Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Egészségügyi mérnöki szak, MSc képzés TANTÁRGY ADATLAP és tantárgykövetelmények 2010. május 25. Egészségügyi mérnöki szigorlat 1. A tantárgy neve angolul: Comprehensive Examination in Biomedical Engineering 2. Tantárgy kódja Szemeszter Követelmény Kredit Nyelv Tárgyfélév 2, 3 0+0+0s 0 magyar 1/1 3. A tantárgyfelelős személy és tanszék: Dr. Nádasy György L. SE Humán Élettani Intézet 4. A tantárgy előadója: Név: Beosztás: Tanszék, Int.: 5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít: Ha a hallgató műszaki vagy természettudományos képzési területen szerzett diplomával nem rendelkezik, akkor műszaki alapszigorlatot kell tenni, amely matematika, fizika, számítástechnikai ismeretek témakörökre terjed ki, különben orvosi alapszigorlatot kell tenni, amely anatómia, élettan, biokémia témakörökre terjed ki. 6. Kötelező/ajánlott előtanulmányi rend: Műszaki alapszigorlathoz kötelező előtanulmányi rend: Matematika M1, Fizika M1. Orvosi alapszigorlathoz kötelező előtanulmányi rend: Rendszerélettani alapismeretek, Funkcionális anatómia. Ha a hallgató az előtanulmányi rendben szereplő egyik tantárgyat teljesítette, akkor az Egészségügyi mérnöki alapszigorlatot az előtanulmányi rendben szereplő másik tantárggyal egy időben, azonos félévben is felveheti. 7. A tantárgy célkitűzése: A tantárgy célkitűzése, hogy a hallgató előképzettségétől függően a műszaki vagy az orvosi alapismereteket szintetizálja. 8. A tantárgy részletes tematikája: A műszaki alapszigorlat anyaga: Matematika:
Fizika: Műveletek vektorokkal és mátrixokkal. A térbeli analitikus geometria elemei. Komplex számok. Valós számsorozatok. Egyváltozós függvények. Az elemi függvények deriváltjai. A Riemann- integrál fogalma. Lineáris tér, függetlenség, bázis, dimenzió. Sajátérték, sajátvektor fogalma. Elsőrendű szeparábilis és lineáris differenciálegyenletek megoldása. Másodrendű lineáris, állandó együtthatós differenciálegyenletek megoldása. Kettősintegrál fogalma, létezésének elégséges feltétele, kiszámítása, alkalmazása. Hármasintegrál fogalma, létezésének elégséges feltétele, kiszámítása, alkalmazása. Integráltranszformációk. A vektoranalízis elemei. Görbementi és felületmenti integrálok. Divergencia, rotáció, Gauss - Osztrogradszkij tétel, Stokes tétel. Numerikus sorok. Függvénysorok, hatványsorok. Taylor sor. Fourier sor. Fourier transzformáció. Laplace transzformáció. Parciális differenciálegyenlet. Szász Gábor: Matematika I, II, III, Thomas-féle kalkulus I-III., Jánossy-Gnadig-Tasnádi: Vektorszámítás I-III. Kinematikai alapfogalmak. Erő és tömeg, Newton-törvények, munka, energia. Pontrendszer mozgása, megmaradási törvények. Hőmérséklet, gáztörvények, a kinetikus gázelmélet alapjai. Belső energia és hő, a hőtan alaptörvényei. Hőtranszport. Halmazállapot-változások. Az elektromos erőtér jellemzése és alaptörvényei. Az elektromos áram. A mágneses erőtér jellemzése és alaptörvényei. Időben változó elektromágneses erőtér. Harmonikus-, csillapodó- és kényszerrezgés. A hullám fogalma, harmonikus hullám. Hullámok terjedése, interferencia, állóhullámok. Hullámok elhajlása. Elektromágneses hullámok, elektromágneses spektrum. Fényelhajlás, fénypolarizáció, diszperzió, a színképelemzés alapelve. Az elektromágneses hullám részecske jellege, a foton. Részecskék hullámszerű viselkedése. Atommodellek, atomi energianívók, atomi fénykibocsátás és fényelnyelés. Az atommag összetétele és sajátságai. Vannay L.: Fizika összefoglaló és példatár, Typotex Kiadó, Budapest 2003 Budó Á.