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Universidad Pública de Navarra
| Código: 246405 | Asignatura: TECNOLOGÍAS ÓPTICAS EN MEDICINA | ||||
| Créditos: 4.5 | Tipo: Optativa | Curso: 4 | Periodo: 1º S | ||
| Departamento: Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación | |||||
| Profesorado: | |||||
| DIAZ LUCAS, SILVIA (Resp) [Tutorías ] | SOCORRO LERANOZ, ABIAN BENTOR [Tutorías ] | ||||
Descripción/Contenidos
La ingeniería biomédica emplea todo el potencial explotable del espectro electromagnético para desarrollar aplicaciones que permitan mejorar la calidad de vida de las personas. Esta asignatura centra su temática en los rangos espectrales visible e infrarrojo cercano. El objetivo principal es introducir al alumnado en los conceptos básicos, las técnicas y las aplicaciones de la óptica y la fotónica en el ámbito clínico.
Tras una revisión de conceptos básicos acerca de la naturaleza de la luz, se propone el estudio de su interacción con los tejidos biológicos. En particular, se estudia la visión humana y cómo la tecnología trata de corregir las deficiencias en el sentido de la vista. A continuación se dan unas nociones básicas acerca de la producción y el manejo de dispositivos médicos basados en tecnología láser. Finalmente, se revisan diferentes técnicas de aplicación de la óptica y la fotónica en medicina.
Competencias genéricas
Básicas
CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
Genéricas
CG3 - Comprender y dominar los conceptos básicos sobre campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
CG6 - Comprender los conceptos básicos de circuitos y dispositivos electrónicos, principios físicos de los semiconductores y familias lógicas, diseño de sistemas electrónicos y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
Competencias específicas
CE5 - Ser capaces de realizar la especificación, implementación, documentación y puesta a punto de equipos y sistemas electrónicos, de instrumentación y de control, considerando tanto los aspectos técnicos como las normativas reguladoras correspondientes.
CE7 - Conocer las enfermedades más relevantes a nivel poblacional con aproximación diagnóstica y terapéutica en base a la tecnología implicada.
CE17 - Ser capaz de registrar y extraer información útil de señales biomédicas de distinta naturaleza.
CE18 - Conocer los principios físicos y saber utilizar las técnicas y los instrumentos de medida empleados más habitualmente en la medición de magnitudes fisiológicas del cuerpo humano.
CE19 - Conocer los principios de funcionamiento y ser capaz de analizar y comparar las características técnicas y la funcionalidad clínica de los equipos médicos de monitorización, diagnóstico y terapia.
CE24 - Ser capaz de realizar individualmente y presentar y defender ante un tribunal universitario, un ejercicio original consistente en un proyecto en el ámbito de las tecnologías específicas de la Ingeniería Biomédica de naturaleza profesional en el que se sinteticen e integren las competencias adquiridas en las enseñanzas.
Resultados aprendizaje
Tras cursar la asignatura satisfactoriamente, el alumnado conocerá:
R1. Los fundamentos físicos de la luz y el comportamiento de la misma tanto a nivel ondulatorio como en la teoría de rayos, así como su aplicación en las diferentes aplicaciones médicas.
R2. Los principios y aplicaciones de la óptica geométrica en microscopía visible, visión humana y a la hora de diseñar configuraciones ópticas de interés en medicina.
R3. La interacción de la luz con los tejidos biológicos y su aprovechamiento en el diseño de equipos de diagnóstico y terapia.
R4. Los usos de la luz láser en medicina, así como nociones de seguridad para trabajar con ella.
R5. El diseño de experimentos para caracterizar la respuesta de parámetros ópticos de interés.
Metodología
| Metodología - Actividad | Nº de horas presenciales | Nº de horas no presenciales |
| A-1 Clases expositivas/participativas | 24 | |
| A-2 Prácticas | 15 | 10 |
| A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos | 3 | |
| A-4 Elaboración de trabajos | 20 | |
| A-5 Lecturas de material | 8 | |
| A-6 Estudio individual | 30 | |
| A-7 Exámenes, pruebas de evaluación | 2 | |
| A-8 Tutorías individuales | 1 | |
| TOTAL | 45 | 68 |
Evaluación
| Resultado de aprendizaje | Actividad de evaluación | Peso (%) | Recuperable |
| R1, R2, R3, R4, R5 | Prueba escrita que recoja los conceptos adquiridos | 50 | Recuperable mediante prueba escrita |
| R1, R2, R3, R4, R5 | Trabajo en grupo que resuelva los problemas y analice los resultados obtenidos en prácticas | 30 | No |
| R1, R2, R3, R4, R5 | Trabajo en grupo que aplique, analice, desarrolle o recoja una parte de la materia | 20 | No |
NOTAS ACLARATORIAS
Al tratarse de una asignatura cuya instrumentación no es intuitiva de manejar y fácil de adquirir, la no asistencia a las prácticas supone la pérdida de información valiosa para su seguimiento. Por ello, la asistencia a las sesiones de prácticas y su entrega, es preceptiva. También lo será la asistencia a las sesiones de presentación de los trabajos finales. En caso de no poder asistir, será necesario presentar justificación oficial de la no asistencia, sea cual sea la razón que la sustente. Sin dicha justificación, no se tendrá derecho a evaluación.
