ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра біофізики, інформатики та медичної апаратури
ТЕМАТИЧНІ ПЛАНИ
І
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
з вивчення дисципліни
"Медична і біологічна фізика"
для студентів 1 курсу
(спеціальність 7.110101 “лікувальна справа”)
Одеса - 2014 р.
Жуматій П.Г. Тематичні плани і контрольні питання з вивчення дисципліни “ Медична і біологічна фізика ”
для студентів 1 курсу
(спеціальність 7.110101 “лікувальна справа”)
Під редакцією Л.С.Годлевського
Затверджено на методичному засіданні кафедри біофізики, інформатики та медичної апаратури
“___”________2013 р. (Протокол № )
Затверджено на засіданні предметної циклової методичної комісії з медико-біологічних дисцинлін “___”________2013 р. (Протокол № )
Затверджено на засіданні Центральної координаційно-методичної ради університету
“___”________2013 р. (Протокол № )
Передмова
Розвиток і вимоги подальшого покращення охорони здоров'я в Україні та відповідного підвищення рівня підготовки фахівців ставлять перед вищою медичною школою нові відповідальні задачі по удосконаленню викладання фізико-математичних дисциплін, пов'язані з досягненнями сучасної науки та практики у медицині, фармації, фізиці, хімії та інших природознавчих науках. Однією з дисциплін, що мають суттєво допомогти у вирішенні цих задач, є курс «Медична і біологічна фізика» для студентів медичних факультетів медичних університетів.
Головною метою викладання курсу «Медична і біологічна фізика» для студентів медичних факультетів медичних університетів є ознайомлення студентів з основами сучасних математичних та фізичних методів розв'язання теоретичних та практичних задач медицини, біології, біофізики та медичної фізики, хімії та багатьох інших наук. Вивчення курсу спрямоване на формування та розвиток мислення студентів, вироблення вміння використовувати одержані знання при вивченні медичних, біологічних, фізичних, хімічних та інших дисциплін, що забезпечує вищий рівень засвоєння цих дисциплін та поліпшення професійної підготовки майбутніх фахівців. Вивчення курсу «Медична і біологічна фізика» сприяє підвищенню і загальнокультурного рівня студентів, формуванню сучасного світогляду.
Основи диференціального числення
Контрольні питання практичного заняття
Означення похідної та її практичне значення.
Означення диференціала аргументу та функції.
Геометричний зміст похідної та диференціала.
Похідні та диференціали елементарних функцій.
Похідні та диференціали алгебраїчних сум.
Похідні та диференціали добутків функцій.
Похідні та диференціали часток функцій.
Похідні та диференціали складених функцій.
Означення частинної похідної та її обчислення.
Частинні диференціали та їх обчислення.
Повні диференціали та їх обчислення.
Використання повних диференціалів у наближених розрахунках.
Контрольні питання СРС
Використання похідних для дослідження функцій та побудови графіків
Означення та обчислення похідних другого та вищих порядків.
Диференціювання векторних функцій.
Похідні та диференціали функцій, заданих параметрично.
Градієнт Функції, його модуль та напрямок.
Література
[5] с. 26-55
[2] с. 596-610, 621-622
[3] c. 7-15
Основи інтегрального числення, диференціальні рівняння
Контрольні питання практичного заняття
Первісна функція.
Невизначений інтеграл.
Основні властивості невизначеного інтеграла.
Геометричний зміст невизначеного інтеграла.
Основні невизначені інтеграли.
Метод заміни змінної інтегрування.
Визначений інтеграл та його геометричний зміст .
Формула Ньютона-Лейбніца.
Основні властивості визначеного інтеграла.
Середнє значення функції.
Використання інтегрального числення для розв'язання задач медицини, біології та фізики.
Які рівняння звуться диференціальними?
Звичайні диференціальні рівняння.
Порядок диференціального рівняння.
Загальний розв'язок диференціального рівняння.
Частинний розв'язок диференціального рівняння.
Диференціальні рівняння з відокремлюваними змінними.
Диференціальні рівняння у частинних похідних.
Контрольні питання СРС
Що таке криволінійний інтеграл?
Криволінійні інтеграли першого роду.
Криволінійні інтеграли другого роду.
Подвійні інтеграли.
Потрійні інтеграли.
Поверхневий інтеграл першого роду.
Поверхневий інтеграл другого роду.
Електронні цифрові обчислювальні машини (ЕЦОМ).
Структурна схема ЕЦОМ, основні пристрої та їх призначення
Елементи програмування для ЕЦОМ.
Система математичного забезпечення.
Мікропроцесорні системи.
Електронні аналогові обчислювальні машини (ЕАОМ).
Література
[5] с. 85-99, 55-80
[2] с. 56-81, 618-621
[3] 21-23
[5] с. 56-84
[2] с. 610-618, 622-623
[3] c. 15-20
Основи теорії ймовірностей
Контрольні питання практичного заняття
Випадкові події, їх відносна частота та ймовірність.
