми та здійснювати їх формалізацію для знаходження кількісних рішень із застосуванням сучасних математичних методів та інформаційних технологій.

ФК 04 Здатність створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медикотехнічного призначення.

ФК 05 Здатність розробляти технічні завдання на створення, а також моделювати, оцінювати, проектувати та конструювати складні біоінженерні та медико-інженерні системи і технології.

ФК 06 Здатність досліджувати біологічні та технічні аспекти функціонування та взаємодії штучних біологічних і біотехнічних систем.

ФК 07 Здатність працювати в багатопрофільному колективі.

ФК 08 Здатність розробляти моделі та проводити експерименти, спрямовані на вирішення проблем, пов’язаних із здоров’ям людини, відповідно до конкретних потреб наукового пошуку, аналізувати, пояснювати результати та оцінювати вартість досліджень

ФК 09 Здатність до створення інструментів та методологій наукової діяльності, оцінювання та впровадження результатів сучасних розробок, рішень та досягнень інженерних і точних наук в медицину і біологію.

ФК 11 Здатність розробляти, планувати і застосовувати математичні методи в аналізі, моделюванні функціонування живих організмів, систем і процесів в біології та медицині.

ФК 12 Здатність проводити дослідження та спостереження щодо взаємодії біологічних, природних та штучних систем (протези, штучні органи та ін.), планувати біотехнічні випробування штучних протезів та систем

Програмними результатами навчання після вивчення дисципліни «Механіка та біомеханіка» є (ОП введено в дію Наказом ректора НОН/434/2024 від 10.06.2024 р.):

ПРН 01 Вміти аналізувати, розробляти та застосовувати технології та обладнання для дослідження фізіологічних і патологічних процесів людини, засобів сучасної діагностичної апаратури та систем відображення біомедичної інформації, відповідного програмного забезпечення, обґрунтовувати адекватні теоретичні

ПРН 02 Застосування методів розрахунку та вибору класичних та новітніх конструкцій біоматеріалів, елементів приладів і систем медичного призначення.

ПРН 05 Володіння методами дослідження, проектування і конструювання об’єктів біомедичної техніки, аналіз і обробку експериментальних даних.

ПРН 06 Знання загальних вимог до умов виконання інженерних, технологічних та наукових проектів.

ПРН 07 Знання принципів розвитку і сучасних проблем створення біосумісних матеріалів в медичній практиці.

ПРН 08 Аналізувати і враховувати у професійній діяльності тенденції науково-технічного розвитку галузі біомедичної інженерії та на стику різних галузей. Розуміти та застосовувати принципи інноваційної діяльності, зокрема в контексті дослідницької роботи, володіти навичками адаптації в ситуаціях, пов’язаних з роботою за фахом

ПРН 10 Володіння іноземною мовою в обсязі, достатньому для загального та професійного спілкування

ПРН 11 Володіння основними положеннями концепції сталого розвитку, принципів побудови безпечного існування людства з урахуванням економічних, соціальних та екологічних аспектів

ПРН 12 Проектувати, конструювати вдосконалювати та застосовувати медикотехнічні та біоінженерні вироби, прилади, апарати і системи з дотриманням технічних вимог, а також супроводжувати їх

ПРН 13 Аналізувати і вирішувати складні медикоінженерні та біоінженерні проблеми із застосуванням математичних методів та інформаційних технологій

ПРН 14 Створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для всебічного дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медикотехнічного призначення

ПРН 15 Розробляти, планувати, виконувати та обґрунтовувати інноваційні проекти біоінженерних об’єктів та систем медикотехнічного призначення з урахуванням інженерних, медичних, правових, економічних, екологічних та соціальних аспектів, здійснювати їх інформаційне та методичне

ПРН 16 Оцінювати біологічні і технічні аспекти та наслідки взаємодії інженерно-технічних і біоінженерних об’єктів з біологічними системами, передбачувати їх взаємний вплив, правові, деонтологічні і моральноетичні наслідки

ПРН 17 Вирішувати у практичній діяльності завдання біомедичної інженерії з усвідомленням власної етичної та соціальної відповідальності в особистій діяльності та/або в команді

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Дисципліна «Медична фізика» має міждисциплінарний характер і базується на інтеграції знань, отриманих під час вивчення низки фундаментальних і прикладних дисциплін бакалаврського рівня. Зокрема, вона спирається на фізику, біофізику, біохімію, основи радіаційної безпеки та дозиметрії, а також на знання про біомедичні прилади, апарати і системи, включно з пристроями для вимірювання фізіологічних параметрів людини.

У структурі підготовки магістрів дисципліна має тісні взаємозв’язки з іншими професійно орієнтованими курсами, зокрема з «Системами відображення біомедичної інформації» та «Високотехнологічними системами для діагностики та терапії», що забезпечує її прикладну спрямованість і практичну значущість.

Знання та практичні навички, набуті під час вивчення «Медичної фізики», можуть бути використані при подальшому навчанні, зокрема у межах вибіркових дисциплін освітньо-професійної програми «Медична інженерія», таких як «Лікувально-діагностичні комплекси на основі біофотонних перетворювачів», «Електронні сенсори та біочіпи», «Біофотоніка та наноелектроніка». Вони також є важливою базою для проходження переддипломної практики, виконання магістерської кваліфікаційної роботи та подальшої професійної діяльності у сфері біомедичної інженерії.

3. Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1. Основи ядерної та радіаційної фізики в медицині

Тема 1.1. Медична фізика як галузь знань: аналіз фізіологічних процесів, фізичні моделі атомного ядра та обґрунтування теоретичних підходів у медико-технічній практиці

Тема 1.2. Радіоактивність: принципи розвитку сучасних знань та застосування методів розрахунку для дослідження і моделювання радіоактивних явищ

Тема 1.3. Дозиметрія: методи розрахунку кількісних характеристик радіоактивного випромінювання та інформаційно-технологічний аналіз його дії на організм людини (частина 1)

Тема 1.4. Дозиметрія: методи розрахунку кількісних характеристик радіоактивного випромінювання та інформаційно-технологічний аналіз його дії на організм людини (частина 2)

Тема 1.5. Аналіз видів і механізмів радіоактивного розпаду: проектування схем розпаду та дослідження радіонуклідів із застосуванням математичних методів (частина 1)

Тема 1.6. Аналіз видів і механізмів радіоактивного розпаду: проектування схем розпаду та дослідження радіонуклідів із застосуванням математичних методів (частина 2)

Розділ 2. Генерація та взаємодія іонізуючого випромінювання

Тема 2.1. Нерадіоактивна генерація фотонного іонізуючого випромінювання: конструювання та вдосконалення рентгенівських трубок і лінійних прискорювачів медичного призначення

Тема 2.2. Дослідження та аналіз механізмів взаємодії електронів і фотонного випромінювання з речовиною: квантово-механічні основи та математичне моделювання Т

ема 2.3. Типи і механізми взаємодії нейтронів та важких заряджених частинок з речовиною: методи дослідження та обґрунтування теоретичних моделей

Тема 2.4. Побудова адекватних теоретичних моделей взаємодії мікрочастинок: інноваційні підходи, квантово-механічні основи та методи їх наукового обґрунтування

Розділ 3. Радіобіологічні основи медичної фізики

Тема 3.1. Аналіз біологічної дії іонізуючого випромінювання: дослідження фізіологічних і патологічних процесів та моделювання впливу на організм

Тема 3.2. Радіаційні ушкодження організму: аналіз механізмів протипроменевого захисту з урахуванням екологічних, правових та моральноетичних аспектів

Тема 3.3. Принципи кількісної радіобіології та теорія мішеней: математичні методи аналізу та застосування інформаційних технологій для моделювання

Розділ 4. Фізичні основи променевої терапії

Тема 4.1. Основи променевої терапії: проектування та вдосконалення засобів і технологій біомедичної інженерії медикотехнічного призначення

Тема 4.2. Планування променевої терапії: розробка інноваційних проектів із урахуванням інженерних, медичних, економічних та соціальних аспектів

Тема 4.3. Будова та принцип дії кіберножа (CyberKnife): конструювання, вдосконалення та оцінка біологічних і технічних наслідків взаємодії з біологічними системами (частина 1)

Тема 4.4. Будова та принцип дії кіберножа (CyberKnife): конструювання, вдосконалення та оцінка біологічних і технічних наслідків взаємодії з біологічними системами (частина 2)

Розділ 5. Фізичні принципи сучасної діагностичної апаратури

Тема 5.1. Принципи дії сучасної діагностичної апаратури: аналіз, розробка та застосування ультразвукових технологій у системах відображення біомедичної інформації

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова література:

1. Терещенко М.Ф. Біофізика: підручник / М.Ф.Терещенко, Г.С.Тимчик, І.О.Яковенко. - Київ:

КПІ ім. Ігоря Сікорського, Вид-во «Політехніка», 2019. – 444 с.

https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/27589/1/Biophysics.pdf

2. Сливко Е.І. Медична і біологічна фізика: Навчальний посібник / Е.І.Сливко,

О.З.Мельнікова, О.З.Іванченко, Н.С.Біляк. - Запоріжжя, 2018.- 291 с. – Надсилається

викладачем у електронному вигляді.

3. Біофізика. Практикум / М. Ф. Терещенко, Г. С. Тимчик, І.О. Яковенко - Київ: КПІ ім. Ігоря

Сікорського, Вид-во «Політехніка», 2019. – 288 с. – Надсилається викладачем у

електронному вигляді.

4. І.М. Гудков. Радіобіологія: Підручник для вищ. навчальних закладів. – К.: НУБіП України,

2016. – 485

с. https://nubip.edu.ua/sites/default/files/u172/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D1%96%D0%BE%

D0%B1%D1%96%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%8F_2016.pdf

5. Кравчук С.Ю., Лазар А.П. Медична радіологія: Навчальний посібник. – Чернівці: Місто,

2008. – 336 с. – Надсилається викладачем у електронному вигляді.

6. Чалий О.В., Агапов Б.Т., Цехмістер Я.В. Медична і біологічна фізика. – К., Книга плюс,

2004. – 760с. – Надсилається викладачем у електронному вигляді.

Допоміжна література

1. Гродзинський Д.М. Радіобіологія. - К. : Либідь, 2001 - 448 с. //http://www.twirpx.com/file/839255/

2. S.A.Kane, B.A.Gelman. Introduction to physics in modern medicine. – CRC Press, 2020. – 451p.

3. Daniel Jirák, František Vítek. Basics of medical physics. – Prague: Charles University Karolinum

Press, 2017. – 224p.

4. Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97).К.Відділ поліграфії Українського центру

держсанепіднагляду МОЗ України,1997. – 121с.

5. Кутлахмедов Ю.О., Войціцький В.М., Хижняк С.В. Радіобіологія. К. КНУТШ. 2011. – 543с.

