Medizinische Physik und Statistik I.

2013/14, I. Semester

Pflichtkurs

DATEN DES KURSES

Titel des Kurses: Medizinische Physik und Statistik I. .
Kreditpunkte: 5 Kreditpunkte
Vorlesung: 3 Stunden pro Woche, Kurscode: AOK-KUN051 – Prüfungsform: Kolloquium (schriftliche/mündliche Prüfung)

  • Medizinische Physik: Mittwoch, 8:00 s.t. – 9:30 Uhr, Hörsaal der Kinderklinik
  • Biostatistik: Donnerstag, 13:00 s.t. – 13:45 Uhr, Großes Lehrgebäude

Praktika/Seminar: 2 Stunden 14-tägig im Wechsel – Kurscode: AOK-KUN052 – Prüfungsform: Unterschrift
Pflichtliteratur:

  • Damjanovich, S. – Fidy, J. – Szöllősi, J. (Verf.): Biophysik für Mediziner. Budapest, Medicina Verlag, 2008.
  • Prof. Dr. Leonhard Held – Dr. Kaspar Rufibach – Prof. Dr. Burkhardt Seifert: Medizinische Statistik, Pearson, 2013

Empfohlene Literatur:

  • Volkers Harms: Physik für Mediziner und Pharmazeuten, Harms Verlag, 17., überarbeitete Auflage.
  • Paul Davidovits: Physics in Biology and Medicine. Fourth edition. Academic Press, 2013. (auf Englisch)

Alle Informationen zum Kurs sind unter folgendem Link zu finden:
http://www3.szote.u-szeged.hu/dmi/ger/

ZIELE DES KURSES

Der Kurs besteht aus zwei Einheiten. Es sind die Medizinische Physik und die Biostatistik.

Das Ziel der Einheit Medizinische Physik ist – im Hinblick auf die immer größere Verbreitung der physikalischen Prinzipien und Methoden auf fast allen Gebieten der Medizin – die nötigen theoretischen und praktischen Physikkenntnisse für das Medizinstudium bereitzustellen.

Ausgehend von einer Wiederholung bzw. Erweiterung der relevanten Gymnasialkenntnisse in Physik, werden die für das Medizinstudium wichtigen Kapitel mit den speziellen Kenntnissen der Medizinischen Physik ergänzt. Es werden die wichtigsten physikalischen Grundlagen, die für das Verständnis der Lebensprozesse Bewegung, Muskeltätigkeit, Kreislauf, Atmung, Sinnesempfindung, Zelltransportprozesse, usw. nötig sind vermittelt. Diese werden so aufbereitet, dass die Voraussetzungen für den optimalen Fortgang des Medizinstudiums gegeben sind.

Die in der Einheit Medizinische Physik  angebotene Vorlesung wird in Verbindung mit einem Seminar und einer Messübung ergänzt. Die Funktion des Seminars ist es, den Vorlesungsstoff in kleinen Gruppen zu diskutieren und Fragen zu klären.

Die Messübung (Praktikum) bereitet die späteren Untersuchungen von physiologischen Erscheinungen vor. Durch diese modellhafte Herangehensweise dienen sie dem direkten Verständnis der in der ärztlichen Praxis angewandten physikalischen Vorgänge und Methoden. Diese Messübungen, die in kleinen Gruppen durchgeführt werden, führen die Studenten in die experimentelle Arbeit und in die praktische Anwendung der Grundlagen der Datenverarbeitung ein.

Das Ziel der Einheit Biostatistik (Vorlesung, eine Stunde wöchentlich) ist, solche Kenntnisse aus der Statistik bereitzustellen, die in der Praxis sowohl bei der Heilung als auch in der Forschung auf hohem Niveau unerlässlich sind. Es werden die Begriffe „Daten“ und „Datenerhebung“ eingeführt. Es werden weiterhin die Möglichkeiten für die Datenverarbeitung, Datendarstellung und Dateninterpretation geboten. Es werden weiterhin die Methoden der Trendprüfung, das Testen von statistischen Hypothesen und die am häufigsten benutzten statistischen Prüfverfahren und ihre Anwendungen eingeführt.

Neben der wöchentlichen Vorlesung „Biostatistik“ empfehlen wir die Teilnahme an der Wahlpflichtübung „Biostatistische Rechnungen“ (2 Stunden pro Woche, Kurscode: AOK-KN1801).

Das Semester schließt mit schriftlichen und/oder mündlichen Semesterabschlussprüfungen (Kolloquien) ab. Diese Prüfungen basieren auf den Themen der Vorlesungen, Seminare, Übungen, Praktika und auf den passenden Kapiteln der Pflichtliteratur.