Складання ймовірностей подій.
Множення ймовірностей подій.
Обчислення повної ймовірності.
Теорема Байєса.
Випадкові величини: дискретні та неперервні.
Розподіл, ряд розподілу та многокутник розподілу дискретної випадкової величини.
Функція розподілу та її графік.
Міри положення центру розподілу.
Міри варіабельності значень випадкової величини.
Щільність розподілу, крива розподілу неперервної випадкової величини.
Функціональна залежність між випадковими величинами.
Кореляційна залежність між випадковими величинами.
Регресія, рівняння та лінії регресії.
Рівняння лінійної регресії.
Коваріація та коефіцієнт кореляції
Контрольні питання СРС
Поліноміальний розподіл.
Біноміальний розподіл.
Негативний біноміальний розподіл.
Геометричний розподіл.
Розподіл. Пуасона
Нормальний розподіл
Експоненціальний розподіл.
Література
[6] с. 5-27
Лекція “Теорія ймовірностей”
[1] с.17-36
Основи математичної статистики
Контрольні питання практичного заняття
Частота класу (абсолютна та відносна).
Генеральна сукупність та вибірка, обсяг вибірки.
Точкове та інтервальне оцінювання.
Надійний інтервал та вірогідність.
Мода, медіана та вибіркове середнє.
Розмах, міжквартільний розмах, квартальне відхилення.
Середнє абсолютне відхилення.
Вибіркові коваріація та дисперсія.
Вибіркові стандартне відхилення та коефіцієнт варіації.
Вибіркові коефіцієнти регресії.
Емпіричні рівняння регресії.
Вибірковий кореляційний коефіцієнт.
Обчислення коефіцієнтів регресії.
Обчислення кореляційного коефіцієнта та вірогідності кореляційного зв'язку.
Побудова інтервальних оцінок нормально розподілених випадкових величин.
Контрольні питання СРС
Системи збору медичної інформації.
Основні вимірювальні шкали.
Типи медичних даних.
Стовпчикова та кругова діаграми.
Побудова інтервальних оцінок довільно розподілених випадкових величин.
Гістограма, полігон та огива.
Побудова гістограми, полігону та кумулятивної кривої (огиви).
Література
[6] с. 28-53
Лекція “Математична статистика”
[1] с.37-50
Обробка медико-біологічних даних
Контрольні питання практичного заняття
Інструментальні та методичні похибки.
Основна, додаткова та експлуатаційна похибки.
Вплив завад на результат вимірювання.
Основні похибки засобів вимірювання.
Похибки округлення, відліку та табличних даних..
Похибки прямих вимірювань.
Загальні правила обчислення похибок посередніх вимірювань.
Практичне обчислення похибок посередніх вимірювань.
Графічна обробка результатів сумісних вимірювань.
Поняття про метод найменших квадратів
Контрольні питання СРС
Кібернетика та інші науки.
Кібернетичні системи.
Елементи теорії інформації
Управління та регулювання.
Моделювання
Поняття про біологічну та медичну кібернетику
Література
[7] с. 14-51
Лекція “Математична статистика”
[1] с.37-50, 51-73
Підсумковий контроль знань № 1
“Математична обробка медико-біологічних даних”
Перший рубіжний контроль виконується у вигляді контрольної роботи, під час якої кожний студент одержить особисте завдання (варіант), що містить 6 задач - по одній з кожної теми розділу “Математична обробка медико-біологічних даних”.
Термін виконання завдання рубіжного контролю - 80 хвилин.
Користування конспектами та іншими матеріалами заборонено.
Перевірка досягнутого рівня теоретичних знань та практичних навичок студентів буде успішною тільки при виконанні відповідних вимог до підготовки перед проміжним контролем. Основні вимоги такі.
Студент повинен володіти навичками:
обчислення диференціала функції однієї змінної;
обчислення частинної похідної функції кількох змінних;
обчислення повного диференціала функції кількох змінних;
обчислення невизначених інтегралів;
обчислення визначених інтегралів;
розв'язання диференціальних рівнянь з відокремлюваними змінними;
обчислення ймовірностей подій ;
обчислення точкових та інтервальних оцінок;
обчислення коефіцієнтів регресії
обчислення кореляційного коефіцієнта та вірогідності кореляційного зв'язку
обчислення похибок прямих вимірювань.
Обчислення похибок посередніх вимірювань.
Обертальний рух. Біомеханіка
Контрольні питання практичного заняття
Кінематика обертального руху.
Момент сили.
Момент інерції тіла та його обчислення.
Енергія та робота обертального руху;
Основне рівняння динаміки обертального руху;
Момент імпульсу та закон його збереження.
Поняття про вільні вісі обертання.
Поняття про ступені вільності.
Центрифугування.
Опорно-руховий апарат людини.
Робота та потужність людини. Ергометрія
Вестибулярний апарат як інерціальна система орієнтації.
