Kurzy

Kurz poskytne účastníkům ucelený přehled o moderních zdravotnických technologiích s důrazem na jejich fyzikální základy a praktické využití v lékařství.

• Základy a opakování fyziky a biologie (2 hodiny)
• Diagnostické zdravotnické prostředky (2 hodiny)
• Terapeutické zdravotnické prostředky (2 hodiny)
• Zobrazovací systémy v medicíně (2 hodiny)

Kurz poskytne úvod do fyzikálních principů zdravotnické zobrazovací techniky, zahrnující rentgenové zobrazování, ultrazvuk, magnetickou rezonanci a výpočetní tomografii, se zaměřením na jejich technologii, aplikace a bezpečnostní aspekty.

• Základy fyziky a principy zobrazování (2 hodiny)
• Ionizující zobrazovací systémy (2 hodiny)
• Neionizující zobrazovací systémy (2 hodiny)
• Aplikace zobrazovacích metod v medicíně (2 hodiny)

Záření v rukou fyziků a lékařů je mocným nástrojem zachraňujícím životy. Jako pacienti nebo blízcí pacientů se s ním setká každý z nás – ať už se jedná o snímek čelisti u zubaře, rentgen při zlomenině ruky, CT vyšetření při otřesu mozku, preventivní mamografii, PET vyšetření v kardiologii či neurologii nebo onkologickou léčbu ozařováním. Každá metoda má svůj princip, své výhody i svá omezení. Jejich znalost na občanské úrovni patří do zdravotnické gramotnosti, která vašim žákům jako poučeným laikům přinese větší jistotu při rozhodování o svém zdravotním stavu, sníží zbytečné obavy ze záření a umožní klást lékařům smysluplné otázky. Z pedagogického hlediska budujeme mezipředmětovou vazbu fyzika-biologie, která vám v hodinách pomůže přiblížit principy jaderné fyziky v situacích, které si žáci umí dobře představit a pochopit. Téma je lemováno výukovými aktivitami, tipy do hodin a pracovními listy, které můžete volně poskytnou svým žákům.

Kurz vám přístupnou formou a v kontextu občanského využití představí technologie rentgenové diagnostiky, nukleární medicíny a radiační terapie jakožto tří oborů radiologické fyziky, v nichž se záření každodenně využívá.

Rentgenová diagnostika se zaměří na funkci rentgenu a výpočetní tomografie, která na začátku 70. let, když lékaři poprvé nahlédli na anatomii pacienta trojrozměrně a zároveň neinvazivně, způsobila revoluci ve zdravotnictví. Ukážeme si stěžejní prvky radiační fyziky od vzniku záření v rentgence přes interakce fotonů v lidském těle až po záznam signálu v detektoru. Povídání o rekonstrukci dat při výpočetní tomografii bude jednou možných odpovědí na otázku mnoha žáků: „K čemu je ta matematika vlastně dobrá?“. Okomentujeme i použití neionizujících metod jako je sonografie a magnetická rezonance.

Pokračujeme nukleární medicínou. Aplikací radiofarmak do těla pacienta z něj uděláme zdroj ionizujícího záření a detektory nám zobrazí fyziologickou informaci. Zaměříme se na nejčastější vyšetření PET a SPECT, na srovnání s rentgenovou metodou a radiační ochranu pacienta. Představíme si složení a funkci radiofarmak, jejich působení v lidském těle a principy jejich výroby v neenergetických reaktorech a na urychlovačích částic.

Poslední zastávkou bude radioterapie, metoda onkologické léčby nádorů. Půjdeme procesem terapie s pacientem od prvotní diagnostiky až po ozáření fotonovou terapií. Podíváme se na přehled moderních radioterapeutických postupů, vysvětlíme si rozdíl mezi protonovou a fotonovou terapií a v rámci mini-workshopu si vyzkoušíme plánování terapie prostaty.

U tématu radiologické fyziky nemůžeme opomenout biologické účinky záření. Zavítáme do oboru radiobiologie a buněčné genetiky, vysvětlíme si, jak radiace působí na lidskou buňku, proč někdy pomáhá a jindy škodí, a jak se naše buňky (ne)umí záření přizpůsobit a bránit. Ukážeme si principy radiační ochrany pacientů i lékařů, které hlídají, že se z dobrého sluhy nestane zlý pán.

Osnova:

• Radioaktivita a ionizující záření
• Biologické účinky ionizujícího záření v buňce
• Rentgenové záření v lékařství: princip vzniku skiagrafického obrazu
• Výpočetní tomografie očima fyzika, matematika a biologa
• Sonografie a magnetická rezonance
• Nukleární medicínou k fyziologické informaci o lidském těle, výroba a distribuce radiofarmak
• Radiační ochrana pacientů a lékařů v radiologické fyzice
• Krok za krokem s onkologicky nemocným pacientem v procesu fotonové terapie
• Protonová léčba, tomoterapie, radioterapie řízená obrazem a další postupy v radiační léčbě
• Workshop – plánování fotonové terapie prostaty

Jaderná elektrárna umí vyvolat různé emoce – od údivu a fascinace přes zdravý respekt až po obavy či dokonce strach. Vzhledem k výstavbě nových bloků v Dukovanech a prvního malého modulárního reaktoru v Temelíně nabývá téma jádra značné důležitosti. Energetika je politicko-společenským tématem a v kontextu transformace, decentralizace a jaderné renesance i rozjíždějícím se vlakem, který směřuje ke skvělým kariérním příležitostem pro vaše žáky a studenty.