 

BESTIMMUNGEN FÜR DIE TEILNAHME AN DEN LEHRVERANSTALTUNGEN

Die Teilnahme an den Vorlesungen, sowohl in der Medizinische Physik als auch in der Biostatistik, wird dringend empfohlen! Das Herunterladen der Vorlesungspräsentationen kann die Teilnahme nicht ersetzen! Am Ende des Semesters muss ein Leistungsnachweis in Form der erfolgreichen Teilnahme an den Semesterabschlussprüfungen (Kolloquien) erbracht werden.

Die Physik Vorlesung (zwei Stunden wöchentlich) wird in Verbindung mit einem Seminar (2 Stunden, 14-tägig, in kleinen Gruppen) und einer Messübung (Praktikum, 2 Stunden, 14-tägig) angeboten.

Die Funktion des Seminars ist es, den Vorlesungsstoff in kleinen Gruppen zu diskutieren und Fragen zu klären. Die aktive Teilnahme an den Seminaren ist obligatorisch. Im Fall von unentschuldigten Abwesenheiten gilt der Kurs als nicht bestanden. Es werden nur zwei entschuldigte Abwesenheiten toleriert, die entsprechend der Anweisung des Praktikumsleiters nachgeholt werden müssen. Eine Zulassung zur Prüfung kann nur nach dem Erhalt der Bestätigung über die akzeptierte Seminararbeit erteilt werden.

Die Messübung (Praktikum) bereitet die späteren Untersuchungen von physiologischen Erscheinungen vor. Diese Messübungen, die in kleinen Gruppen durchgeführt werden führen die Studenten in die experimentelle Arbeit und in die praktische Anwendung der Grundlagen der Datenverarbeitung ein.

Die aktive Teilnahme an den Laborversuchen ist obligatorisch. Das Absolvieren der einzelnen Versuche wird durch die Unterschrift des Praktikumsleiters bestätigt. Diese Unterschrift gilt auch als Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung. Die Unterschrift für das Praktikum können nur die Studenten bekommen, die alle Laborversuche (insgesamt 5) erfolgreich absolviert haben. Die Hilfsmaterialen zu den einzelnen Versuche sind auf der Webseite des Instituts zu finden: http://www3.szote.u-szeged.hu/dmi/ger/ [Unterricht » Handouts]. Eine sorgfältige Vorbereitung anhand der Handouts wird erwartet. Ohne eine geeignete Vorbereitung darf der Praktikumsleiter die Anerkennung einer oder mehrerer Laborversuch verweigern. Ein sachgerechter und vorsichtiger Umgang mit den in den Laborräumen bereitgestellten Gegenständen und Geräten wird vorausgesetzt! 

Nur im Falle einer entschuldigten Abwesenheit kann der entsprechende Versuch nachgeholt werden. Dieses kann entweder in dem gleichen Zeitraum des entsprechenden Versuches (wenn die Kapazität der Räume mit deutschsprachiger Betreuung es zulässt) oder einzeln in einer anderen, der nachstehenden Nachholgruppen erfolgen:

Versuch 1–2: 11. Oktober 2013, 18:00;

Versuch 3–4: 22. November 2013, 18:00;

Versuch 5: 02. – 06. Dezember 2013 (später veröffentlicht)

Wird die erfolgreiche Teilnahme nicht für alle angebotenen Messungen vorgelegt, so gilt das Praktikum als nicht bestanden und kann erst im nächsten akademischen Jahr nachgeholt werden!

Eine Zulassung zur Prüfung kann nur nach dem Erhalt sowohl der Bestätigung über die erfolgreiche Teilnahme an allen Praktikumsversuchen als auch die akzeptierte Seminararbeit erteilt werden.

 

LEISTUNGSKONTROLLEN WÄHREND DES SEMESTERS UND BONUSPUNKTE

Während des Semesters gibt es in den Einheiten Medizinische Physik und Biostatistik die Möglichkeiten maximal 6 Bonuspunkte  zu erhalten. Die so gewonnenen Bonuspunkte werden zu den Punkten aus der Semesterabschlussprüfung (Kolloquium) in Physik hinzu gerechnet und verbessern so die Gesamtleistung in Physik. Die Bonuspunkte werden wie folgt errechnet:

