Class notes
Samenvatting biomedische toepassingen fysica + radioprotectie
- Course
- Institution
Bevat enkel de biomedische toepassingen in de hoofdstukken + de volledige theorie van hfdst. 7 - 14
[Show more]
Seller
Follow
kwintenrfmasureel
Content preview
Biomedische fysica –theorie en
wetgeving
1STE BACH DGK
Kwinten Masureel
2021-2022 | UGENT
,Hoofdstuk 1-6: biomedische toepassingen
in de hoofdstukken
2.2.5 reactiekracht in het gewricht
De reactiekracht in het gewricht is de netto kracht die inwerkt op het gewricht. Deze kan ingedeeld
worden in een compressiecomponent (loodrecht op het gewricht), en een schuifcomponent (rakend
aan het gewricht)
2.2.6 de spierkracht
Een spier kan enkel samentrekken en werkt dus in een welbepaalde richting. Er zijn ook 2
componenten: de stabiliserende component is de component van de spierkracht naar het draaipunt
toe (longitudinale as). Deze component oefent alleen een druk uit op het gewricht, kan het gewricht
stabiliseren of ontwrichten. De roterende component is de component van de spierkracht loodrecht
op de verbindingslijn tussen het aangrijpingspunt en het draaipunt. Laten rotatie toe van het
gewricht.
4.8.2 toepassing van de wet van Bernoulli op de bloedsomloop
De bloeddruk geproduceert door het hart bij de systole bedraagt 16 kPa (120 mmHg) op
referentiehoogte van het rechteratrium. De snelheid van het bloed in de aorta bij de sysyole
bedraagt ongeveer 0,5m/s wat een dynamische druk oplevert van 0,13 kPa. De dynamische druk mag
dus verwaarloosbaar verondersteld worden t.o.v. de statische druk. Binnen de statische druk echter
de term 𝜌𝑔𝑦 niet verwaarloosbaar.
Medische toepassingen situeren zich in de hemodynamica. Telkens een vernauwing of verwijding
optreedt zoals hartkleppen en bij atherosclerose. Bij atherosclerose is de diameter van de arterie
vernauwd door bestaan van een atheroomplaat. Dit veroorzaakt een snelheidstoename en lokale
drukdaling door toepassing van de vergelijking van Bernoulli:
1 𝐴1 2
𝑝2 − 𝑝1 = 𝜌𝑣12 (1 − ( ) )
2 𝐴2
Waarin 𝑣1 de snelheid is voor de plaat, 𝐴 (1 resp. 2) staan voor de doorsnede van de arterie voor de
bloedplaat en van de bloedplaat. Deze drukdaling is het meest uitgesproken bij inspanning en
veroorzaakt turbulenties.
4.10.2 viscositeit van bloed
De viscositeit van bloed in buizen met een diameter groter dan de afmetingen van de
bloedlichaampjes hangt sterk af van de hematocrietwaarde – volumepercentage van de
bloedlichaampjes in het bloed: man = 0,46; vrouw 0,41.
In nauwe vaten neemt de viscositeit af door het ontstaan van een asstroom van de bloedcellen:
bloedcellen worden meegesleept naar de as van de vaten.