-Pócza J.: Kísérleti fizika I., Tankönyvkiadó, Budapest Budó Á.: Kísérleti fizika II., Tankönyvkiadó, Budapest Budó Á. - Mátrai T.: Kísérleti fizika III., Tankönyvkiadó, Budapest Számítástechnikai ismeretek: Számítástechnikai alapfogalmak. Programozott logikai elemek, processzorok, hardver és szoftver, gépi nyelv fogalma. Számítógépek felépítése, főbb egységei. Központi egység, memória, grafikus megjelenítők, háttértárak, input eszközök. Számítógépek osztályozása, jellemzői. PC-k, workstation-ok. Mini és nagyszámítógépek. Multiprogramozott rendszerek. Számítógépek programozásának alapjai. Algoritmus, formális nyelvek. Assembly és magasszintű nyelvek. Programozás, fordítás, szerkesztés, betöltés, futtatás. Adatstruktúrák, vezérlési szerkezetek, szubrutinok stb. Számítógépek operációs rendszere és utility programjai. Operációs rendszerek szerepe és működése. Szövegszerkesztők. Táblázatkezelők. Rajzoló programok. Adatbázis kezelés. Adatszerkezetek megfogalmazása. Második generációs adatbázis kezelők. Relációs adatbázis kezelés. Adatbázis kezelők felhasználása. Számítógépes képfeldolgozás és grafika. Képmegjelenítés alapjai. Orvosi mérések (pl.ct) eredményének megjelenítése. Számítógépes hálózatok. Hálózatok felépítése, használata. Elektronikus levelezés, csatolt rendszerek, stb. Informatikai rendszerek alapjai. Felhasználói igények
felmérése és dokumentálása. Orvosi informatikai rendszerek. Orvosi alkalmazások, adatbázisok, algoritmusok, alkalmazásgenerátorok, 4GL, rendszerintegrálás. Informatikai rendszerek menedzsmentje. Rendszergazda, informatikai rendszerek használata, üzemeltetése. Adat és vírusvédelem. Dr.Kovács Magda-Knapp Gábor -Ágoston György : Bevezetés a számítástechnikába BP LSI 2000. Pongor György: Szabványos Pascal Programozás és algoritmusok Novotrade, 1988. Az orvosi alapszigorlat anyaga: Anatómia: A funkcionális anatómia az orvos-biológiai mérnökképzés természetes alapja, az emberi test szerkezetének funkcionális szemléletű bemutatása. A szervrendszerek fejlődése, makro- és mikroszkópos funkcionális morfológiája és a diagnosztika, gyógyítás, rehabilitáció, munkaélettan és sportorvoslás, valamint az ergonómia és bionika anatómiai alapjai. A funkcionális anatómia szemlélete. Általános egyedfejlődés. A csontok és ízületek funkciós anatómiája. Csontfejlődés, sérülések, rehabilitáció. A vázizomzat funkcionális anatómiája. Keringés I. - A szív felépítése és működése - műtétek és rehabilitáció. Keringés II. - A nagyvérkör, nyirokkeringés. A légzőrendszer. Az emésztőrendszer. Az idegrendszer fejlődése és makroszkópos leírása. Az urogenitalis rendszer. A gerincvelő funkcionális szerkezete. Az agytörzs és agyidegek. A köztiagy, látó- és hallórendszer. Neuroendokrin szabályozás. Az egyensúlyszerv, a testtartás és az adaptív mozgásszabályozás, a kisagyi ill. extrapiramidális rendszer. A féltekék funkcionális anatómiája, limbikus rendszer. Szentágothai-Réthelyi: Funkcionális Anatómia I-III.. Semmelweis Kiadó Kiss-Szentágothai: Az ember anatómiájának atlasza. I-II Medicina Kiadó Élettan: Az élettan tárgya, jelene és perspektívái, az élettani folyamatok fiziko-kémiai és sejtélettani alapjai. Az élettan helye a természettudományokban. A test összetétele, homeosztázis-homeokinézis. A fiziológiai folyamatok természete, jellemző paraméterek és mechanizmusok sajátosságai. A sejtmembrán általános fiziko-kémiai tulajdonságai és élettani funkciói. A sejt energetikai és információs rendszere. Celluláris szintű adaptáció. Hemodinamika. A vérkeringési szervek