  • Ein  Bonuspunkt wird an die Studenten vergeben, die bei den Teilnahmekontrollen, die während des Semester sowohl in der Physik als auch in der Biostatistik Vorlesung  zusammen, insgesamt 3-mal durchgeführt werden, zwei mal als anwesend aufgeführt sind.
  • In der Einheit Medizinische Physik werden während des Semesters zwei Klausuren angeboten. Diese Klausuren werden an einem Termin des Seminars bzw. Praktikums an einem Institutscomputer geschrieben. Diese zwei Klausuren bieten die Möglichkeit maximal 3 Bonuspunkte zu erhalten. In den beiden Klausuren können zusammen maximal 32 Klausurpunkte erreicht werden. Die Umrechnung in Bonuspunkte erfolgt wie folgt:
    •   8 – 15 Klausurpunkte = 1 Bonuspunkt,
    • 16 – 23 Klausurpunkte = 2 Bonuspunkte,
    • 24 – 32 Klausurpunkte = 3 Bonuspunkte.
  • Für die Klausuren sind die folgenden Termine vorgesehen:

Klausur 1 – 14–18. Oktober, Stoff: Vorlesung 1–5, Praktika 1–2;

Klausur 2 – 25–29. November, Stoff: Vorlesung 6–11, Praktika 3–4.

  • Für herausragende Leistungen in den Seminaren kann 1 Bonuspunkt vergeben werden. Es werden nur zwei entschuldigte Abwesenheiten toleriert. Diese müssen entsprechend der Anweisung des Seminarleiters nachgeholt werden.
  • Für herausragende Leistungen im Praktikum kann 1 Bonuspunkt vergeben werden. Wichtig: Mehr als zwei Teilnahmen an den offiziellen Nachholterminen (d.h. am 11. Oktober, 2013 18 Uhr und 22. November. 2013 18 Uhr) führen zu dem Verlust der während des Praktikums erworbenen Bonuspunkte.
  • Regelmäßige Disziplinproblemen können zum Verlust von allen Bonuspunkten führen, dieses können die Praktikumsleiter, die Seminarleiter und auch die Vorleser anregen.
  • Die Bonuspunkte gelten nur für das aktuelle Semester, und können bei späteren Prüfungskursen nicht mehr beansprucht werden.

PRÜFUNGSANFORDERUNGEN 

Die Studenten schließen das Semester mit einer Semesterabschlussprüfung (Kolloquium) ab, welche an einem Institutscomputer erfolgt. Die Prüfungsanmeldung haben die Studenten im ETR-System zu tätigen. Die Anmeldung für eine Prüfung im ETR endet automatisch 24 Stunden vor der Prüfung. Die Abschlussprüfung besteht aus zwei Teilen, Physik und Biostatistik. Ein Ungenügend in einem der beiden Fächer bedeutet, dass der gesamte Kurs als nicht bestanden gilt. Die Möglichkeit einer eventuellen Nachholprüfung richtet sich nach den Regeln der Allgemeinen Studiengesetze für Studierende.

In der Semesterabschlussprüfung (Kolloquium) in der Einheit Medizinische Physik können max. 40 Punkte erreicht werden. Die für die Berechnung des Gesamtergebnisses erreichbare Punktzahl ergibt sich aus der Addition der in der Abschlussprüfung erzielten Punkte und der Bonuspunkte die ggf. in der Vorlesung, im Seminar/Praktikum oder in den semesterbegleitenden Klausuren erzielt worden sind. Das Gesamtergebnis ergibt sich nach folgender Tabelle:

  •   0–22 Punkte: ungenügend (1)
  • 23–27 Punkte: genügend (2)
  • 28–31 Punkte: befriedigend (3)
  • 32–35 Punkte: gut (4)
  • über 36 Punkte: sehr gut (5)

In der Semesterabschlussprüfung (Kolloquium) in der Einheit Biostatistik können max. 20 Punkte erreicht werden. Das Gesamtergebnis ergibt sich nach folgender Tabelle:

  •   0–9 Punkte: ungenügend (1)
  • 10–11 Punkte: genügend (2)
  • 12–14 Punkte: befriedigend (3)
  • 15–17 Punkte: gut (4)
  • 18–20 Punkte: sehr gut (5)

Die Minimalanforderungen in Biostatistik beinhaltet die Kenntnis der folgenden Themen:

  • Mittelwert, Standartabweichung, Berechnung des Median aus einer Stichprobe mit wenigen Elementen.
  • Aufstellung von Nullhypothesen und Alternativhypothesen.
  • Überprüfung der Signifikanz aufgrund einer Tabelle.
  • Überprüfung der Signifikanz aufgrund des p-Wertes.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Prüfung in Biostatistik als unbestanden gilt, wenn nicht mindestens 50% der möglichen Punktzahl erreicht wird oder die oben genannten Minimalvoraussetzungen nicht absolviert werden! 

Für die Berechnung des Gesamtergebnisses für den Kurs „Medizinische Physik und Statistik“ gehen die Leistungen aus der Einheit in Medizinische Physik zu 2/3 und aus der Einheit in Biostatistik zu 1/3 ein.