Література
[1] с. 74-103
Лекція “Обертальний рух та коливання”
[13] с.9-21
Механічні коливання
Контрольні питання практичного заняття
Класифікація коливальних рухів.
Гармонічні коливання.
Диференціальне рівняння гармонічного коливання.
Енергія тіла при коливальному русі.
Складання гармонічних коливань однакового напрямку
Гармонічний спектр складного коливання
Складання перпендикулярних гармонічних коливань
Затухаючі коливання та їх аналіз.
Вимушені коливання. Резонанс
Автоколивання та параметричні коливання
Література
[1] с. 104-119
Лекція “Обертальний рух та коливання”
[13] с.67-81
Механічні хвилі
Контрольні питання практичного заняття
Хвильовий рух. Механічні хвилі.
Види хвиль. Швидкість їх поширення.
Гармонічна хвиля, її основні характеристики
Хвильове рівняння та його рішення (плоска та сферична хвилі)
Енергетичні характеристики хвилі. Рівняння Умова.
Ударні хвилі.
Ефект Доплера та його використання в медицині.
Література
[1] с. 119-125
Лекція “Механічні хвилі. Акустика”
Акустика. Фізика слуху
Контрольні питання практичного заняття
Природа та види звуку.
Фізичні характеристики звуку.
Характеристики слухового сприймання.
Закон Вебера-Фехнера
Звукові вимірювання.
Аудіометрія.
Фізичні основи звукових методів дослідження у клініці.
Хвильовий опір. Відбиття звукових хвиль.
Фізика слуху. Звукопровідний та звукосприймальний апарати.
Ультразвук та його застосування в медицині.
Інфразвук та його вплив на організм
Вібрації та їх застосування в медицині.
Контрольні питання СРС
Спектральна характеристика вуха на порозі чутності (аудіограма).
Будова та призначення аудіометра.
Порядок проведення аудіометричного дослідження.
Література
[1] с. 127-147
Лекція “Механічні хвилі. Акустика”
[4] с. 86-90
[13] с. 88-107
Механічні властивості твердих тіл та біологічних тканин
Контрольні питання практичного заняття
Кристалічні та аморфні тіла, особливості їх внутрішньої будови
Полімери та їх механічні властивості.
Рідкі кристали та їх деякі властивості.
Види деформацій та їх характеристики.
Механічна напруга та її складові.
Пружні деформації. Закон Гука. Границя пружності.
Релаксація напруги. Модель Максвела.
В'язкопружні оборотні деформації. Модель Кельвіна-Фойхта.
Залишкові деформації. Границі текучості та міцності.
Необоротні в'язкі деформації. Реологія.
Механічні властивості кісток, шкіри, м'язів та судинної тканини.
Контрольні питання СРС
Пружні властивості кістки.
Визначення модулю пружності кістки за деформацією згину.
Порядок проведення експериментального дослідження.
Обробка результатів вимірювань.
Література
[1] с. 165-185
Лекція “Основи біореології та гемодинаміки”
[4] с. 111-116
[13] с. 19-21
Механічні властивості та течія біологічних рідин
Контрольні питання практичного заняття
Динамічна та кінематична в'язкості рідин. Формула Ньютона.
Ньютонівські та неньютонівські біологічні рідини.
Течія в'язких рідин по трубах. Формула Пуазейля.
Рух тіл у в'язких рідинах. Закон Стокса.
Методи визначення динамічної в'язкості.
Ламінарна та турбулентна течії. Число Рейнольда.
Особливості молекулярної будови рідин.
Механічні властивості крові.
Моделі кровообігу.
Пульсові хвилі.
Робота та потужність серця.
Апарат штучного кровообігу.
Фізичні основи клінічного метода вимірювання тиску крові.
Визначення швидкості кровообігу.
Контрольні питання СРС
Поверхневий натяг.
Змочування та незмочування. Капілярні явища.
Література
[1] с. 148-153, 157-164, 186-197
Лекція “Основи біореології та гемодинаміки”
[13] с. 21-47
[4] с. 106-111
[7] с. 79-84
Вимірювання в'язкості біологічних родин
Контрольні питання практичного заняття
Значення визначення в'язкості крові у діагностиці.
Побудова віскозиметра ВК-4.
Робоча формула для визначення в'язкості рідини.
Порядок роботи з віскозиметром ВК-4.
Обробка результатів прямих та непрямих вимірювань.
Значення визначення поверхневого натягу.
Методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу.
Робоча формула для визначення коефіцієнта поверхневого натягу.
Порядок роботи з сталагмометром.
Обробка результатів прямих та непрямих вимірювань.
Література
[1] с. 153-157
Лекція “Основи біореології та гемодинаміки”
[13] с. 26-29
[4] с. 98-102
[7] с. 85-91
Біофізика зовнішнього дихання
Контрольні питання практичного заняття
Побудова легенів.
Фізика альвеол. Поверхневий натяг альвеол.
