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......@@ -46,7 +46,7 @@ Check academic calendar [here](../intro/CalendarioCursos21B.md)
* Each session is a self-contained module
* A set of questions, videos, exercises and reading are proposed at the end of each session for individual work
### Evaluaciones
<!-- ### Evaluaciones
Students are expected to submit 8 written homeworks. This corresponds to 100% of the total grade.
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* Lectura 2
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## Física Nuclear
### Temáticas
### Objetivo General: Presentar y discutir la física nuclear que resulta o tiene el potencial de ser útil en biomedicina.
* Temática 1
* Temática 2
### Objetivos Específicos:
* Presentar los medios y métodos que generan campos de radiación.
* Introducir la manera de cuantificar y detectar campos de radiación para su manejo.
* Introducir los aspectos básicos del transporte de radiación en la materia.
* Analizar la manera en la que la energía se deposita en la materia.
### Acompañamiento Docente
Este módulo contará con la orientación de:
+ [nombre](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), Institución.
+ [Rafael Martín](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), UCV.
Acompañados de un equipo de consultoría:
+ [nombre](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), Institución.
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### Pre-requisites/Co-requisites
* Requisito 1
Remedial tutorials will be offered to students who are not Physics majors.
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### Calendario
......@@ -97,13 +105,210 @@ Check academic calendar [here](../intro/CalendarioCursos21B.md)
### Evaluaciones
Students are expected to submit 8 written homeworks. This corresponds to 100% of the total grade.
TBA
### Programa y objetivos de aprendizaje semanales
#### Semana 1 (4 hours): Tema (I)
1. Clase 1
* Aceleradores lineales de electrones y protones (incluye radiación de frenado).
* Aceleradores circulares de iones (incluye radiación de frenado).
* Cantidades empleadas en la descripción de los campos de radiación.
* Atenuación y transporte de haces de fotones.
* Poderes de frenado y transporte de partículas cargadas.
2. Clase 2
* Distribución de la dosis absorbida para fotones, electrones e iones pesados.
* Detectores de radiación de uso clínico y determinación de la dosis absorbida.
* Reacciones nucleares, inducidas y expontáneas.
* Uso terapéutico y contaminación por neutrones.
* Radioisótopos empleados en medicina y su producción en base a reactores y aceleradores.
<!--
#### Apendices (TBD): Tema
* objetivo de aprendizaje 1
### Materiales para el curso
#### Lecturas requeridas
* Lectura 1
* Lectura 2
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## Radiobiología
### Objetivos:
* Presentar y discutir los aspectos básicos de la interacción de la radiación ionizante con la materia viva como un conjunto de sistemas auto-organizados a varias escalas que emplean los ácidos nucleicos para el registro y transporte de la información fundamental requerida en su desarrollo y evolución.
* Presentar y discutir los métodos empleados para cuantificar los efectos resultantes de esa interacción en función de la radiación a considerar y así poder hacer predicciones sobre su evolución, con especial énfasis en los efectos sobre los ácidos nucleicos como las substancias que contienen la información básica.
* Analizar cómo estos efectos pueden ser empleados para establecer métodos en el tratamiento y diagnóstico de patologías, particularmente aquellas de naturaleza neoplásica, así como también el desarrollo de criterios para proteger sistemas vivos de los efectos de la radiación.
### Acompañamiento Docente
Este módulo contará con la orientación de:
+ [Roxana Gajardo](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), UCV.
+ [José Antonio López](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), UCV.
+ [Rafael Martín](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), UCV.
Acompañados de un equipo de consultoría:
+ [nombre](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), Institución.
### Requisitos:
* Tipos de radiación ionizante (directa/indirecta)
* Descripción de procesos de transferencia de energía
* Dosis
* LET
* Probabilidades
* Promedio, desviación
* Proceso de Bernoulli
* Distribución binomial
* Distribución Normal y Estándar normal
* Distribución de Poisson
### Calendario
Check academic calendar [here](../intro/CalendarioCursos21B.md)
### Estructura de la clases
* Each session is a self-contained module
* A set of questions, videos, exercises and reading are proposed at the end of each session for individual work
### Evaluaciones
TBA
### Programa y objetivos de aprendizaje semanales
#### Senana 1 (# hours): Tema (I)
#### Semana 1 (4 hours): Tema (I)
3. Clase 1
* Biología (hay tópicos que van a ser tratados brevemente, esto es una guía que no fija el tiempo dedicado a cada uno)
* Estructura de la célula como sistema de organelos
* Ciclo celular
* Dogma central de la biología molecular
* Regulación
* Reparacion del DNA
* Mutaciones, Aberraciones
* Organización de los tejidos: compartimientos jerárquicos o flexibles
* Crecimiento de poblaciones celulares
* Crecimiento tumoral: descripción y modelos
* Daño celular
* Fases del daño celular (física, química y biológica)
* Descripción, tiempos, etc
* Daño celular directo e indirecto
* Calidad de la dosis
* Modelos de daño celular por radiación
* Letalidad, probabilidades de supervivencia, carácter estocástico del daño
* Muerte y muerte reproductiva
* Mecanismos de muerte celular: mitótica, apoptosis, autofagia, senescencia
* Efectos Bystander y abscopales
* Curvas de supervivencia *in vitro*
* Fracción de supervivencia
* Radiosensibilidad/radioresistencia
* Radioresistencia de varios organismos: rayos cósmicos, evoluación, etc.