6. :S.A.Kane, B.A.Gelman. Introduction to physics in modern medicine. – CRC Press, 2020. –

451p.

https://filesdo.com/c95b99865e5baaf3?pt=sWZC7w3iXfv0xrU0PMIPkAIcgxtaxCJ04uOGSVSXSlg

%3D

7. Daniel Jirák, František Vítek. Basics of medical physics. – Prague: Charles University Karolinum

Press, 2017. – 224p.

https://filesdo.com/bed116e92eb7a7ed?pt=B85tfibMhupqC%2BfPl2YKxMXf4%2Bmtw3rvEjDh8

UID9ro%3D

8. J.D.Bronzino. The Biomedical Engineering Handbook. – USA: Taylor & Francis Group, 2006. –

1404p. https://www.academia.edu/42026274/

The_Biomedical_Engineering_Handbook_Third_Edition_Biomedical_Engineering_Fundamentals

Інформаційні ресурси

1. Платформа Сікорський – https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1605

2. http://info-library.com.ua/books-text-4072.html

3. http://www.twirpx.com

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

1.Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

№ з/п	Тема	Програмні результати навчання	Основні завдання
№ з/п	Тема	Програмні результати навчання	Контрольний захід	Термін виконання
1.	Медична фізика як галузь знань: аналіз фізіологічних процесів, фізичні моделі атомного ядра та обґрунтування теоретичних підходів у медико-технічній практиці	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 1	1 тиждень
2.	Радіоактивність: принципи розвитку сучасних знань та застосування методів розрахунку для дослідження і моделювання радіоактивних явищ	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 2	2 тиждень
3.	Дозиметрія: методи розрахунку кількісних характеристик радіоактивного випромінювання та інформаційно-технологічний аналіз його дії на організм людини	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		3,4 тиждень
4.	Аналіз видів і механізмів радіоактивного розпаду: проектування схем розпаду та дослідження радіонуклідів із застосуванням математичних методів	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 3	5 тиждень
5.	Нерадіоактивна генерація фотонного іонізуючого випромінювання: конструювання та вдосконалення рентгенівських трубок і лінійних прискорювачів медичного призначення	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 4	6 тиждень
6.	Дослідження та аналіз механізмів взаємодії електронів і фотонного випромінювання з речовиною: квантово-механічні основи та математичне моделювання	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 5	7 тиждень
7.	Типи і механізми взаємодії нейтронів та важких заряджених частинок з речовиною: методи дослідження та обґрунтування теоретичних моделей	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 6	8 тиждень
8.	Побудова адекватних теоретичних моделей взаємодії мікрочастинок: інноваційні підходи, квантово-механічні основи та методи їх наукового обґрунтування	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 7	9 тиждень
9	Аналіз біологічної дії іонізуючого випромінювання: дослідження фізіологічних і патологічних процесів та моделювання впливу на організм	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		10 тиждень
10	Радіаційні ушкодження організму: аналіз механізмів протипроменевого захисту з урахуванням екологічних, правових та моральноетичних аспектів	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		11 тиждень
11	Принципи кількісної радіобіології та теорія мішеней: математичні методи аналізу та застосування інформаційних технологій для моделювання	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		12 тиждень
12	Основи променевої терапії: проектування та вдосконалення засобів і технологій біомедичної інженерії медикотехнічного призначення	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		13 тиждень
13	Планування променевої терапії: розробка інноваційних проектів із урахуванням інженерних, медичних, економічних та соціальних аспектів	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		13 тиждень
14	Будова та принцип дії кіберножа: конструювання, вдосконалення та оцінка біологічних і технічних наслідків взаємодії з біологічними системами	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17		14 тиждень
15	Принципи дії сучасної діагностичної апаратури: аналіз, розробка та застосування ультразвукових технологій у системах відображення біомедичної інформації	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Практична робота 8	15 тиждень
16	Модульна контрольна робота	ПРН 1, 2, 5, 6, 7, 8, 10. 12, 13, 14, 15, 16, 17	Тестові завдання та задачі	15 тиждень

Лекційні заняття

Теми лекційних занять

1. Медична фізика як галузь знань. Елементи ядерної фізики. Фізичні моделі атомного ядра

Предмет і об’єкт дослідження медичної фізики, основні задачі та методи. Історичні етапи розвитку дисципліни. Розміри та енергії в ядерній фізиці. Будова атомного ядра. Маса в атомній фізиці. Античастинки. Ядерні сили. Фізичні моделі ядра. Крапельна модель. Оболонкова модель. Дефект маси та енергія зв'язку атомного ядра. Питома енергія зв'язку атомного ядра.

2. Радіоактивність. Радіоактивність. Історія відкриття радіоактивності. Склад радіоактивного випромінювання. Правила радіоактивного розпаду. Правила заміщення. Основний закон радіоактивного розпаду. Активність радіоактивного джерела. Період піврозпаду. Активність радіоактивного джерела. Зв’язок періоду напіврозпаду з постійною розпаду. Зв’язок маси радіонукліда та активності. Середній час життя ядра.

3-4. Дозиметрія. Кількісні характеристики радіоактивного випромінювання та міри його дії на організм

Дозиметрія. Кількісні характеристики радіоактивного випромінювання та міри його дії на організм. Джерела іонізуючого випромінювання. Ізотопи. Нукліди. Іонизуюче випромінювання. Види іонізуючого випромінювання. Корпускулярне іонізуюче випромінювання. Фотонне іонізуюче випромінювання. Природний радіаційний фон. Характеристики іонізуючого випромінювання. Якісні характеристики іонізуючого випромінювання. Кількісні характеристики іонізуючого випромінювання. Поняття експозиційної, поглинутої, еквівалентної доз опромінювання. Одиниці вимірювання. Біологогічна еквівалентна доза. Коефіцієнти Wr якості для деяких органів і тканин. Види радіоаційних ефектів. Потужність дози. Норми радіаційної безпеки України. ГДДрадіації при зовнішньому опроміненні. Радіаційна безпека. Методи протирадіаційного захисту

