Presentación del Máster de Física Biomédica

Máster en Física Biomédica
Objetivo
Proporcionar una comprensión de las aplicaciones de la Física a las Ciencias
Biomédicas aportando la formación básica necesaria para desarrollar una
carrera profesional, investigadora o académica en este campo.
Biofísica
Comprensión de los mecanismos biológicos básicos, desde la estructura del
ADN al funcionamiento de las neuronas.
Física e Instrumentación Médica
Avances espectaculares en la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de
enfermedades.
Señales bioeléctricas, Resonancia magnética, Tomografía de coherencia
óptica, Tomografía computarizada de rayos X, PET, Marcadores radiactivos.
1
Máster en Física Biomédica
Requisitos de acceso: Grado/Lic. en Física, Química, Biología, Medicina, ..
Duración: 1año (60 ECTS)
Departamentos involucrados:
Bioquímica y Biología Molecular (Fac. CC. Químicas)
Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC)
Física Aplicada I
Física Aplicada III
Física Atómica, Molecular y Nuclear
Fisiología (Fac. de Medicina )
Óptica
Química Física I (Fac. CC. Químicas)
Química Física II (Facultad de Farmacia)
Radiología y Medicina Física (Fac. de Medicina)
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Máster en Física Biomédica
Comisión de Gestión del Máster
Tatiana Alieva (Óptica)
Fernando Arqueros Martínez (FAMN)
Alfonso Calzado Cantera (RMF)
M. Paz Godino Gómez (FA-I)
Francisco Monroy Muñoz (QF-I)
Ignacio Rodríguez Ramírez de Arellano (QF-II)
Miguel Sancho Ruiz (FA-III)
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Máster en Física Biomédica
Estructura
Módulo de Formación Básica (24 ECTS):
4 asignaturas* obligatorias
Módulo de Formación Especializada (24 ECTS):
4 asignaturas* de entre una oferta de 10 optativas
Trabajo Fin de Máster (12 ECTS):
Obligatorio
*Todas las asignaturas de 6 ECTS
4
Módulo
Asignatura
Biofísica
Formación Básica
Procesado de señales
OB
Fund. Instrumentación Biomédica
OB
Radiofísica
OB
Radioterapia
OPT
Medicina Nuclear y Radiodiagnóstico
OPT
Cursar 4
Elementos de Anatomia y Fisiología
Formación
Especializada
OPT
RMN y ultrasonidos
OPT
Optica e Imagen en BM
OPT
Señales Bioeléctricas
OPT
Termodinámica de Sistemas Biológicos
OPT
Biomembranas
Trabajo Fin de Máster
Cuatrimestre
1 2 OB
OPT
Biofísica Molecular
OPT
Seminarios de Biofísica
OPT
Trabajo Fin de Máster
OB
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Formación Básica
Procesado de señales
Objeto
Dispositivo
Señal
Caracterización de
sistemas de medidas
Procesado:
Reconstrucción
Filtrado
Análisis
ECG
Resultado del estudio
6
Formación Básica
Fundamentos de instrumentación
biomédica
Bases físicas y diseño de:
Sensores/Transductores
Amplificadores
Filtros
para la adquisición de las
señales biomédicas
Instrumentos de análisis
de muestras biomédicas:
Espectrómetros
Microscopios
7
Formación Básica
Física Biológica
Redes
neuronales
Estructura de proteínas
ácidos nucleicos y
motores moleculares
Evolución prebiótica
Cooperatividad
Conformación y plegamiento
de biomoléculas
Canales iónicos
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Formación Básica
Radiofísica
Dosimetría de radiaciones ionizantes
Interacción radiación-materia
Técnicas de
Monte Carlo
Protección radiológica
dosímetros
Radiobiología
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Cámaras de ionización
Formación Especializada
Elementos de Anatomía y Fisiología
Anatomía del sistema musculo-esquelético. Anatomía y Fisiología de la sangre y
aparato cardiovascular. Anatomía y Fisiología de los aparatos: respiratorio,
genitourinario, digestivo, endocrino y nervioso.
10
Formación Especializada
Física del Radiodiagnóstico y Medicina
Nuclear
Imagen con rayos X: radiografía digital,
mamografía, tomografía computarizada,
radiología intervencionista.
Imagen en medicina nuclear: gammagrafía,
PET, SPECT.
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Formación Especializada
Física de la Radioterapia
Tratamientos con radioterapia. Efectos
biológicos de las radiaciones
ionizantes. Instrumentación en
radioterapia. Radioterapia externa.