* Modelos empíricos: blanco único, blanco múltiple, lineal-cuadrático
* Dosis única vs fraccionamiento
* Probabilidad de control tumoral
2. Clase 2
* Clasificación del daño celular
* Mención breve a la variación de la resistencia a lo largo del ciclo celular
* Daño potencialmente letal
* Daño subletal
* Las 4 R
* Efecto de tasa de dosis
* Efecto del oxígeno
* OER
* Reoxigenacióń
* LET y RBE
* Factores que influyen en la RBE: LET, Dosis, Fraccionamiento y Tasa de dosis, Sistema biológico
* Efecto LET
* LET y OER
* Dosis efectiva
* Sindrome de radiación aguda
* Efectos estocásticos y determinísticos
* Protección radiológica
* Dosis equivalente
<!--
#### Apendices (TBD): Tema
* objetivo de aprendizaje 1
### Materiales para el curso
#### Lecturas requeridas
* Lectura 1
* Lectura 2
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---
## Protección radiológica
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### Objetivo General: Presentar y discutir la física nuclear que resulta o tiene el potencial de ser útil en biomedicina.
### Objetivos Específicos:
* Presentar los medios y métodos que generan campos de radiación.
* Introducir la manera de cuantificar y detectar campos de radiación para su manejo.
* Introducir los aspectos básicos del transporte de radiación en la materia.
* Analizar la manera en la que la energía se deposita en la materia.
-->
### Acompañamiento Docente
Este módulo contará con la orientación de:
+ [Miguel Martín](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), UCV.
Acompañados de un equipo de consultoría:
+ [nombre](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), Institución.
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### Pre-requisites/Co-requisites
* Requisito 1
Remedial tutorials will be offered to students who are not Physics majors.
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### Calendario
Check academic calendar [here](../intro/CalendarioCursos21B.md)
### Estructura de la clases
* Each session is a self-contained module
* A set of questions, videos, exercises and reading are proposed at the end of each session for individual work
### Evaluaciones
TBA
### Programa y objetivos de aprendizaje semanales
#### Semana 1 (4 hours): Tema (I)
1. Clase 1
* Conceptos básicos de protección radiológica.
* Cantidades dosimétricas y unidades. Límites de dosis: Ocupacional y público. Zonas controladas y zonas supervisadas. Optimización de la protección radiológica, principios ALARA (As Low As Reasonably Achievable) y AHAN (Asigh As Needed). Niveles de referencia.
* Elementos de protección radiológica: Distancia, tiempo de exposición y barreras. Propieddades de penetración de las radiaciones. Capas Hemireductoras, HVL (Half Value layer) y Decireductoras, TVL (tenth Value Layer). Factores de transmisisón de radiaciones ionizantes.
* Requerimientos generales de blindaje en instalaciones médicas.
* Metas del diseño del blindaje: Dosis objetivo, distancia al objetivo, factores de ocupación y de uso. Estiomación de la carga de trabajo de la instalación. Barreras primarias y secundarias. Haz primario, radiación dispersa por el paciente y radiación de fuga.
* Uso de simulación de Montecarlo en la estimación de la transmisión de barreras. Ecuación de Archer.
* Distribuciones de dosis
2. Clase 2
* Ejemplos de cálculo de blindaje en instalaciones de radioterapia
* Acelerador lineal (LINAC) con energía menor a 10 MeV.
* Acelerador lineal (LINAC) con energía superior a 10 MeV.
* Tomoterapia
* Ejemplos de cálculo de blindaje en instalaciones de diagnóstico por imágenes
* Tomografía computarizada
* Instalación para medicina nuclear. PET/CT
<!--
#### Apendices (TBD): Tema
* objetivo de aprendizaje 1
......@@ -112,4 +317,88 @@ Students are expected to submit 8 written homeworks. This corresponds to 100% of
#### Lecturas requeridas
* Lectura 1
* Lectura 2
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## Imágenes médicas
### Objetivos
* Conocer los principios físicos en la generación de imágenes médicas
* Entender los principios básicos de la reconstrucción tomográfica y la gneración de imágenes tridimensionales
* Conocer los métodos de detección de las señales en las imágenes médicas y sus características de calidad: contraste, resolución y ruido en la imagen
* Conocer de métodos generales de procesamiento de imágenes. Filtraje, Espacio de Fourier, segemntación de imágenes
* Conocer de los métodos más relevantes de registro y fusión de imágenes médicas
### Acompañamiento Docente
Este módulo contará con la orientación de:
+ [Miguel Martín](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), UCV.