5-6. Види і механізми радіоактивного розпаду. Схеми радіоактивного розпаду. Радіонукліди

Переваги використання радіонуклідів у медичній фізиці. Основні поняття: активність, період напіврозпаду. Види радіоактивного розпаду. Альфа- розпад. Застосування альфа-випромінювачів у медицині. Цілеспрямована альфа-терапія (Targeted Alpha Therapy, TAT). . Радіонуклідне лікування метастазів. Лікування лейкемії та інших типів раку крові. . Обмеження використання та перспективи.. β-розпад. Електронний захват (EC — Electron Capture). Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ). Основні принципи ПЕТ. Використання позитронів в ПЕТ. Процеси у позитронній емісії. Застосування ПЕТ у медицині. Переваги та недоліки ПЕТ. Гамма-випромінювання Переваги радіонуклідної візуалізації з використанням гамма-випромінювання. Принцип роботи однофотонної емісійної комп'ютерної томографії (SPECT). Етапи та принципи роботи SPECT. Поняття про збуджені стани ядер. Ізомерний перехід. Явище внутришньої конверсії. Приклади ізомерних радіонуклідів, які застосовуються у медицині ( Технецій-99m (⁹⁹ᵐTc), Ітрій-90m (⁹⁰ᵐY)). Схеми радіоактивного розпаду. Енергетична діаграма розпаду технецію-99m (⁹⁹ᵐTc). Специфіка підбору радіонуклідів для діагностики та терапії

7. Нерадіоактивна генерація фотонного іонізуючого випромінювання. Рентгенівська трубка, лінійний прискорювач

Фотони. Енергія фотонів. Імпульс фотона. Взаємодія фотонів з речовиною (фотоелектричний ефект, комптонівське розсіювання, пароутворення). Поглинання і ослаблення фотонного випромінювання. Рентгенівське випромінювання як вид фотонного випромінювання. Характеристика рентгенівського випромінювання. Рентгенівська трубка. Явище термоелектронної емісії. Гальмівне випромінювання. Потік рентгенівського випромінювання. Жорсткі та м’які рентгенівські промені. Інтенсивність рентгенівського випромінювання. Характеристичне випромінювання. Закон Мозли. Фізичні основи застосування рентгенівського випромінювання в медицині. Контроль параметрів рентгенівського випромінювання (напруга, сила струму, фокусування променя). Лінійний прискорювач (ЛІНАК): принцип дії та конструкція. Компоненти клінічного лінійного прискорювача. Конструкція лінійного прискорювача. Механізм генерації фотонів у лінійних прискорювачах. Прискорювач на стоячій хвилі. Прискорювач на біжучій хвилі. Порівняння лінійного прискорювача з рентгенівською трубкою. Використання лінійних прискорювачів у медичній фізиці (променева терапія). Технічне обслуговування рентгенівських трубок і лінійних прискорювачів

8. Взаємодія випромінювання з речовиною. Механізми взаємодії електронів та
фотонного випромінювання з речовиною

Взаємодія випромінювання з тканинами організму. Фізичні основи взаємодії випромінювання з речовиною. Електричні поля. Магнітні поля. Енергія та природа випромінювання. Взаємодія електронів з речовиною. Поняття іонізаційних втрат. Гальмівна здатність заряджених частинок. Щільність іонізації та лінійна передача енергії (ЛПЕ). Класифікація вонізуючого випромінювання. Практичний розрахунок пробігу бетта-частинок. Взаємодія фотонного випромінювання з речовиною. Взаємодія рентгенівського випромінювання з речовиною. Основні аспекти ефекту Комптона. Ефект Комптона в сфері візуалізації та радіаційної терапії. Комп'ютерна томографія (КТ). Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ). Фотоефект. Використання фотоефекту в рентгенівській спектроскопії. Утворення електронно-позитронної пари. Короткострокові та довгострокові наслідки для здоров'я від впливу іонізуючого випромінювання.

9. Типи і механізми взаємодії нейтронів та важких заряджених частинок з
речовиною

Характеристики нейтронів: маса та електричний заряд, висока проникаюча здатність. Властивості елементарних частинок. Класифікація нейтронів. Взаємодія нейтронів з речовиною. Поперечний перетин як кількісна характеристика міри взаємодії нейтронів. Пружне розсіювання нейтронів. Енергетичні зміни нейтронів при пружному розсіюванні. Непружне розсіювання нейтронів. Вплив непружного розсіювання на структуру ядра та збуджені стани. Радіаційне захоплення нейтронів. Випромінювання заряджених частинок та гамма-квантів як результат захоплення. Практичне застосування радіаційного захоплення у медичних технологіях. Ділення ядер під дією нейтронів. Використання ділення ядер у діагностичних та терапевтичних процедурах. Взаємодія важких заряджених часток з речовиною. Пружне розсіювання важких заряджених частинок. Роль пружного розсіювання у зміні траєкторії та швидкості частинок. Іонізація речовини зарядженими частинками. Ймовірність утворення вільних радикалів. Використання іонізації в терапії. Пік Брега. Порівняння механізму взаємодії нейтронів та важких заряджених частинок з речовиною

10. Методи побудови адекватних теоретичних моделей і способи їх обґрунтування. Квантово-механічні основи пояснення явищ взаємодії мікрочастинок