Легеневи объеми і ємкості.
Цикл «вдох-видох».
Робота дихання.
Дихання в нормі та при патології.
Контрольні питання СРС
Дихання при фізичному навантаженні.
Дихання на висоті.
Дихання при захворюваннях легенів.
Спірометрія.
Основи термодинаміки
Контрольні питання практичного заняття
Термодинамічна система та її параметри. Відкриті, закриті та ізольовані системи.
Внутрішня енергія тіл та засоби її зміни: робота та теплопередача.
Перший початок термодинаміки.
Другий початок термодинаміки. Ентропія. Принцип Больцмана.
Термодинамічні потенціали: енергія Гельмгольця та Гіббса, ентальпія.
Література
[1] с. 198-227
Лекція “Термодинаміка біологічних процесів”
[13] с. 47-67
Термодинаміка біологічних систем
Контрольні питання практичного заняття
1. Хімічний та електрохімічний потенціал.
2. Стаціонарний стан біосистем. Принцип Пригожина.
Організм як відкрита система
Термометрія та калориметрія.
Використання в медицині місцевого нагрівання та охолодження.
Література
[1] с. 198-227
Лекція “Термодинаміка біологічних процесів”
[13] с. 47-67
Фізичні питання біомембранології
Контрольні питання практичного заняття
Функції біологічних мембран
Білки та ліпіди в біологічних мембранах.
Модель Зінгера-Ніколсона.
Штучні ліпідні мембрани
Фізичний стан ліпідів у біологічних мембранах
Фізичні властивості та параметри біологічних мембран
Література
[1] с. 228-232
Лекція “Механізми транспорту частинок в біологічних системах”
[10] с. 95-108
Механізми пасивного транспорту
Контрольні питання практичного заняття
Пасивний транспорт молекул. Закон Фіка.
Проникність мембран та опір потоку речовин.
Пасивний транспорт речовин скрізь пори.
Пасивний транспорт іонов. Рівняння Нернста-Планка.
Полегшена та обмінна дифузія, осмос і фільтрація.
Контрольні питання СРС
Взаємозв'язок осмосу та фільтрації та підтримка водного балансу у системі кровообігу людини.
Література
[1] с. 233-243
Лекція “Механізми транспорту частинок в біологічних системах”
[4] с. 116-123
[10] с. 121-133
[11] с. 145-149
Механізми активного транспорту
Контрольні питання практичного заняття
1. Основні системи активного переносу іонів.
2. Механізм активного транспорту іонів.
Натрій-калієвий насос (основні уявлення).
Механізми активного транспорту органічних речовин
Механізми ендоцитозу
Механізми екзоцитозу
Контрольні питання СРС
1. Установка для вимірювання потоку іонів крізь жаб'ячу шкіру.
2. Дослідження впливу іонів натрію та калію на різницю потенціалів на шкірі.
Література
1. [1] с. 233-243
2. Лекція “Механізми транспорту частинок в біологічних системах”
3. [4] с. 116-123
[10] с. 121-133
[11] с. 145-149
Біопотенціали
Контрольні питання практичного заняття
Донанівська рівновага і потенціал Донана.
Рівноважний потенціал Нернста.
Стаціонарний потенціал Гольдмана-Ходжкіна.
Потенціал при роботі натрій-калієвого насоса.
Потенціал дії. Іонні струми скрізь мембрани.
Досліди Ходжкіна, Хакслі та Каца, основні висновки.
Поширення потенціалу дії по нервовому волокну.
Стала довжини нервового волокна, її фізичний зміст.
Контрольні питання СРС
Схема установки для реєстрації двохфазного потенціалу дії.
Література
[1] с. 243-249
Лекція “Біоелектричні потенціали”
[4] с. 123-127
[10] с. 147-161, 167-172
Підсумковий контроль знань № 2
"Основи біофізики"
Контрольні питання
Кінематика обертального руху.
Енергія та робота обертального руху;
Основне рівняння динаміки обертального руху;
Момент імпульсу та закон його збереження.
Опорно-руховий апарат людини.
Робота та потужність людини. Ергометрія
Гармонічні коливання.
Енергія тіла при коливальному русі.
Складання гармонічних коливань.
Затухаючі коливання та їх аналіз.
Вимушені коливання. Резонанс.
Автоколивання та параметричні коливання.
Механічні хвилі. Види хвиль. Швидкість їх поширення.
Гармонічна хвиля, її основні характеристики.
Енергетичні характеристики хвилі. Рівняння Умова.
Ефект Доплера та його використання в медицині.
Фізичні характеристики звуку.
Характеристики слухового сприймання.
Закон Вебера-Фехнера
Звукові вимірювання. Аудіометрія.
Фізичні основи звукових методів дослідження у клініці.
Хвильовий опір. Відбиття звукових хвиль.
Фізика слуху. Звукопровідний та звукосприймальний апарати.
Ультразвук та його застосування в медицині.
