Opracowanie procedury pomiarowej i instrukcji do ćwiczenia laboratoryjnego "Określenie dawki monitorowej dla wiązki elektronowej w teleradioterapii"

(1)

Temat projektu/pracy dyplomowej

inżynierskiej (jęz. pol.)

Opracowanie procedury pomiarowej i instrukcji do ćwiczenia

laboratoryjnego "Określenie dawki monitorowej dla wiązki elektronowej w teleradioterapii"

inżynierskiej (jęz. ang.)

Development of procedure and tutorial for laboratory classes "Monitor unit calculations for electron beams in teleradiotherapy"

Opiekun pracy dr Brygida Mielewska Konsultant pracy brak

Cel pracy Charakterystyka i analiza obliczeń dawki monitorowej dla wiązki elektronowej w teleradioterapii, opracowanie materiału w wersji distance learning na potrzeby przedmiotu "Pracownia dozymetrii promieniowania jonizującego" (platforma enauczanie:-aktywności lekcja, quiz, itp).

Zadania do wykonania 1. Zapoznanie się wielkościami determinującymi dawkę od promieniowania elektronowego.

2. Ocena dawki na jednostkę monitorową (MU) na podstawie przykładowych pomiarów

3. Określenie procentowej dawki głębokiej i TPR dla wiązki fotonowej 4. Analiza i dyskusja otrzymanych wyników

5. Przygotowanie pakietu distance learning oraz instrukcji do ćwiczenia Źródła 1. Gibbons. j. et al., Report No. 258 - Monitor unit calculations for external

photon and electron beams, Medical Physics, 41, 031501 (2014) 2. Łobodziec W. Leksykon onkologhii - Dozymetria w radioterapii;

NOWOTWORY Journal of Oncology • 2006 • volume 56, Number 3 • 351–

358.

Efekt praktycznych prac na zakończenie semestru 6 (do ostatniego dnia zajęć)

Opracowanie konspektu ćwiczenia laboratoryjnego. Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy. Umiejętność obliczania dawki monitorowej dla zadanej wiązki elektronowej

Liczba wykonawców 1

Uwagi Znajomość bierna jęz. ang.

(2)

Analiza procesów aktywacji próbki w strumieniu neutronów

The analysis of neutron activation Opiekun pracy dr Brygida Mielewska

Konsultant pracy brak

Cel pracy Badanie procesów aktywacji próbki o zadanym składzie chemicznym w strumieniu neutronów o wybranych parametrach.

Zadania do wykonania 1. Zapoznanie się mechanizmami oddziaływania neutronów z materią.

2. Zapoznanie się z wielkościami charakteryzującymi źródła neutronowe 3. Wybór materiałów do analizy

4. Wyznaczenie aktywności próbki dla zadanych parametrów aktywacji.

5. Analiza i dyskusja otrzymanych wyników Źródła 1. Dosimetry and radiation protection

Syed Naeem Ahmed, in Physics and Engineering of Radiation Detection (Second Edition), 2015

2. https://www.ncnr.nist.gov/resources/activation/

Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy. Umiejętność obliczania stopnia zaktywowania próbki w strumieniu neutronów

(3)

Analiza parametrów absorpcyjnych osłon bezołowiowych przed promieniowaniem fotonowym i neutronowym

The analysis of absorption parameters of lead-free shieldings against photon and neutron radiation

Opiekun pracy dr Brygida Mielewska Konsultant pracy brak

Cel pracy Badanie procesów aktywacji próbki o zadanym składzie chemicznym w strumieniu neutronów o wybranych parametrach

Zadania do wykonania 1. Zapoznanie się mechanizmami oddziaływania fotonów i neutronów z materią.

2. Wybór materiałów do analizy

3. Obliczenie współczynników pochłaniania i rozpraszania fotonów i neutronów w materiale

4. Ocena ryzyka aktywacji materiału w strumieniu neutronów 5. Analiza i dyskusja otrzymanych wyników

Źródła 1. Aghamiri M.R et al., A Novel Design for Production of Efficient Flexible Lead-Free Shields against X-ray Photons in Diagnostic Energy Range , J Biomed Phys Eng 2011;

2. https://www.ncnr.nist.gov/resources/activation/

Umiejętność obliczania stopnia pochłaniania fotonów i neutronów w próbce o zadanym składzie. Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy.

(4)

Oprogramowanie do obliczania mocy hamowania (stopping power) elektronów w wybranych materiałach

Software for calculating the stopping power of electrons in selected materials

Opiekun pracy Paweł Możejko

Konsultant pracy

Cel pracy Analiza oddziaływania cząstek naładowanych z materią. Przegląd metod wyznaczania mocy hamowania elektronów w materii. Implementacja numeryczna wybranych metod wyznaczania mocy hamowania cząstek naładowanych w materii.