Особливості теоретичних моделей у медичних застосуваннях. Основні підходи до побудови моделей. Критерії адекватності моделей. Обґрунтування моделі: експериментальна перевірка, аналітична перевірка та оцінка точності. Моделі для діагностики. Моделі для дозиметрії. Моделі для радіотерапії. Борівська модель атома водню та її обмеженість. Дослід Франка-Герца. Обмеженість теорії Бора. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Рівняння де Бройля. Характеристики хвиль де Бройля. Інтенсивність хвиль де Бройля. Рівняння Шредінгера. Властивості рівняння Шредінгера. Суперпозиція станів у квантовій механіці. Рух вільної частинки. Частинка у нескінченно глибокій потенціальній ямі. Гармонічний осцилятор. Потенціальний бар’єр та його прозорість. Квантування моменту імпульсу

11. Біологічна дія іонізуючого випромінювання

Біологічна дія іонізуючого випромінювання. Оксигенний ефект. Кількісні характеристики радіомодифікуючого ефекту. Білки. ДНК. Поодинокі та подвійні розриви ДНК. Репарація ДНК. Ліпіди. Індикатори радіаційної дії. Класи радіобіологічних ефектів. Типи мутацій. Інтерфаза синтезу ДНК. Кумулятивний ефект опромінення. Форми загибелі опромінених клітин. Криві виживання. Радіочутливість ядра клітини. Основний радіобіологічний парадокс. Гіпотеза ланцюгових реакцій. Принцип влучення та мішені. Значення інтегруючих систем організму. Стохастична теорія

12. Радіаційні ушкодження організму та механізми протипроменевого захисту

Радіаційні ушкодження організму та механізми протипроменевого захисту. Біологічна ефективність випромінювання. Дія зовнішнього опромінення. Інкорпорування радіоактивних речовин. Наслідки опромінення. Променева хвороба. Ушкодження кровотворної системи. Фази променевої хвороби. Протипроменевий захист організму. Радіаційні ризики

13. Принципи кількісної радіобіології та теорія мішеней

Природа експоненціальних дозових залежностей виживаності клітин. Принципи теорії мішені. Біологічний зміст понять «мішень» та «ефективний об'єм». Принцип посилювача. Ефективний об'єм мішені. Унікальні й масові структури клітини. Багатоударні мішені. Цитоскелет як мішень у разі дії іонізуючих випромінювань

14. Основи променевої терапії

Загальні дані щодо розмаїття методів ПТ. Технологічні варіанти методів променевої терапії. Дистанційна ПТ (ДПТ) або зовнішня радіотерапія (ЗРТ). Близькофокусна (поверхнева) ікс-терапія. Ортовольтна (дальнодистанційна) ікс-терапія. Телегамматерапія (дистанційна гамма-терапія). Варіанти мегавольтної дистанційної ікс-терапії. Моделювання та позиціювання пацієнта перед променевою терапією. Особливості системи Кібер-Ніж. Відбір пацієнтів для лікування Кібер-Ніж. Спіральна томотерапія (СТТ). Дистанційна терапія важкими частинками. Протонна терапія та пік Брегга. Брахітерапія. Радіоізотопна терапія (РІТ). Клінічні варіанти променевої терапії. Профілактична променева терапія. Адʼювантна променева терапія. Фракціонування променевої терапії.

15. Планування променевої терапії

Променева терапія. Захист здорових тканин та органів. Персоналізація терапії. Підвищення безпеки та якості лікування. Оптимізація мультидисциплінарного підходу. Роль медичного фізика у процесі планування та проведення променевої терапії. Контроль якості променевої терапії: участь медичного фізика. Підтримка під час проведення терапії. Освіта та дослідження: участь медичного фізика. Огляд основних етапів планування променевої терапії. Фізичні принципи дії іонізуючого випромінювання на тканини. Порівняльна характеристика різних типів випромінювання. Біологічні ефекти променевої терапії:. Радіочутливість пухлинних тканин. Концепція терапевтичного вікна. Початковий етап планування променевої терапії. Вибір методу променевої терапії. Збір медичних даних. Симуляція та візуалізація в плануванні променевої терапії. Використання КТ-симулятора для визначення топографії пухлини. Маркування та фіксація пацієнта. Контуринг у променевій терапії. Визначення об’єму пухлини (GTV, CTV, PTV). Контуринг критичних органів (OARs). Використання методів для зниження дози OARs. Розробка плану опромінення у променевій терапії. Вибір апарату та виду випромінювання. Розрахунок дозового розподілу (TPS – Treatment Planning System). Оптимізація плану опромінення. Верифікація та корекція плану променевої терапії. Дозиметричний контроль якості. Щоденний та щотижневий контроль якості. Мультидисциплінарний підхід у лікуванні онкологічних захворювань

16-17. Будова та принцип дії кіберножа (CyberKnife)

Актуальність використання кіберножа в онкології. Відмінність лікування CyberKnife від традиційної променевої хірургії. Переваги кіберножа порівняно з традиційними методами променевої терапії. Типи пухлин, які лікуються за допомогою кіберножа. Принцип радіохірургії: вплив високоточних доз радіації на пухлину. Стереотаксична променева терапія (SBRT). Будова кіберножа. Основні характеристики роботизованої руки. Система управління. Сенсорні системи. Модульність і технічне обслуговування. Джерело випромінювання (лінійний прискорювач). Технічні характеристики ЛП у CyberKnife. Синхронізація з іншими системами. Система навігації (оптичні та рентгенівські датчики для відстеження положення пацієнта). Планувальна система (алгоритми дозування та визначення траєкторії пучка): порядок дій. Точність доставки дози у системі CyberKnife: моделювання динаміки пухлини. Система Synchrony: технологія відстеження руху пухлини в системі CyberKnife. Принцип роботи системи Synchrony. Алгоритми планування лікування в радіохірургії. Створення тривимірної моделі пухлини. Розподіл і модифікація доз випромінювання. Технології модуляції дози. Процес лікування: підготовчий етап (діагностика, маркування, планування). Виконання процедури (сесії радіохірургії). Переваги кіберножа. Технічні обмеження. Пацієнт-специфічні обмеження. Організаційні та економічні складності. Радіобіологічні та дозиметричні складності. Перспективи розвитку