Інфразвук та його вплив на організм
Вібрації та їх застосування в медицині.
Кристалічні та аморфні тіла, особливості їх внутрішньої будови
Полімери та їх механічні властивості.
Рідкі кристали та їх деякі властивості.
Види деформацій та їх характеристики.
Механічна напруга та її складові.
Пружні деформації. Закон Гука. Границя пружності.
Релаксація напруги. Модель Максвела.
В'язкопружні оборотні деформації. Модель Кельвіна-Фойхта.
Залишкові деформації. Границі текучості та міцності.
Необоротні в'язкі деформації. Реологія.
Механічні властивості кісток, шкіри, м'язів та судин.
Динамічна та кінематична в'язкості рідин. Формула Ньютона.
Ньютонівські та неньютонівські біологічні рідини.
Течія в'язких рідин по трубах. Формула Пуазейля.
Рух тіл у в'язких рідинах. Закон Стокса.
Методи визначення динамічної в'язкості.
Ламінарна та турбулентна течії. Число Рейнольда.
Поверхневий натяг. Змочування. Капілярні явища.
Механічні властивості крові.
Моделі кровообігу. Пульсові хвилі.
Робота та потужність серця. Апарат штучного кровообігу.
Фізичні основи клінічного метода вимірювання тиску крові.
Визначення швидкості кровообігу.
Термодинамічна система та її параметри.
Внутрішня енергія тіл та засоби її зміни: робота та теплопередача.
Перший закон термодинаміки.
Другий закон термодинаміки. Ентропія. Принцип Больцмана.
Термодинамічні потенціали.
Хімічний та електрохімічний потенціал.
Стаціонарний стан біосистем. Принцип Пригожина.
Організм як відкрита система
Термометрія та калориметрія.
Використання в медицині місцевого нагрівання та охолодження.
Функції біологічних мембран.
Білки та ліпіди в біологічних мембранах.
Модель Зінгера-Ніколсона.
Штучні ліпідні мембрани
Фізичний стан ліпідів у біологічних мембранах
Фізичні властивості та параметри біологічних мембран
Пасивний транспорт нейтральних частинок. Закон Фіка.
Полегшена та обмінна дифузія, осмос і фільтрація.
Пасивний транспорт іонів. Рівняння Нернста-Планка.
Основні системи активного переносу іонів.
Натрій-калієвий насос (основне уявлення).
Рівноважні потенціали Донана та Нернста.
Стаціонарний потенціал Гольдмана-Ходжкіна.
Потенціал при роботі натрій-калієвого насоса.
Потенціал дії. Досліди Ходжкіна, Хакслі та Каца.
Поширення потенціалу дії по нервовому волокну.
Електричне поле. Фізичні основи електрокардіографії
Контрольні питання практичного заняття
Напруженість та потенціал - характеристики електричного поля.
Електричний диполь.
Серце як електричний диполь.
Поняття про мультиполь
Струмовий диполь. Дипольний електричний генератор.
Фізичні основи електрокардіографії.
Діелектрики в електричному полі.
Діелектричні характеристики біологічних середовищ.
П'єзоелектричний ефект.
Застосування п'єзоелектричного ефекту в медицині
Провідники в електричному полі. Електростатичний захист.
Енергія електричного поля.
Контрольні питання СРС
Стандартні відведення. Електрокардіограма (ЕКГ).
Блок-схема електрокардіографа.
Порядок роботи при запису електрокардіограми.
Обчислення тривалості часових інтервалів ЕКГ.
Обчислення чутливості електрокардіографа.
Визначення напряму анатомічної вісі серця за даними ЕКГ.
Вектор-електрокардіограма (ВЕКГ).
Блок-схема вектор-електрокардіографа.
Порядок роботи при одержанні ВЕКГ.
Література
[1] с. 228-273
[2] с. 228-273
Лекція “Фізичні основи електрографії”
[10] с. 172-193
[4] с. 189-198
[13] с. 110-122
[14] с. 121-128
Електричний струм. Електрофорез
Контрольні питання практичного заняття
Густина та сила струму.
Електрорушійна сила джерела струму.
Електропровідність електролітів.
Електропровідність біологічних тканин та рідин.
Електричний опір, електропровідність, питомий електроопір, питома електропровідність та одиниці вимірювань.
Первісна дія постійного струму. Поляризація в біотканинах.
Закон Ома для біологічних середовищ.
Гальванізація та електрофорез лікувальних речовин.
Електричний розряд у газах. Аероіони.
Біологічна дія аероіонів. Аероіонотерапія та франклінізація.
Внутрішня контактна різниця потенціалів.
Термоелектрорушійна сила.
Термоелементи та їх використання в медицині
Контрольні питання СРС
Електронна та іонна поляризації
Дипольна та макроструктурна поляризації
Поверхнева та електролітична поляризації.
Приладдя для вимірювання електроопору шкіри.
Робоча формула для визначення електроопору шкіри.