strukturális és funkcionális felépítése (sorosan és párhuzamosan kapcsolt összetevők). A vér. Nyomás-áramlás, nyírófeszültség-nyírás, rugalmas feszültség-deformáció viszonyok a vérkeringési rendszerben: áramlási ellenállás, viszkozitás és elaszticitás. A mikrocirkuláció felépítése és szerepe, a nyirok. A szív élettana. A szív-érrendszer működésének szabályozása. A szív pumpa funkciója, szívciklus (nyomás és áramlás jellegzetességei az artériákban/vénákban. Elő-, utóterhelés; kamrai/vaszkuláris funkciós görbék. A vérkeringési rendszer működésének lokális, reflexes idegi és hormonális szabályozása és annak zavarai: artériás hipertónia, szívelégtelenség, shock. A respirációs szervek felépítése és működése. Gázcsere a szövetekben és a tüdőben. Oxigén "akkumulátorok" (hemoglobin, mioglobin). A légzés biomechanikája és idegi szabályozása. A kiválasztó szervek felépítése és működése. A vese kiválasztó, ph-regulációs és endokrin szerepe. A bőr kiválasztó szerepe. Az emésztő szervek felépítése és működése. A táplálék és vízfelvétel alimentációs aspektusai. Emésztés, felszívódás, tápanyagforgalom. Hőszabályozás. Szenzoros működések. Receptorok, érzékszervek élettana. A jelátalakítás, jeltovábbítás élettani
mechanizmusai. Lokális (perifériás) és központi idegrendszeri feldolgozás. Agykérgi kiváltott potenciálok. A fájdalom élettana. Klinikai és kísérletes élettani mérési módszerek. A fontosabb fiziológiai paraméterek meghatározására kidolgozott klasszikus módszerek. Sejtszintű és intracelluláris mérések: mikroelektródok, optikai technikák, izolált szerv technikák, in vivo mérések alapelvei: invazív és noninvazív klinikai módszerek, NMR, képfeldolgozáson alapuló technikák. Elektroenkefalogram (EEG), elektrokortikogram. Az agy integratív működése. A központi idegrendszer tevékenységének szerveződése, neuronhálózatok. Centrális neurotranszmitterek és transzmitter specifikus pályarendszerek. Integratív funkciók. Ébrenlét-alvás, formatio reticularis szerepe. Önfenntartó (táplálkozási, védekező, támadó) és fajfenntartó (szexuális, szülői) magatartásformák, humán motivációk és emóciók. A tanulás fiziológiája. Motoros működések. A vázizomzat lokomotoros és antigravitációs működése, kontrakciójának reflexes idegi szabályozása (afferens és efferens mechanizmusok, agyi központok szerepe). Vegetatív effektorok (simaizomszervek, szív, endokrin és exokrin mirigyek), szimpatikus és paraszimpatikus reflexek, medulláris-hipotalamikus-kortikális integráció. A neuroendokrin reguláció alapelvei és mechanizmusai. Hipofízis, mellékvese, pajzsmirigy, mellékpajzsmirigy, hasnyálmirigy hormonok szerepe és jelentősége. Neuro-szekréció, és a neuroendokrin rendszer koncepció. Lokális hormonok. Fonyó Attila, Ligeti Erzsébet: "Az orvosi élettan tankönyve", 4. kiadás, Medicina, Budapest, 2008. Arthur C. Guyton and John E. Hall: " Textbook of Medical Physiology", 11th edition, Saunders, Philadelphia, 2006. Monos Emil: "Hemodinamika: a vérkeringés dinamikája", 2. kiadás, Semmelweis Kiadó, Budapest, 2004. Egyetemi jegyzet. Monos Emil "A vénás rendszer élettana", 3. kiadás, Semmelweis Kiadó, Budapest, 2004. Egyetemi jegyzet. Biokémia: Bioenergetikai alapfogalmak: szabadentalpia, csoportátviteli potenciál, kapcsolt reakciók. Enzimek. Az enzimek katalitikus funkciója, a katalízisben szerepet játszó tényezők, alapvető enzimkinetikai fogalmak. Az élő szervezetek energiaforrásai, főbb anyagcsere folyamatai. Szén és nitrogénforrások, körforgásuk a természetben. A szénhidrátok anyagcseréje: A szénhidrátok