18. Принципи дії сучасної діагностичної апаратури. Ультразвук і його застосування в медицині

Значення ультразвуку в медицині. Звук. Звукова хвиля. Залежність верхньої межі звукочутливості від віку. Швидкість звуку. Физичні характеристики звука. Поріг чутності та поріг больового відчуття. Рівні інтенсивностів Беллах и децибеллах. Діаграма чутності. Гучність. Закон Вебера-Фехнера. Аудіометрія. Ультразвук. УЗ- Датчики. Переваги ультразвуку порівняно зі звуком. Особливості відображення та поглинання ультразвуку та звуку. Відображення на межі повітря/шкіра. Особливості поглинання ультразвуку та звуку. Переваги та недоліки УЗД. Методи реєстрації відбитих ультразвукових хвиль. А-метод. М-метод. В-метод. Взаємодія ультразвуку з речовиною. Терапевтичне та хірургічне застосування ультразвуку

Практичні заняття

Основними завданнями циклу практичних занять з навчальної дисципліни «Медична фізика» є закріплення та поглиблення на практиці фундаментальних положень медичної та ядерної фізики шляхом розв’язування прикладних задач, виконання розрахунків і аналізу фізичних процесів, що лежать в основі функціонування сучасного медичного обладнання, методів діагностики та терапії.

Практичні заняття спрямовані на формування у здобувачів вищої освіти вмінь застосовувати фізичні закони для аналізу біомедичних явищ, оцінювати параметри іонізуючого випромінювання, виконувати дозиметричні розрахунки, досліджувати фізичні принципи роботи діагностичної та терапевтичної апаратури, а також інтерпретувати отримані результати з позицій медичної фізики. Завдання практичних робіт орієнтовані на типові професійні ситуації, що виникають у діяльності медичного фізика та біомедичного інженера, а також під час виконання науково-дослідних іі магістерських робіт.

Кожне практичне заняття включає контроль рівня засвоєння теоретичного матеріалу, розв’язування розрахункових і аналітичних задач, аналіз фізичних характеристик медичних процесів та обладнання, обговорення отриманих результатів, виконання індивідуальних або групових завдань, а також перевірку та оцінювання результатів роботи здобувачів.

Оцінки, отримані студентом за окремі практичні заняття, вносяться до журналу обліку навчальної роботи академічної групи та враховуються при визначенні підсумкової рейтингової оцінки з навчальної дисципліни «Медична фізика».

Теми практичних занять

№ з/п	Назва теми заняття	Кільк. годин
1	Фізика атомного ядра	2
2	Дозиметрія. Кількісні характеристики радіоактивного випромінювання	2
3	Види і механізми радіоактивного розпаду. Схеми радіоактивного розпаду	2
4	Нерадіоактивна генерація фотонного іонізуючого випромінювання. Рентгенівська трубка, лінійний прискорювач	2
5	Взаємодія випромінювання з речовиною. Механізми взаємодії електронів та фотонного випромінювання з речовиною	2
6	Типи і механізми взаємодії нейтронів та важких заряджених частинок з речовиною	2
7	Елементи квантової механіки	2
8	Фізика ультразвуку	2
9	МКР	2

6. Самостійна робота здобувача

Самостійна робота передбачає: підготовку до лекційних та практичних занять, виконання завдань за тематикою практичних занять, підготовку до модульної контрольної роботи та підготовку до екзамену.

6.1. Підготовка до лекційних та практичних занять Для підготовки до лекційних та практичних занять студенту необхідно опрацювати заплановану базову та допоміжну літературу, рекомендовані джерела та підготувати матеріал для обговорення на заняттях. На це відводиться 30 годин СР.

6.2. Виконання завдань за тематикою практичних занять На проведення розрахунків і оформлення результатів практичних занять відводиться 30 години СР.

6.3. Підготовка до модульної контрольної роботи. На підготовку до МКР відводиться 6 годин СР.

№ з/п	Види самостійних робіт	Кількість годин
1	Опрацювання теоретичного матеріалу, розглянутого на лекціях	30
2	Розв’язок задач і проведення розрахунків за тематикою практичних робіт	30
3	Підготовка до модульної контрольної роботи	4
4	Підготовка до екзамену	32
*Разом*		96

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Відвідування занять

Відвідування лекційних занять не є обов’язковим. Відвідування практичних занять є бажаним, оскільки на них відбувається написання експрес-контрольних робіт / тестових завдань, а також відбувається пояснення виконання наступних практичних робіт та їх здача.

Система оцінювання орієнтована на отримання балів за активність студента, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.

Пропущені контрольні заходи

Практичні роботи, що подаються на перевірку з порушенням терміну виконання, але до терміну виставлення поточної атестації (або заліку), оцінюються зі штрафними балами.

МКР і РГР, що подається на перевірку з порушенням терміну виконання, оцінюється зі штрафними балами.

Заохочувальні бали

Заохочувальні бали
Критерій	Ваговий бал
Активна участь в ході усних опитувань	+ 1 бал
Написання тез, статті, участь у міжнародних, всеукраїнських та/або інших заходах або конкурсах за тематикою навчальної дисципліни	+ 5 балів

Академічна доброчесність

Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.

Норми етичної поведінки

Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.

Процедура оскарження результатів контрольних заходів

Студенти мають можливість підняти будь-яке питання, яке стосується процедури контрольних заходів та очікувати, що воно буде розглянуто згідно із наперед визначеними процедурами.