Braquiterapia. Técnicas de tratamiento
12
Formación Especializada
Óptica e Imagen en Biomedicina
La interacción luz láser -­‐ tejidos biológicos y sus aplicaciones en diagnós8co no invasivo. Normas de Seguridad láser. Interacción de la luz con el sistema visual: percepción visual, óp8ca de fotorreceptores de la re8na. Radiografías
Tomografía Computarizada
La percepción de la imagen médica: caracterís8cas de las imágenes médicas analógicas y digitales, evaluación de la calidad de la imagen, modelos de observadores, procesado óp8co-­‐neuronal de la información visual. 13
Formación Especializada
Resonancia Magnética Nuclear,
Ultrasonidos e Imagen Molecular
Imagen* y espectroscopia no invasiva (radiación no ionizante):
imagen RMN, estudios estructurales de proteínas por
espectroscopia de RMN, imagen por espectroscopia Raman y
de fluorescencia, ultrasonidos.
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*La imagen médica ha sido calificada como el avance médico reciente más importante (Health Affairs, 20, 30-42, 2001).
Formación Especializada
Medidas bioeléctricas
Propiedades eléctricas de sistemas biológicos.
Modelización eléctrica de células y cultivos. Medidas de
permitividad dieléctrica. Medidas de contenido de agua y
grasa en tejidos. Espectroscopía de impedancias.
Dielectroforesis. Electro-rotación.
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Formación Especializada
Termodinámica de sistemas biológicos
Termodinámica de las disoluciones:
Disoluciones ideales, diluidas y reales. Fenómenos de superficie
en los sistemas biológicos. Reversibilidad e irreversibilidad.
Introducción general a los procesos irreversibles:
Termodinámica de procesos muy alejados del equilibrio.
Transporte de calor.
Biofísica de la respiración:
Difusión de un gas. Leyes de Fick. Difusión en sistemas
multicomponentes: ecuación de Maxwell-Stefan.
Transporte de masa:
Transporte a través de membranas. Transporte pasivo y activo.
Fenómenos de transporte en sistemas biológicos. Transferencia
de masa y calor simultáneamente.
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Formación Especializada
Biomembranas
Procesos en membranas y
tráfico de membrana
Estructura de la membrana
2
Canales iónicos y señales
eléctricas en membranas
2H (h ) = g ( ∇h ) + k ( ∇ h )
2
2
Mecánica de la
división celular
Dinámica del
citoesqueleto
∂u (x , t )
dH
= −Λ (x , t )
+ xth (x , t )
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∂t
du
Formación Especializada
Biofísica molecular
La célula y sus componentes
Experimentación e Instrumentación
Interacciones y
dinámica molecular
Plegamiento y dinámica
de proteínas
∂ 2r
m 2 + ∑ ∇V ij = F
∂t
ij
n l = 2d sin q
Dinámica de motores
moleculares y procesos
estocásticos en la célula
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Formación Especializada
Seminarios de Biofísica
Pinzas ópticas
Magnetoencefalografía
Sincronización neuronal
Motores
brownianos
Tomografía óptica coherente
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Metodología Docente
Clases teóricas, Seminarios y Problemas
Laboratorio
Visitas y actividades en hospitales y centros de investigación
Formación Básica
Formación Especializada
(asignaturas optativas)
Horas presenciales
total
Horas presenciales
laboratorio
180
47
450
Oferta total
101
(22%)
A cursar
180
Depende de las
asignaturas elegidas
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Trabajo Fin de Máster (12 ECTS)
n 
Amplia oferta de trabajos directamente relacionados
con las materias del Máster que pueden ser:
–  Carácter investigador
–  Aplicados al entorno hospitalario
–  Aplicaciones de instrumentación biomédica
n 
Los trabajos se realizan en:
– 
– 
– 
– 
Departamentos de la UCM involucrados en el Máster
Centros de investigación
Hospitales de la Comunidad de Madrid
Empresas
La realización de trabajo es compatible con las becas de colaboración
y becas predoctorales ofrecidas en los departamentos
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Acuerdos con Centros/Empresas para TFM
–  Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares CNIC (firmado)
n 
Unidad de Imagen Avanzada
–  Fundación Jiménez Díaz – IDC Salud (firmado)
–  Hospital Doce de Octubre (pendiente de firma)
–  Hospital Universitario de Fuenlabrada (pendiente de firma)
–  SIEMENS (pendiente de firma)
n 
Healthcare Sector
–  CIEMAT
–  Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC) (en curso)
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TFMs ofertados en el curso 2013/14
1. Reconstrucción iterativa en tomografía computarizada coronaria
2. Aplicaciones del método Montecarlo en Protección Radiológica y Medicina Nuclear
3. Determinación de la intensidad de un haz de rayos X a partir de su curva de atenuación
4. Corrección de atenuación en PET/MR
5. Introducción a priori de información anatómica en la reconstrucción de imágenes PET
6. Desarrollo de un algoritmo de reconstrucción iterativa para la mejora de la detección de microcalcificaciones en mamografía