Ein Ungenügend in Biostatistik oder Physik bedeutet ebenfalls, dass der gesamte Kurs als nicht bestanden gilt.

Die Möglichkeit einer eventuellen Nachholprüfung richtet sich nach den Regeln der Allgemeinen Studiengesetze für Studierende. In der Nachholprüfungsperiode können keine regulären Prüfungen ablegt werden.

 

DETAILERTER THEMENPLAN 

 

 

Thema (Physik/Statistik)

Datum

Praktikum

1.

Die Mechanik des menschlichen Körpers 1.

4. September

Die Anforderungen des Kurses, Inhalt, Form. Belehrung zur Unfallverhütung und Feuerschutz.

Einführung. Beispiele für biostatistische Probleme und die Verwendung von Biostatistik. Datentypen, Verteilungen. Ausfüllen eines Musterfragenbogens mit den eigenen Daten für die Anwendung im Praktikum.

5. September

2.

Die Mechanik des menschlichen Körpers 2.

11. September

Grundkenntnisse der Messkunde: Messfehler, Fehlerfortpflanzung im Falle von abgeleiteten Größen, Auswertung von Messungen. Anthropometrische Messungen: Körpermaße (Körpergewicht, Körperhöhe, Oberfläche, Volumen, Dichte).

Grundstatistiken nach dem Datentyp (Häufigkeiten, Mittelwerte, Maßzahlen der Streunung)

12. September

3.

Die Funktion der Muskel.

18. September

Wahrscheinlichkeit, Population, Stichprobe, statistische Auswahl, bedingte Wahrscheinlichkeit, diagnostische Tests

19. September

4.

Mechanische Schwingungen in dem lebenden Organismus.

25. September

Elektrophysiologie I.: Die Elektromyografie. Zusammenhang des messbaren elektrischen Signals und der ausgeübten Kraft, Linearisierung. Untersuchung der Muskelermüdung. Einarbeitung in das Messgerät BIOPAC, Erhebung von Messdaten, Datenmanagement, Darstellung.

Bekannte Verteilungen (Gleich-, Binomial-, Normalverteilung). Verteilung der Population mit einem bestimmten Mittelwert und einer bestimmten Standardabweichung (eine Normalverteilung angenommen).

26. September

5.

Die Grundlagen der Wellentheorie. Doppler-Effekt. Schall - Ultraschall: Beschreibung der physikalischen Erscheinung, Charakterisierung der Wechselwirkung des Ultraschalls mit dem menschlichen Gewebe, Grundlagen von medizinischen Anwendungen.

2. Oktober

Standardfehler, Konfidenzintervalle.

3. Oktober

6.

Biophysik der Sinnesorgane: das Hören

9. Oktober

Der Schall als mechanische Welle

Hypothesentests: Einstichproben- und gepaarter t-Test.

10. Oktober

7.

Die thermischen Wechselwirkungen des menschlichen Körpers und der Umgebung. Temperatur und ihre Messung, Wärmemenge, Wärmetransport.

16. Oktober

Klausur 1

Statistischer Fehler, Häufung des Fehlers 1. Art. Zweistichproben-t-Test, F-Test

17. Oktober

8.

Herbstferien

23. Oktober

Der Schall als mechanische Welle

Varianzanalyse: einfaktorielle ANOVA 

24. Oktober

9.

Gesetzmäßigkeiten der Strömung von Gasen, Flüssigkeiten.

30. Oktober

Messung des Atemvolumens und der Luftflussgeschwindigkeit (Spirometrie).

Korrelation- und Regressionsmodelle, Regressionen durch Transformationen. Hypothesentests für die Korrelation und die Regressionskoeffizienten.

31. Oktober

10.

Thermodynamische Beziehungen von Transportprozessen.

6. November

Chi-Quadrat-Test

7. November

11.

Physik von biologischen Membranen, Diffusion, Osmose.

13. November

Die Optik der Augen:

2x2 Tabellen, Odd ratio, relatives Risiko, Kappa-Koeffizient.

14. November

12.

Grundlagen der Optik. Biophysik der Sinnesorgane: das Sehen. Physische Grundlagen des Sehens und der Sichtkorrektur. Optische Geräte in der Heilung.

20. November

Rangtest: Wilcoxon- und Mann–Whitney-Test. Rangkorrelationskoeffizient.

21. November

13.

Die Funktion und medizinische Anwendungen des Lasers.

27. November

Klausur 2

Überlebensanalyse.

28. November

14.

Signal, Signalverarbeitung, Visualisierung.

4. Dezember

Nachholen der Laborpraktiken.

Zusammenfassung.

5. Dezember

 

SEMESTERPLAN

 

Praktika

Prof. Ferenc Bari
Institutsleiter