Блок-схема апарата гальванізації.
Принцип дії апарата гальванізації.
Визначення полярності електродів.
Введення іонів лікарських речовин до організму людини за допомогою апарата гальванізації.
Визначення величину відчутного струму.
Густина електричного струму та її визначення при гальванізації.
Визначення похибок прямих та посередніх вимірювань при обчисленні густини електричного струму.
Література
[1] с. 274-283, 336- 337
Лекція “Фізичні основи реографії”
[14] с. 164-167, 170-172
[8] с. 32-42, 85-93
Магнітне поле. Фізичні основи магнітобіології
Контрольні питання практичного заняття
Магнітний момент контуру з струмом.
Вектор індукції магнітного поля.
Магнітний потік.
Закон Ампера.
Дія магнітного поля на контур з струмом.
Енергія контуру з струмом в магнітному полі.
Дія магнітного поля на рухомий заряд. Сила Лоренца.
Мас-спектрометри. Визначення питомого заряду частинок.
Електростатичні та магнітні електронні лінзи.
Напруженість магнітного поля.
Закон Біо-Савара-Лапласа та його застосування.
Закон повного струму.
Напруженість магнітного поля соленоїду.
Магнітні властивості речовини.
Магнітні властивості тканин організму.
Контрольні питання СРС
Закон електромагнітної індукції
Взаємна індукція. Взаємна індуктивність.
Самоіндукція. Індуктивність.
Вихрові струми. Індуктотермія.
Енергія магнітного поля.
Література
[1] с. 284-304, 305-314
Лекція “Магнітне поле. Електромагнітні коливання та хвилі”
[13] с. 128-140
Електромагнітні коливання та хвилі. Реографія
Контрольні питання практичного заняття
Змінний струм, його отримання і параметри.
Повний опір кола змінного струму.
Резонанси напруг та струмів.
Повний опір (імпеданс) тканин організму. Реографія.
Вільні електромагнітні коливання.
Сталі часу перехідних процесів.
Поняття про теорію Максвела. Струм зміщення.
Електромагнітні хвилі та їх властивості.
Шкала електромагнітних хвиль.
Дія змінного магнітного поля на тканини організму.
Дія змінного електричного поля на тканини організму.
Дія електромагнітними хвилями на тканини організму.
Контрольні питання СРС
Електричний імпульс та імпульсний струм.
Проходження прямокутних імпульсів через лінійне коло.
Диференціююче електричне коло.
Інтегруюче електричне коло.
Дія імпульсного струму на тканини організму.
Дія змінного струму на тканини організму.
Схема установки для визначення імпедансу.
Дисперсія електропровідності живої тканини.
Імпеданс живої тканини. Еквівалентна схема.
Порядок роботи при дослідженні проходження прямокутних імпульсів (RC- та RL-коло)
Література
[1] с. 315-335, 337-347
Лекція “Магнітне поле. Електромагнітні коливання та хвилі”
Лекція “Струми та електромагнітні поля в медичній практиці”
[4] с. 142-156
[13] с. 128-140
[14] с. 167-170, 172-182
Медична електроніка. Системи одержання медичної інформації. Електробезпека медичної апаратури
Контрольні питання практичного заняття
Електроніка, її основні напрями.
Медична електроніка. Основні види медичної апаратури
Структурна схема отримання, передачі та реєстрації МБІ.
Електроди. Головні вимоги до них.
Датчики медико-біологічної інформації.
Основні характеристики датчиків.
Передача сигналу. Радіотелеметрія.
Пристрої відображення та реєстрації МБІ.
Дія змінного струму на тканини організму.
Головна вимога техніки безпеки при роботі з медичною апаратурою.
Типи електромедичних виробів у залежності від ступеню захисту від поразки струмом.
Трифазна система струму. Лінійна та фазова напруга.
Заземлення, особливості та умови його використання.
Занулення, особливості та умови його використання.
Класи електромедичних виробів у залежності від засобу додаткового захисту від поразки струмом живлячої мережі.
Загальні правила техніки безпеки при роботі з медичною апаратурою.
Надійність медичної апаратури.
Класи медичних виробів у залежності від наслідків відмови у процесі експлуатації.
Контрольні питання СРС
Визначення коефіцієнта відносної тензочутливості датчика.
Визначення характеристики індуктивного датчика.
Чутливість термоелектричного датчика.
Термометри опору та терморезистори (термістори).
Градуювання терморезистора.
Визначення температури за допомогою графіка градуїровки.
Література
[1] с. 348-378
[4] с. 157-172
[8] с. 43-63
Підсилювачі та генератори для медичної апаратури
Контрольні питання практичного заняття
Підсилювачі, основні риси їх будови.
Коефіцієнти підсилення.
Амплітудна характеристика підсилювача.
Нелінійні (амплітудні) спотворення та їх коефіцієнт.
Частотна характеристика підсилювача.
Лінійні (частотні) спотворення.