Pojďme se projít technologií jaderné elektrárny Temelín od aktivní zóny reaktoru po chladicí věže, vysvětleme si základní principy reaktorové fyziky a mechanismy řízení štěpné reakce a projděme si cestu uranu od jeho těžby přes štěpení v reaktoru až po přepracování paliva či hlubinné uložení. Po cestě zastavíme na blokové dozorně, kde si představíme náplň práce operátorů a jejich potřebnou kvalifikaci. Povíme si o radioaktivitě a ionizujícím záření, jeho biologických účincích a vnímání radiační problematiky veřejností, která je často pod vlivem médií oživujících Černobyl. Navzdory této tragédii je jádro jedním z nejbezpečnějších způsobů výroby energie, přesto tomu velká část evropské společnosti nevěří. Ukážeme si principy jaderné bezpečnosti a monitorování jadernách elektráren. Témata zabalíme do výukových aktivit, tipů do hodin a pracovních listů, které vycházejí z vlastní učitelské praxe lektora.

Na konci procházky zasadíme (jadernou) energetiku do kontextu techniky, politiky, businessu a evropské budoucnosti. Představíme „manželství“ obnovitelných zdrojů a jádra jako koncept udržitelné, dostupné a spolehlivé energetiky. Vysvětlíme si, jak se tvoří cena elektřiny, jak se v Česku objevili fény na maření přebytečné energie, jak nám německé větrníky destabilizují přenosovou soustavu nebo jak platíme solárním elektrárnám za to, že nevyrábí. Neopomineme odchod od uhlí a problematiku teplárenství a otřeme se o klíčové otázky budoucnosti od ukládání energie do vodíku či roztavených solí přes agrivoltaiku až po malé modulární reaktory a slibovanou jadernou fúzi.

Osnova:

• Proč Korejci? Budoucí jaderná energetika v ČR v souvislostech na pozadí jaderné renesance
• Technologie a systémy jaderné elektrárny Temelín od reaktoru po chladicí věž
• Úvod do reaktorové fyziky – řízená řetězová štěpná reakce uranu
• Třetí a čtvrtá generace jaderných reaktorů
• Radioaktivita, ionizující záření a jeho biologické účinky
• Palivový cyklus uranu
• Kultura bezpečnosti v jádře
• Workshop – zpracování dat z monitoringu jaderné elektrárny s využitím polovodičové gama spektrometrie
• Střípky z energetiky v kontextu politiky a businessu
• Malé modulární reaktory a jaderná fúze

Během semináře budou nastíněny nové možnosti prezentace učiva skrze technologie. Účastník bude seznámen s aplikacemi, které jsou vhodným prostředkem pro zvýšení interaktivity prezenční i distanční výuky a zvýšení motivace žáků i vyučujících. Zejména pak s aplikací Nearpod.

První část semináře je věnována diskuzi o motivaci žáka ke studiu a možnostem jejího pozitivního ovlivnění pomocí vhodného použití technologií a aplikací. Zmíněna bude také motivace učitele při výuce za použití technologií.

V hlavní části semináře se zaměříme na aplikaci Nearpod jako hlavní prostředek k obohacení prezentací o interaktivní prvky. Účastníci poznají aplikaci Nearpod a její možnosti nejprve z pohledu žáka. Bude jim prezentována vzorová lekce vytvořená v programu MS PowerPoint obohacená o ankety, kvízy, otevřené otázky, virtuální prohlídky apod. vytvořené skrze aplikaci Nearpod. Zároveň uvidí aplikaci z pohledu vyučujícího a její možnost nahlédnout do práce žáků a okamžitě jim poskytnout zpětnou vazbu. V další části si budou účastníci moci vyzkoušet vytvoření vlastní lekce a ve dvojicích cvičně otestovat funkčnost aplikace. Posluchači budou následně seznámeni s funkcí „Reports“, která jim po vyučovací hodině umožní nahlédnout do výsledků jednotlivých žáků a případně jejich počínání ohodnotit.

V poslední části semináře se účastník seznámí s možností vytvoření prezentace v aplikaci Google Slides s integrací aplikace Nearpod. Dále bude seznámen s možnostmi virtuální tabule a jejím využitím v prezenční i distanční výuce. Závěrečná část bude věnována diskuzi a použití ostatních aplikací ve výuce a jejich případnému spojení s aplikací Nearpod.

• Žák a motivace k výuce (45 minut)
• Aplikace Nearpod – teoretická část (90 minut)
  • Seznámení s aplikací
  • Ukázka vzorové lekce
  • Popis funkcí
  • Ukázka integrace s ostatními aplikacemi
• Aplikace Nearpod – praktická část (90 minut)
  • Praktické vytvoření interaktivní lekce z klasické PowerPoint prezentace
  • Otestování funkčnosti lekce ve dvojicích
  • Seznámení s funkcí Reports
• Nearpod a Google Slides (45 minut)
  • Integrace aplikací a ukázka vytvoření lekce ve Slides jako náhradě za MS PowerPoint
• Virtuální tabule a její využití (30 minut)
• Tipy na ostatní aplikace k obohacení výuky (60 minut)