Zadania do wykonania - promieniowanie jonizujące i jego oddziaływanie na organizmy żywe - podstawowe wielkości fizyczne charakteryzujące oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

- fizyczny opis i analiza strat energii przez cząstki naładowane w materiałach - przygotowanie oprogramowania do obliczania mocy hamowania (stopping power) przez elektrony w szerokiej klasie materiałów

Źródła Z. Tan, Y. Xia, M. Zhai, N. Liu, Radiat. Environ. Biophys. 45 (2006) 135-143 P. Sigmund, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 135 (1998) 1-15

D.C. Joy, S. Luo, Scanning 11 (1989) 176-180 Efekt praktycznych prac na

zakończenie semestru 6 (do ostatniego dnia zajęć)

Oprogramowanie do obliczania mocy hamowania (stopping power)

elektronów w szerokiej klasie materiałów. Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy.

Liczba wykonawców 1 Uwagi

(5)

Opracowanie i testy procedury przygotowywania kamery termowizyjnej do wyznaczania rozkładu temperatury powierzchni dłoni do celów medycznych Temat projektu/pracy

dyplomowej

Development and testing of a procedure for preparing a thermal imaging camera to determine the temperature distribution of the hand surface for medical purposes

Opiekun pracy Dr inż. Piotr Grygiel

Konsultant pracy Dr inż. Joanna Kamińska (GUMed)

Cel pracy Stworzenie instrukcji postępowania w celu przygotowania kamery termowizyjnej do wyznaczania rozkładu temperatury dłoni tak, aby wskazywane wartości odpowiadały temperaturom rzeczywistym.

Zadania do wykonania _• Utworzenie stanowiska badawczego.

• Zaprojektowanie procedury przygotowania kamery.

• Wykonanie serii testów sprawdzających funkcjonowanie procedury, w przypadku dłoni nieosłoniętej oraz zaopatrzonej w rękawice chirurgiczne wykonane z różnych materiałów.

• Przedstawienie procedury w postaci instrukcji dla personelu medycznego wykonującego badania.

Źródła Literatura dotycząca techniki termowizyjnej oraz praktyki badań termowizyjnych (w tym w jęz. angielskim), literatura dotycząca podstawowych aspektów medycznych badanego problemu.

Efekt praktycznych prac na zakończenie semestru 6 (do ostatniego dnia zajęć)

Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy.

• Funkcjonujące stanowisko badawcze.

• Szczegółowy opis procedury przygotowania kamery.

• Wyniki prac testowych.

Uwagi Praca o charakterze eksperymentalnym, wymagająca staranności i skrupulatności, wykonywana we współpracy z Gdańskim Uniwersytetem Medycznym.

(6)

Implant kostny ze zintegrowanym czujnikiem odkształceń

Bone implant with integrated strain sensor

Opiekun pracy Marek Augustyniak Konsultant pracy

Cel pracy Kontekstem pracy jest wspomaganie chirurgii; wszczepianie fragmentów kości długiej po poważnych urazach lub usuwaniu nowotworów. Jej celem jest rozstrzygnięcie kwestii/: jak umieścić tensometr oporowy wewnątrz regularnej struktury porowatej? Proponowana jest przy tym weryfikacja możliwości użycia do tego celu filamentu PLA+grafen o przewodności rzędu 0.6 Ohm-cm.

Metody i działania: CAD / MES, druk 3D; prawdopodobne wykorzystanie koncepcji Lattice Materials

Zadania do wykonania 1. Przyswojenie literatury przedmiotu - specyfiki implantów kostnych.

2. Opanowanie stosownego software (CAD/MES wraz z językiem skryptowym) oraz hardware (drukarka 3D)

3. Wykonanie próbnych modeli i wydruków; iteracyjne ulepszanie rozwiązania.

4. Prosty eksperyment - sprawdzenie działania zintegrowanego czujnika.

Źródła Publikacje naukowo-techniczne z wyd. Elsevier i Springer. Przegląd list związanych z tematem projektów grantowych i patentów.

Efekt praktycznych prac na

zakończenie semestru 6

(do ostatniego dnia zajęć)

Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy. Gotowy pierwszy model MES implantu.

Liczba wykonawców 1 lub 2 Uwagi

(7)

Opracowanie efektywnego algorytmu porównywania składu mikrobiomów

Development of an efficient algorithm of comparison of microbiota samples

Cel pracy Praca wpisuje się w bardzo aktualny i ambitny obszar metagenomiki, czyli badania i aplikacji informacji genetycznej zawartej w dużych różnorodnych zbiorowiskach mikroorganizmów. Szczególne znaczenie ma przy tym ludzki ekosystem jelitowy, którego zaburzenia są prawdopodobnym podłożem większości chorób cywilizacyjnych

Ideą kluczową i celem jest opracowanie efektywnego algorytmu/narzędzia do porównywania stopnia podobieństwa / różnicy między dwoma lub większą liczbą mikrobiomów (różni Pacjenci, lub jeden Pacjent na różnych etapach terapii).