emésztése, felszívódása, a glukóz bejutása a sejtekbe. Glikolízis, glükoneogenezis. Pentóz-foszfát ciklus. A lipidek anyagcseréje: trigliceridek és az energiaraktározás, zsírsav oxidáció. Az aminosavak anyagcseréje, a fehérjék lebontása, az aminosavak sorsa. Aminosav szintézis, esszenciális és nem-esszenciális aminosavak. A nukleotidok anyagcseréje. Energiatermelés. Citrát ciklus. A biológiai oxidáció (terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció). A genetikai információ tárolása és kifejeződése. DNS replikáció és hibajavítás, RNS transzkripció, fehérjeszintézis. Az anyagcsere szabályozása a sejt és a szervezetszintjén. Fehérje szerkezet és funkció kapcsolata allosztérikus enzimek: homotróp (szimmetria, szekvenciális modell), heterotróp hatás, proteolitikus hasítás: proteázok csoportjai, proteáz inhibitorok, véralvadás, foszforiláció: protein kinázok, foszfatázok. A fehérjeszintézistől a foldingon át az ubikvitinálásig: végjáték a proteaszómában. Enzimmennyiség szabályozása A génexpresszió szabályozása A sejtdifferenciáció és a génexpresszió szabályozása. A gének be és kikapcsolása lac operon tiptofán represszor, attenuáció, eukarióta sejtek transzkripciós szabályozása: transzkripciós faktorok, promóterek, gén regulációs szekvenciák, gén regulációs
fehérjék X-kromoszóma inaktiváció. Szignál transzdukció: a szervezet vezetékes és mobil kommunikációja. Általános áttekintés: receptorok, ligandok. Extracelluláris jeltovábbítás: parakrin, idegi és endokrin lehetőségek. Sejtmag receptorok: szteroid hormonok, tiroid hormonok, retinoidok és a D-vitamin. Sejtfelszíni receptorok. Ioncsatorna-kapcsolt, G-fehérjéhez kapcsolt, enzimkapcsolt receptorfehérjék. Célsejtadaptáció-receptor leszabályozás. Összetett folyamatok. Bioreguláció a mindennapi életben: gliklolízis, glukoneogenezis (vércukorszint) szabályozása, apoptózis, sérült fehérjeválasz. A sejt felépítése, sejtszervecskék. Az élet építőkövei, nukleinsavak, aminosavak, szénhidrátok, lipidek. A genetikai információ áramlása, replikáció, transzkripció, transzláció. Fehérjék szerkezete, fehérjék mint enzimek. Hemoglobin, mioglobin. Bionergetika, energiatermelés- és raktározás. Szénhidrát, lipid, aminosav, nukleinsav anyagcsere. Méregtelenítés. Membránok, membrántranszport folyamatok. Receptorok és jelátvitel. Neurotranszmisszió. Kontraktilis rendszer. Hemosztázis. Klinikiai laboratoriumi diagnosztika. Ádám Veronika.: Orvosi Biokémia. 4 kiadás, Medicina, Budapest, 2008. DL. Nelson, MM. Cox: Principles of Biochemistry, Fourth Edition, Lehninger 2004. 9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium): 10. Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: -- b. A vizsgaidőszakban: szigorlat c. Elővizsga: -- 11. Pótlási lehetőségek: 12. Konzultációs lehetőségek: 13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom: Témakörönként vannak megadva, a tantárgytematikánál. 14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka Kontakt óra Félévközi készülés órákra Felkészülés zárthelyire Házi feladat elkészítése Kijelölt írásos tananyag elsajátítása Vizsgafelkészülés Összesen 0 15. A tantárgy tematikáját kidolgozta: Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
Dr. Simon László szaktanácsadó SE Anatómiai Intézet Dr. Nádasy György L docens SE Humán Élettani Intézet Dr. Szarka András docens BME Alkalmazott Biotechn. és Élelmiszertudományi Tsz. Dr. Tasnádi Tamás adjunktus BME Matematika Intézet Dr. Keszthelyi Tamás docens BME Fizikai Intézet Dr. Juhász Ferencné tud. munkatárs BME Irányítást. és Inf. Tsz.