Смуга пропускання підсилювача.
Схеми підсилювача на транзисторі.
Специфіка підсилювачів біопотенціалів.
Можливі перешкоди, що заважають якісній роботі підсилювача.
Зворотний зв'язок в електронних підсилювачах.
Повторювач напруги (трансформатор повного опору).
Підсилювач постійного струму.
Різновиди генераторів електричних коливань.
Генератор гармонічних коливань.
Генератор імпульсних коливань.
Електронний осцилограф.
Будова електронно-променевої трубки.
Принцип дії осцилографа.
Контрольні питання СРС
Схема підсилювального каскаду з спільним емітером.
Принцип роботи підсилювального каскаду з спільним емітером.
Використання зворотного зв'язку.
Порядок роботи при визначенні коефіцієнта підсилення.
Вивчення впливу зворотного зв'язку на коефіцієнт підсилення.
Блок-схема осцилографа.
Визначення амплітуди досліджуваної напруги.
Визначення частоти досліджуваного сигналу.
Література
[1] с. 379-410
Лекція “Струми та електромагнітні поля в медичній практиці”
[4] с. 132-137, с. 183-189
[8] с. 79-84
[13] с. 157-164
[14] с. 155-160
Дія фізичних чинників на організм людини. Низькочастотна медична апаратура
Контрольні питання практичного заняття
Електричний імпульс та імпульсний струм.
Дія імпульсного струму на тканини організму.
Дія змінного струму на тканини організму.
Дія змінного магнітного поля на тканини організму.
Дія змінного електричного поля на тканини організму.
Дія електромагнітними хвилями на тканини організму.
Низькочастотна фізіотерапевтична апаратура
Апарати електросну
Діадинамотерапія. Ампліпульстерапія.
Електростимулятори. Дефібрилятори
Література
[1] с. 324-326, 336- 347, 410-414
Лекція “Струми та електромагнітні поля в медичній практиці”
[14] с. 150-154, 161-164, 167-170
Високочастотна медичної апаратури
Контрольні питання практичного заняття
Високочастотна фізіотерапевтична апаратура.
Діатермотомія та діатермокоагуляція.
Загальна дарсонвалізація.
Місцева дарсонвалізація.
Індуктотермія
УВЧ-терапія.
Мікрохвильова терапія та терапія дециметрових хвиль.
Контрольні питання СРС
Дія УВЧ електричного поля на діелектрики та розчини електролітів.
Схема апарата УВЧ-терапії.
Вивчення теплової дії УВЧ електричного поля.
Література
[1] с. 414-416
Лекція “Струми та електромагнітні поля в медичній практиці”
[4] с. 198-203
[8] с. 94-101
[14] с. 172-181
Інтерференція та дифракція світла
Контрольні питання практичного заняття
Когерентні джерела та когерентні світлові хвилі.
Інтерференція світла. Умови максимуму та мінімуму.
Інтерференція світла в тонких пластинках (плівках).
Просвітлення оптики.
Інтерферометри та їх застосування.
Поняття про інтерференційний мікроскоп.
Принцип Гюйгенса-Френеля.
Дифракція на щілині у паралельних променях.
Дифракційна решітка та дифракційний спектр.
Кутова дисперсія та роздільна здатність.
Основи рентгеноструктурного аналізу.
Поняття про голографію та її застосування в медицині.
Література
[1] с. 417-446
Лекція “Інтерференція та дифракція світла”
[13] с. 209-228
Поляризоване світло у медичних дослідженнях
Контрольні питання практичного заняття
Природне та поляризоване світло. Площина поляризації.
Поляризатор та аналізатор, їх головні площини.
Закон Малюса.
Поляризаційні явища при відбитті та заломленні світла.
Кут повної поляризації, закон Брюстера.
Явище подвійного променезаломлення.
Оптичні вісі. Додатні та від'ємні кристали.
Будова та призначення призми Ніколя.
Дихроїзм. Поляроїди.
Обертання площини поляризації. Оптично активні речовини.
Стала обертання оптично активної речовини.
Поляриметрія та її використання у медицині.
Поляризаційна мікроскопія.
Фотопружність та її використання у медичних дослідженнях.
Контрольні питання СРС
Концентраційна поляриметрія та спектрополяриметрія.
Побудова та принцип дії поляриметра.
Порядок роботи з поляриметром.
Обробка результатів вимірювань.
Використання сахариметра для аналізу властивостей біоречовин.
Література
[1] с. 447-456
Лекція “Поляризація світла”
[4] с. 214-222
[13] с. 242-249
Геометрична оптика. Оптичні системи ока та мікроскопа
Контрольні питання практичного заняття
Геометрична оптика як граничний випадок хвильової оптики.
Закони відбиття та заломлення світла.
Лінзи та їх основні аберації.
Ідеальна центрована оптична система.
Будова ока людини.
Око як центрована оптична система.
Акомодація, відстань найкращого зору.
Найменший кут зору, гострота зору.