Acompañados de un equipo de consultoría:
+ [nombre](http://laconga.redclara.net/link-laconga-net), Institución.
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### Pre-requisites/Co-requisites
* Requisito 1
Remedial tutorials will be offered to students who are not Physics majors.
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### Calendario
Check academic calendar [here](../intro/CalendarioCursos21B.md)
### Estructura de la clases
* Each session is a self-contained module
* A set of questions, videos, exercises and reading are proposed at the end of each session for individual work
### Evaluaciones
TBA
### Programa y objetivos de aprendizaje semanales
#### Semana 1 (4 hours): Tema (I)
1. Clase 1
* Física de los rayos X
* Generación.Radiación de frenado y radiación característica.
* Interacción con la materia. Efecto fotoeéctrico, dispersión de rayleigh y efecto Compton. Atenuación de los rayos X, ley de Lambert-Beer y coeficiente deatenuación lineal másico
* Generación de la imagen. Detección analógica y digital.
* Equipos especiales.
* Mamografía. Convencional y Tomosíntesis.
* Fluoroscopía.
* Tomografía computarizada o tomografía de transmisión.
* Proyecciones y transformada de Radon.
* Colección de datos (senograma) y teorema de la sección central.
* Reconstrucción de la imagen tomográfica. Retroproyección simple y filtrada. Muestreo del espacio de Fourier de la imagen.
* Tomografía helicoidal multidetector. Definición de paso ("pitch"). Interpolación entre cortes
* Medicina Nuclear y tomografía de emisión
* Estabilidad nuclear y decaimiento radiactivo. Tipos de decaimeinto, actividad y tiempo de media vida. Medición de actividad y marcaje de radiofármacos.
* Formación de la imagen en medicina nuclear. Cámara plana o de Anger y sus características. Detectores de radiación gamma.
* Equipos de tomografía por emisión, SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) y PET (Positron Emission Tomography). Equipos híbridos; SPECT-CT y PET-CT
2. Clase 2
* Resonancia Magnética Nuclear
* Física del magnetismo nuclear. Momento angular del núcleo. El momento magnético nuclear, teorema de Wigner-Eckhart. Niveles de energía magnético-nucleares, efecto Zeeman nuclear. Equilibrio termodinámico y magnetización nuclear. Tendencia al equilibrio termodinámico: tiempos de relajación longitudinal y transversal.
* Ecuaciones de Bloch y resonancia magnética nuclear. Rotación de la maghnetización bajo la condición de resonancia. Detección de la señal y decaimiento libre de inducción. La secuencia de Eco de Espín y estimación del tiempo de relajación transversal. Inversión y saturación de la magnetización, estimación del tiempo de relajación longitudinal. La difusión molecular y su efecto en la aternuación del eco. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear.
* Generación de la imagen de resonancia magnética. Gradiente de campo magnético. Codificación espacial, definición de corte y muestreo del espacio de Fpurier de la imagen. Secuencias de generación de imágenes, la secuencia de Eco de Espín y sus parámetros. Manejo del contraste intrínseco: ponderada en T1, ponderada en T2 y densidad de espín. Técnicas rápidas basadas en el muestreo eficiente del espacio de Fourier de la imagen.
* Aplicaciones avanzadas de la resonancia magnética por imágenes. Espectroscopía in vivo. Difusión aparente, curtosis aparente y tensor de difusión. Resonancoia magnética funcional o fMRI. Imágenes de perfusión. Equipos híbridos: PET-MRI
## Semana 2 (2 horas)
3. Clase 3
* Procesamieento de imágenes médicas
* El estándar DICOM, metadata y su uso. Imágens 2D, 3D y 4D
* Información en la imagen. Histograma de niveles digitales. Filtros de imagen. Nociones de morfología matemática.
* Segmentación de imágenes. Métodos basados en el histograma. Métodos estadísticos.
* Registro y fusión de imágenes médicas.
* Multimodalidad en las imágenes médicas
* Principios generales del registro de imágenes. Transformaciones espaciales, medida de similitud y proceso de optimización del registro
* Medidas de similitud mediante marcas anatómicas o externas (fiduciales). Métodos de registro con marcas.
* Medidas de información. Entropía en la imagen. Información mutua y distancia de Kullback-Leibler
* Registro rígido. Tipos de transformaciones espaciales.
* Registro no rígido. Transformaciones mediante splines. Transformaciones mediante modelos deformables. Transformaciones mediante atractores y demons
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