7. Caracterización del módulo del planificador Radiance para dosimetría por Monte Carlo
8. Estudio del efecto dosimétrico de los movimientos de la próstata en tratamientos de radioterapia
9. Determinación de Am-241 en pulmón y hueso por espectrometría gamma con detectores de semiconductor LEGe
10. Cálculo de dosis en implantes de braquiterapia
11. Dinámica de membranas celulares: análisis comparado entre célula sana y mutación cancerosa en células madre hematopoyéticas
12. Física aplicada a la Biotecnología
13. Caracterización bioquímica y biofísica de interacciones proteína-proteína en sistemas nanométricos de membrana (nanodiscos)
14. Nanopartículas huecas de sílice para la liberación controlada de fármacos
15. Diseño de nanotransportadores estímulo-respuesta para liberación dual de fármacos en respuesta a la luz
16. Estudio funcional de la red cerebral cortical: análisis de conectividad en registros electrofisiológicos, bajo distintas condiciones de inhibición neuronal
17. Control y eficiencia termodinámica en motores Brownianos
18. Mecánica del citoesqueleto del glóbulo rojo: Relaciones de dispersión y análisis de modos normales
19. Análisis y optimización de la información proporcionada por magnetómetros y gradiómetros en registros de Magnetoencefalografía
20. Física del crecimiento y la división celular
21. Desarrollo de algoritmos para el procesado de imágenes adquiridas con sistema micro-CT
22. Reconstrucción de la distribución espectral de un haz de rayos x de diagnóstico a partir de su curva de atenuación en Cu
23. Desarrollo de nuevas micro-esferas biopoliméricas para la liberación controlada de medicamentos
24. Caracterización de un detector de imagen por rayos X basado en un centelleador y una cámara digital de alta resolución
25. Evaluación automática de imágenes de control de calidad en mamografía
26. Formación de imagen cuantitativa con luz parcialmente coherente
27. Análisis de imagen por Resonancia Magnética en Osirix
28. Nuevos desarrollos en instrumentación y reconstrucción de Imagen Nuclear por emisión de positrones (PET)
29. Mejoras en la planificación de radioterapia intraoperatoria. Desarrollo y validación de dosimetría y simulación de aceleradores con métodos Monte Carlo.
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30. Aplicación de modelos de observador a la detectabilidad de bajo contraste en imágenes de TC
Trabajo Fin de Máster (12 ECTS)
n 
Presentación de trabajos de los alumnos de Máster
FBM curso 2013/14:
- 10 de Julio, 9:30h (por confirmar)
- 19 de Septiembre, 9:30h (por confirmar)
n 
Memorias de trabajos realizados (link)
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¿Hay vida después del Máster?
(salidas profesionales)
Doctorado
El Máster da pleno acceso a cualquier programa de Doctorado en Física
(España, EU, …). Algunos de nuestros alumnos han conseguido beca para
hacer la tesis en:
- UCM
- UAM
- CSIC
- CIEMAT
- Max Planck Institute for Polymer Research
- Ecole des Neurosciences de Paris
- SUBATECH – IN2P3 (Nantes)
PostDocs:
- University of California - San Francisco
- Massachusetts Institute of Technology
- UCM
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Salidas profesionales
Empresas de instrumentación y productos sanitarios:
-
Boehringer Ingelheim (Alemania)
AGILENT (antigua VARIAN)
TECNATOM UTPR
BRAINLAB
Radiofísico Hospitalario
Prueba de acceso y Residencia de 3 años en un hospital (similar al MIR).
Un número importante de nuestros antiguos alumnos son actualmente
residentes.
- H. Gregorio Marañón
- H. Puerta de Hierro
- H. Doce de Octubre
- H. Fuenlabrada
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FORMACIÓN DE FÍSICOS MÉDICOS:
RECOMENDACIONES DE LA EFOMP / ESR – ESTRO -EANM
-  Core curriculum for medical physicists in Radiology.
Recommendations from an EFOMP/ESR working group (June 2011).
-  Curriculum for education and training of Medical Physicists in Nuclear Medicine
Recommendations from the EANM Physics Committee, the EANM Dosimetry
Committee and EFOMP
-  Guidelines for education and training of medical physicists in radiotherapy.
Recommendations from an ESTRO/EFOMP working group (February 2011).
Radiofísica
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Radiofísica
Elementos de
Anatomía y Fisiología
29
Radiofísica
Física del Radiodiagnóstico
y
Elementos
de
Medicina Nuclear
Anatomía y Fisiología
30
Física de la Radioterapia
Radiofísica
Física del Radiodiagnóstico
y
Elementos
de
Medicina Nuclear
Anatomía y Fisiología
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Física de la Radioterapia
Radiofísica
El Máster de Física Biomédica cubre
las recomendaciones de las
Instituciones europeas para la formación
de un especialista en Física Médica
Física del Radiodiagnóstico
y
Elementos
de
Medicina Nuclear
Anatomía y Fisiología
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Máster en Física
Biomédica
www.ucm.es/masterfisicabiomedica/
biomedica.fis.ucm.es
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