1. El examen teórico consistirá en una combinación de preguntas de tipo test y de respuesta corta sobre las temáticas de la asignatura. Se podrán incluir cuestiones acerca de las prácticas, así como análisis de hojas de especificaciones, folletos de empresa y ejercicios relacionados con la asignatura y con aplicación de las tecnologías ópticas en medicina.
2. Se prevé la entrega de un cuestionario de prácticas final que, además, podrá ser evaluado parcialmente tras cada sesión de laboratorio.
3. Se prevé la elaboración de un trabajo escrito relacionado con el diseño y/o uso de sistemas ópticos en medicina, así como su presentación pública en el aula durante un tiempo limitado.
La realización de cualquier actividad de las anteriores contabiliza como convocatoria presentada.
Para promediar con el resto de calificaciones de la asignatura en cualquiera de sus convocatorias, es necesario obtener al menos 5 en todas las partes.
En caso de no superar la asignatura en cualquiera de los períodos de evaluación, la nota final será promediada hasta un máximo de 4,9.
Temario
Introducción al uso de la luz en medicina
Tema 1: Fundamentos de óptica y fotónica
1.1. ¿Qué sabemos sobre la luz? Dualidad onda-partícula, espectro electromagnético, energía y momento, velocidad de propagación. Teoría de rayos (índice de refracción, reflexión y refracción, leyes de Snell,...) y teoría ondulatoria (scattering, difracción, polarización, coherencia, interferometría,...).
1.2. Generación de luz: incandescencia, luminiscencia (fluorescencia, fosforescencia), LED y LASER.
1.3. Guiado de luz: óptica de volumen y fibra óptica.
1.4. Detección de luz: fotodiodo, fototubo, tubo fotomultiplicador, espectrómetro, CCD,...
Tema 2: Óptica de la visión
2.1. Visión humana.
2.2. Miopía, hipermetropía y astigmatismo
2.3. Lentes y dioptrías.
Tema 3: Interacción de la luz con los tejidos
3.1. Fenómenos: Reflexión, transmisión, refracción, scattering, difracción.
3.2. Absorción. Ley de Beer-Lambert. La ventana terapéutica-diagnóstica.
3.3. Efectos de la luz en tejidos biológicos
Tema 4: Láser en medicina
4.1. Principios de funcionamiento y características de la luz láser
4.2. Tipos de láser
4.3. Seguridad en el manejo de láseres en medicina.
Tema 5: Aplicaciones biomédicas basadas en luz
Usos de la luz en aplicaciones diagnósticas, terapéuticas y estéticas.
Programa de prácticas experimentales
Práctica 1: Fenomenología de la luz I (3h)
Práctica 2: Fenomenología de la luz II (3h)
Práctica 3: Óptica geométrica (3h)
Práctica 4: Espectrometría (3h)
Práctica 5: Láser (3h)
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
Básica
1. Saleh, Bahaa E. A.; Teich, Malvin Carl. Fundamentals of photonics. 3rd ed. New York [etc.]: John Wiley & Sons, cop. 2019. ISBN 9781119506874.
2. Boudoux, C; Fundamentals of Biomedical Optics: From Light Interactions with Cells to Complex Imaging Systems; Ed. Pollux, 2017, ISBN 1366588266, 9781366588265, 428 pp.
3. Katzir, A.; Laser and optical fibers in medicine; Ed. Elsevier, 2012, ISBN: 0080923976, 9780080923970, 317 pp.
Complementaria
1. Tuan Vo-Dinh, Biomedical Photonics Handbook Vol. I, II, III; 2nd ed., CRC Press Taylor & Francis Group. ISBN-13: 9780367378486
Idiomas
La docencia se imparte en castellano, aunque la mayoría de las referencias y los textos de lectura están escritos en inglés, ya que tanto la investigación como los proveedores habituales de este tipo de tecnologías funcionan a nivel global. Es responsabilidad del alumnado acostumbrarse y adquirir la nomenclatura usada en este tipo de dispositivos, con independencia de si se ha conseguido la competencia lingüística o no.
Lugar de impartición
Clases de la parte teórica: Aula habilitada en el Aulario.
Clases Prácticas: Laboratorios del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación de la UPNA.