Студент має право оскаржити результати контрольного заходу згідно затвердженого положення Про апеляції в КПІ імені Ігоря Сікорського (затверджено наказом №НОН/128/2021 від 20.05.2021 р.) - https://osvita.kpi.ua/index.php/node/182

Інклюзивне навчання

Навчальна дисципліна «Механіка та біомеханіка може викладатися для більшості студентів з особливими освітніми потребами, окрім студентів з серйозними вадами зору, які не дозволяють виконувати завдання за допомогою персональних комп’ютерів, ноутбуків та/або інших технічних засобів.

Дистанційне навчання

Дистанційне навчання відбувається через платформу дистанційного навчання «Сікорський». Виконання практичних робіт і модульної контрольної роботи здійснюється під час самостійної роботи студентів у дистанційному режимі з можливістю консультування з викладачем через електронну пошту, платформу GoogleMeet, соціальні мережі.

Дистанційне навчання через проходження додаткових онлайн курсів за певною тематикою допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти онлайн курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у навчальній дисципліні. Список курсів пропонується викладачем після виявлення бажання студентами (оскільки банк доступних курсів поновлюється майже щомісяця). Студент надає документ, що підтверджує проходження дистанційного курсу (у разі проходження повного курсу) або надає виконані практичні завдання з дистанційного курсу та за умови проходження усної співбесіди з викладачем за пройденими темами може отримати оцінки за контрольні заходи, які передбачені за вивченими.

Навчання іноземною мовою

Навчання англійською мовою здійснюється лише для студентів-іноземців.

За бажанням студентів, допускається вивчення матеріалу за допомогою англомовних онлайн-курсів за тематикою, яка відповідає тематиці конкретних занять.

Процедура оскарження результатів контрольних заходів

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль: здійснюється під час навчальних занять і має на меті перевірити рівень підготовки студентів до навчальних занять та поточного виконання навчальної програми. Під час практичних занять проводиться виконання та захист звітів з ПЗ. Також передбачено виконання модульної контрольної роботи та семестрового контролю у вигляді екзамену.

Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Є два можливих результати календарного контролю: атестований (а) та неатестований (н/а). Результат залежить від кількості набраних балів на момент проведення календарного контролю. В РСО зазначається необхідна кількість балів для атестації під час першого та другого календарного контролю

Критерій			Перший КК	Другий КК
Термін календарних контролів			8-ий тиждень	14-ий тиждень
Умови отримання позитивного результату з календарного контролю	Поточний рейтинг		≥ 6 балів*	≥ 12 балів*
	Виконання практичних робіт	№№ 1-3	+	+
	Виконання практичних робіт	№№ 4-6	-	+
	Модульна контрольна робота	Оцінена МКР	-	-

*- 50% від результатів «Ідеального студента»

Система оцінювання контрольних заходів :

№ з/п	Контрольний захід	%	Ваговий бал	Кіл-ть	Всього
1.	Практична робота	32	4	8	32
2.	Модульна контрольна робота	28	28	1	28
3.	Екзамен	40	40	1	40
	Всього				100

Результати оголошуються кожному студенту окремо у присутності або в дистанційній формі (на платформі Сікорський або е-поштою).

Виконання та захист звітів з практичних занять

Заплановано 8 звітів з ПЗ. Ваговий звіту – 4 бали. Максимальна кількість балів за звіти - 4 бали * 8 звітів - 32 бали.

Критерій оцінювання звіту:

*«Відмінно»:* робота виконана безпомилково, в повному обсязі, при захисті продемонстровані повні і міцні знання відповідного матеріалу Звіт – надано своєчасно та дотримано усіх вимог по його оформленню.	4 бали
*«Добре»:* в роботі допущені несуттєві неточності, при захисті продемонстровані знання відповідного матеріалу з несуттєвими неточностями Звіт – надано своєчасно та дотримано усіх вимог по його оформленню	3 бали
*«Достатньо»:* робота містить деякі помилки, які допущені через недбалість і відсутність сталих навичок, при захисті відповідного матеріалу відповідь студента неповна або містить неточну відповідь на теоретичні питання Звіт – надано не своєчасно та не дотримано усіх вимог по його оформлення	1-2 бали
*«Не задовільно»:* в роботі допущені принципові помилки, неповний (невірний)розрахунок, неповна або неточна (невірна) відповідь на теоретичні питання. Звіт з роботи не здана і незахищена без поважної причини.	0 балів

Модульна контрольна робота

Ваговий бал МКР – 28 балів. Контрольне завдання з МКР складається з двох частин: теоретичні тестові питання (20 питань); практичне завдання (2 завдання) – ваговий бал 4. Максимальна кількість балів: 4 бали х 2 прак.завдання+1 бал х 20 теор. тест. питаннь = 28 балів

Умови допуску до семестрового контролю: наявність не менше 30 балів та виконання МКР, а також виконання і захист всіх звітів з ПЗ».

Обов’язкова умова допуску до екзамену		Критерій
1	Поточний рейтинг	RD ≥ 30
2	Захищено всі практичні роботи	≥ 18 балів
3	Виконання модульної контрольної роботи	≥ 6 балів
4	Виконання та захист реферату	≥ 6 балів

Екзамен

Ваговий бал екзамену – 40 балів.