,4.10.3 het drukverloop in het circulatiesysteem van het bloed
Maximale waarde druk grote bloedsomloop: systolische druk (16kPa = 120 mmHg), minimale waarde
is de diastolische druk (10,7 kPa = 80 mmHg)
5.9 Bio-elektriciteit van de cel: rustmembraanpotentiaal
Opbouw van het celmembraan: bimoleculaire lipidenlaag (fosfolipiden) waartussen zich hier en daar
proteïnen bevinden. Celmembraan is veranderelijk semipermeabel. Hierdoor (+ het actief
transportmechanisme) van ionen is er een ongelijke ionverdeling intra- en extracellulair. Dit geeft
aanleiding tot een potentiaalverschil over het membraan met celplasma negatief t.o.v. buiten de
cel = de rustmembraanpotentiaal. Door de Na-K-pomp wordt voortduren 𝑁𝑎+ uit de cel en 𝐾 + in de
cel gepompt. Voor rustomstandigheden is het celmembraan weinig doorlaatbaar voor natriumionen
zodat de passieve terugdiffusie van natriumionen weinig een rol spelen. Kalium ionen echter
diffunderen goed doorgheen de cel. De formule van Nerst geeft het rustmembraanpotentiaal (bij
37°C)
[𝐾 + ]𝑖
𝑉𝑖 − 𝑉𝑒 = −61,5 log ( + ) (𝑚𝑉)
[𝐾 ]𝑒
De diëlektriciteitsconstante 𝜅 bedraagt 50 voor de fosfolipidelaag van het celmembraan. De grootte
van de capaciteit van het celmembraan 𝐶𝑑 per eenheid van oppervlakte 𝑆 in 𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑/𝑐𝑚² wordt
gegeven door:
𝐶𝑑 𝜅𝜀0 50 . (8,85.10−12 ) 5𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑
= = ≊
𝑆 𝑑 10−8 . 104 𝑐𝑚 2
De capaciteit van het celmembraan is dus zeer groot. De lading noodzakelijk om de
rustmembraanpotentiaal te genereren kan ook eenvoudig worden afgeleid. Beschouw hiervoor een
bolvormige cel zoals hoger voorgesteld met diameter 𝑑 = 10𝜇𝑚, membraandikte van 10 𝑛𝑚 en
rustmembraanpotentiaal van −70𝑚𝑉
Capaciteit wordt gegeven door:
𝜅𝜀0
𝐶𝑑 = 𝑆
𝑑
de lading nodig om -70 mV te genereren wordt gegeven door:
4𝜋𝜅𝜀0 (𝑉𝐴 − 𝑉𝐵 )𝑆
𝑄=
4𝜋𝑑
5.10 Bioelektriciteit van de cel: actiepotentiaal
Prikkelbare cellen (zenuw, spiercellen) bezitten de eigenschappen de ionenpermeabiliteiten van hun
membraan als gevolg van een prikkel te veranderen door openen van ionkanalen. Door transpot van
ionen over het membraan ontstaan potentiaalveranderingen.
Een stimulus veroorzaakt een potentiaalverhoging 𝑉𝑖 − 𝑉𝑒 ↑
, Hoofdstuk 7: De fysische basis van de
microscopie
7.1 Diffractie
7.1.1 Superpositie van golven
Principe van huygens: elk punt van een golffront ageert als een bron van nieuwe golfjes, die zich
voortplanten in alle richtingen vanuit dit punt tegen de snelheid van de golf in het medium. Geldig
voor alle types van golven.
Constructieve interferentie: golven van 2 bronnen zijn in fase – de golven mogen worden opgeteld
en krijgen een golf met het zelfde gedrag maar met een 2x zo grote amplitude.
Destructieve interferentie: golven van 2 bronnen zijn in tegenfase – door interactie van de twee
treedt in die richting geen golf op.
Superpositieprincipe: de richtingen onder de welke constructieve en destructieve interferentie
optreedt worden bepaald door de voorwaarde dat onder die hoek t.o.v. het midden van de twee
oscillerende bronnen de golf van de ene oscillator t.o.v. de golf afkomstig van de andere vertraagd is
(2𝑛+1)𝜆
over respectievelijk 𝑛𝜆 en 2
7.1.2 diffractie van EM-golven
FENOMEEN:
Als een parallelle lichtbundel door een zeer smalle spleet valt, dan bestaat het beeld niet enkel uit de
projectie van de spleet maar ook door de diffractie van de lichtbundel ontstaan een patroon van
afwisselend heldere en donkere stroken.
UITLEG:
Beschouwen we een scherm op grote afstand van de spleet. De hoek 𝜃 bepaalt dan de plaats van de
heldere en donkere stroken. De eerste donkere strook ontstaat onder hoek 𝜃 waarvoor het verschil
in weglengte van de lichtstralen aan beide zijden van de spleet 𝜆 bedraagt. De golf die in het midden
ontstaat is in tegenfase met de met de golf aan de zijkanten. Door destructieve interferentie ontstaat
er dus een donkere strook. De 2De donkere strook ontstaat wanneer het verschil in weglengte van de
lichtstralen aan beide zijden van de spleet 2𝜆.
Zij 𝑊 de breedte van de spleet dan zullen de opeenvolgende minima in intensiteit optreden onder de
hoeken 𝜃 gegeven door:
𝜆
sin 𝜃 = 𝑛
𝑊
Tussen elke donkere stroken is er een helde strook door constructieve interferentie.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller kwintenrfmasureel. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $11.47. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
78998 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now