Przewidziane jest intensywne zastosowanie narzędzi informatycznych i rozwój własnych kodów i/lub skryptów Excel; praca z dużą ilością danych (Big Data); elementy matematyki stosowanej, zwłaszcza metod statystycznych.

Zadania do wykonania 1. Przyswojenie literatury i kontekstu zadania (projekt Human Microbiome Project i inne inicjatywy; prace z hasłami kluczowymi PCoA, ANOVA, UniFrac, QUIIME, Illumina).

2. Utworzenie generatora "sztucznych mikrobiomów" na podstawie jednej z baz danych dostępnych publicznie.

3. Przyswojenie dostępnych narzędzi informatycznych; praca z pojedynczymi zestawami danych, przejście na pracę z wieloma próbkami naraz.

4. Propozycja usprawnień istniejących metod / narzędzi.

Źródła Publikacje naukowo-techniczne z wyd. Elsevier i Springer. Prywatna baza danych udostępniona przez prowadzącego.

Efekt praktycznych prac na zakończenie semestru 6 (do ostatniego dnia zajęć)

Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy. Działający generator "sztucznych mikrobiomów".

Działający proces przetwarzania danych surowych (fastQ) na klasyfikację taksonomiczną próbek.

Uwagi Dla szczególnie ambitnych Studentów/ek.

Duże znaczenie dla kariery naukowej i/lub komercyjnej (zapotrzebowanie w firmach: GeNeMe, GenXOne, Genomed i wielu innych). Wyraźne niedobory tego typu specjalistów na rynku.

(8)

Projekt koncepcyjny egzoszkieletu człowieka

Concept design of an exoskeleton

Cel pracy Kontekstem pracy jest wspomaganie rehabilitacji ruchowej osób po wypadkach lub przebytych chorobach. Wykonawca ma za zadanie zgrubne zaprojektowanie egzoszkieletu, ułatwiającego wykonanie ruchów całego ciała. Nie są przewidziane prace na prototypie materialnym, natomiast jest oczekiwana intensywna praca z narzędziami CAD/CAE, przemyślenie koncepcji napędu, oszacowanie masy całkowitej i sprawdzenie nośności egzoszkieletu, przynajmniej w 1-2 podstawowych sytuacjach (modelowanie quasi-statyczne).

Zadania do wykonania 1. Przyswojenie literatury przedmiotu - dostępnych rozwiązań komercyjnych i akademickich, ich zalet i ograniczeń. Elementy reverse engineering.

2. Opanowanie stosownego software (CAD/MES, opcjonalnie MBS) 3. Wykonanie pierwszego modelu; zwymiarowanie składowych, dobór materiałów, opracowanie systemu przegubów; sprawdzenie nośności i masy całkowitej

4. Iteracyjne ulepszanie rozwiązania.

Źródła Publikacje naukowo-techniczne z wyd. Elsevier i Springer. Przegląd list związanych z tematem projektów grantowych i patentów.

Efekt praktycznych prac na

zakończenie semestru 6

(do ostatniego dnia zajęć)

Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy. Gotowy pierwszy model CAD/MES egzoszkieletu.

Liczba wykonawców 1 lub 2 Uwagi

(9)

Projekt spektrometru do pomiaru całkowitych przekrojów czynnych na jonizację biomolekuł w zderzeniach z elektronam

Design of spectrometer for absolute, electron – impact, total ionization cross section of biomolecules measurements

Opiekun pracy Dr inż. Marcin Dampc Konsultant pracy

Cel pracy Absolutne przekroje czynne na jonizację biomolekuł w zderzeniach z elektronami są niezbędne dla symulacji zachowania się wysokoenergetycznego promieniowania jonizującego w tkankach. Celem pracy jest przygotowanie założeń eksperymentu, zaprojektowanie układu pomiarowego i przeliczenie oraz przeprowadzenie symulacji zachowania jonów w spektrometrze. Końcowym etapem będzie sprawdzenie wykonalności pomiaru z założoną dokładnością na elektronicznym układzie testowym.

Zadania do wykonania 1. Zaprojektowanie układu spektrometru.

2. Wykonanie obliczeń i symulacji (w programie CPO) zachowania jonów w funkcji czasu.

3. Przeprowadzenie testu układu z użyciem generatora impulsów.

Źródła H. Haken, H.C. Wolf, Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej, PWN , Warszawa, 1998

Efekt praktycznych prac na zakończenie semestru 6 (do ostatniego dnia zajęć)

Raport pisemny obejmujący wyniki analizy stanu wiedzy. Projekt spektrometru i wykonanie obliczeń analitycznych.

Uwagi W przypadku pozytywnych wyników obliczeń/symulacji/testów spektrometr zostanie zbudowany, uruchomiony i posłuży do badań – możliwość

wykonania pracy magisterskiej