Контрольне завдання з екзамену складається з двох частин: теоретичні тестові питання (20 питань); практичні завдання (2 завдання): Екзаменаційне теоретичне тестове питання – ваговий бал 1,5 бали; Екзаменаційне практичне завдання – ваговий бал 5. Максимальна кількість балів: 5 балів х 2 прак.завдання+1,5 бали х 20 теор. тестових питань = 40 балів

Критерій оцінювання екзаменаційного практичного завдання
«Відмінно», виконані всі вимоги завдання (не менше 90% потрібної інформації)	4-5 балів
«Добре», виконані всі вимоги до завдання, або є несуттєві помилки (не менше 75% потрібної інформації)	3 бали
«Достатньо», є недоліки щодо виконання вимог до завдання і є певні помилки. (не менше 60% потрібної інформації).	1-2 бали
«Незадовільно», відповідь відсутня або не відповідає вимогам	0 балів

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою

Кількість балів	Оцінка
100-95	Відмінно
94-85	Дуже добре
84-75	Добре
74-65	Задовільно
64-60	Достатньо
Менше 60	Незадовільно
Не виконані умови допуску	Не допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Перелік питань для підготовки до модульної контрольної роботи та екзамену наведено у Додатку 1.

Можливість зарахування сертифікатів проходження дистанційних курсів

1. Проходження онлайн-курсів у системі Moodle Дистанційне навчання через проходження онлайн-курсів у системі Moodle за певною тематикою допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти онлайн-курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у силабусі навчальної дисципліни (практичні роботи, модульна контрольна робота). Під час дії військового стану за рішенням Вченої ради всі заняття проводяться у дистанційному режимі.

2. Проходження онлайн-курсів на платформі Coursera Студентам пропонуються курси на платформі Coursera, які дають їм можливість отримання кредитів у якості змішаного чи додаткового навчання, а також отримати додаткові бали з навчальної дисципліни. Курси з каталогу Coursera for Campus або он-лайн курси обрані самими студентами з більш широкого каталогу Coursera доповнюють навчальну програму з дисципліни. Перелік дистанційних курсів наведено на сайті кафедри біомедичної інженерії КПІ ім. Ігоря Сікорського: http://bmi.fbmi.kpi.ua/non-formal-education

Додаток 1 до силабусу дисципліни

«Медична фізика»

Приблизний перелік питань для підготовки

до модульної контрольної роботи та екзамену

Предмет, об’єкт і основні завдання медичної фізики як галузі знань.
Будова атомного ядра. Основні характеристики нуклонів і ядерні сили.
Фізичні моделі атомного ядра: крапельна та оболонкова моделі.
Дефект маси та енергія зв’язку атомного ядра. Питома енергія зв’язку.
Явище радіоактивності та основний закон радіоактивного розпаду.
Активність радіоактивного джерела. Період напіврозпаду та середній час життя ядра.
Види іонізуючого випромінювання та їх основні характеристики.
Поняття експозиційної, поглинутої та еквівалентної доз опромінення.
Біологічна дія радіації та основні принципи радіаційного захисту.
Джерела природного та штучного іонізуючого випромінювання.

Основні види радіоактивного розпаду: α-, β-розпад, електронне захоплення.
Використання радіонуклідів у медичній діагностиці та терапії.
Принципи роботи позитронно-емісійної томографії (ПЕТ).
Принципи роботи однофотонної емісійної комп’ютерної томографії (SPECT).
Фізичні основи утворення рентгенівського випромінювання в рентгенівській трубці.
Будова та принцип роботи лінійного прискорювача в медичній фізиці.

Основні механізми взаємодії фотонного випромінювання з речовиною.
Фотоелектричний ефект та його значення у медичній діагностиці.
Комптонівське розсіювання та його роль у медичній візуалізації.
Взаємодія електронів і важких заряджених частинок з речовиною.
Лінійна передача енергії (ЛПЕ) та її біофізичне значення.
Особливості взаємодії нейтронів із речовиною та їх використання в медицині.

Механізми біологічної дії іонізуючого випромінювання на клітини.
Радіаційні ушкодження ДНК та механізми репарації.
Стохастичні та детерміністичні ефекти іонізуючого випромінювання.
Основні принципи кількісної радіобіології та теорії мішеней.

Основні методи променевої терапії та їх фізичні характеристики.
Етапи планування променевої терапії та роль медичного фізика.
Будова, принцип дії та переваги системи CyberKnife.
Фізичні основи ультразвукової діагностики та застосування ультразвуку в медицині.

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

Для вивчення дисципліни та проведення лекційних і практичних занять використовуються:

аудиторний фонд, обладнаний мультимедійним проєктором/екраном для демонстрації лекційного матеріалу, схем радіоактивного розпаду, принципів роботи діагностичної та терапевтичної апаратури (рентгенівських трубок, лінійних прискорювачів, ПЕТ, SPECT, кіберножа);

комп'ютерні класи кафедри біомедичної інженерії з доступом до мережі Інтернет для виконання практичних робіт, дозиметричних розрахунків та аналізу фізичних процесів;

ліцензійне та вільно поширюване програмне забезпечення для інженерних і фізичних розрахунків, моделювання взаємодії випромінювання з речовиною та обробки результатів;

навчально-методичні матеріали (конспекти лекцій, посібники з біофізики та медичної радіології), розміщені на платформі Google Classroom (https://classroom.google.com/c/ODAyMzUwNTI2MTA4) та платформі дистанційного навчання «Сікорський» (https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=1605);

засоби відеоконференцзв'язку (GoogleMeet) для проведення консультацій та дистанційного навчання;

бібліотечні фонди та електронні ресурси КПІ ім. Ігоря Сікорського (ela.kpi.ua) та інших джерел для доступу до базової, допоміжної літератури та інформаційних ресурсів з медичної фізики та радіобіології.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Богданова Т. Л.;
Ухвалено кафедрою БМІ (протокол № 14 від 25.06.2026 р. )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 10 від 25.06.2026 р. )