Недоліки оптичної системи ока.
Лупа. Збільшення лупи.
Оптична система біологічного мікроскопа.
Роздільна здатність мікроскопа.
Корисне збільшення мікроскопа.
Спеціальні методи оптичної мікроскопії.
Волоконна оптика та її використання в ендоскопії.
Контрольні питання СРС
Показники заломлення. Граничний кут заломлення.
Повне відбиття світла. Граничний кут повного відбиття.
Будова рефрактометра та принципи його роботи.
Використання рефрактометра в заломленому та відбитому світлі.
Порядок роботи з рефрактометром.
Графічна обробка результатів вимірювань.
Медико-біологічні застосування рефрактометра.
Будова біологічного мікроскопа.
Ход променів в мікроскопі.
Вимірювання розмірів малих об'єктів за допомогою мікроскопа.
Література
[1] с. 457-486
[4] с. 203-209, 220-226
[13] с. 249-282
Теплове випромінювання. Термографія
Контрольні питання практичного заняття
Теплове випромінювання, природа та властивості.
Характеристики теплового випромінювання.
Чорне та сіре тіла.
Закон Кірхгофа.
Закони випромінювання чорного тіла.
Тепловіддача організму.
Тепловізор, рідкокристалічна термографія.
Інфрачервоне випромінювання.
Використання інфрачервоного випромінювання в медицині.
Ультрафіолетове випромінювання, його біологічна дія.
Використання ультрафіолетового випромінювання в медицині.
Фотоелектричний ефект, основні види та закономірності.
Фотоелектронні прилади та їх використання в медицині.
Світловий еталон, основні світлові величини.
Контрольні питання СРС
Будова та принцип дії фотоелемента із зовнішнім фотоефектом.
Будова та принцип дії фотоелемента із внутрішнім фотоефектом.
Інтегральна чутливість фотоелемента.
Медико-біологічні застосування фотоелементів. Люксметр.
Порядок роботи при визначенні інтегральної чутливості фотоелемента.
Графічна обробка результатів вимірювань.
Література
[1] с. 486-504
Лекція “Теплове випромінювання”
[4] с. 230-235
[14] с. 3-20
Елементи квантової механіки. Електронний мікроскоп
Контрольні питання практичного заняття
Гіпотеза де Бройля. Хвильові властивості мікрооб'єктів.
Дифракція електронів та інших частинок.
Електронний мікроскоп та його використання в медицині.
Хвильова функція та її фізичний зміст.
Співвідношення Гейзенберга.
Рівняння Шредінгера.
Атом водню. Квантові числа.
Поняття про теорію Бора.
Принцип Паулі. Електронні шари багатоелектронних атомів.
Енергетичні рівні молекул.
Література
[1] с. 505-526
Лекція “Основні положення квантової механіки”
[14] с. 20-31, 57-70
Квантово-механічні методи дослідження біооб'єктів
Контрольні питання практичного заняття
Спонтанне та індуковане випромінювання.
Інверсна заселеність енергетичних рівнів.
Квантові генератори (мазери, лазери, разери, газери).
Принцип дії гелій-неонового лазера.
Властивості індукованого випромінювання.
Використання лазерів в медицині.
Розщеплення енергетичних рівнів атомів у магнітному полі.
Електронний парамагнітний резонанс (ЕПР)
Будова спектрометра ЕПР.
Медико-біологічні застосування методу ЕПР.
Ядерний магнітний резонанс (ЯМР).
ЯМР-інтроскопія.
Контрольні питання СРС
Будова гелій-неонового лазера.
Визначення довжини хвилі лазерного випромінювання.
Використання лазера для визначення розмірів еритроцитів.
Обчислення похибок вимірювань.
Література
[1] с. 550-564
[4] с. 250-258
Випромінювання та поглинання енергії атомами та молекулами. Фотобіологічні процеси
Контрольні питання практичного заняття
Види квантових переходів.
Спектри випромінювання та поглинання.
Поглинання світла. Закон Бугера-Ламберта-Бера.
Фізичні основи колориметрії.
Розсіяння світла, основні види. Закон Релея. Нефелометрія.
Оптичні атомні спектри. Спектр атома водню.
Молекулярні спектри.
Люмінесценція, основні види.
Флюоресценція та фосфоресценція. Закон Стокса.
Люмінесцентний аналіз. Люмінесцентна мікроскопія.
Хемілюмінесценція.
Фотобіологічні процеси.
Світлочутливість ока. Механізми зорової адаптації.
Видність та відносна видність.
Механізм зорової рецепції.
Контрольні питання СРС
Концентраційна колориметрія.
Коефіцієнт пропускання, оптична густина розчину.
Принцип дії універсального фотометра.
Принцип дії фотоелектричного компенсаційного колориметра.
Спектрофотометрія. Принцип дії спектрофотометра.
Спектрофотометричний аналіз в медицині та біології.
Флуоресцентний аналіз в медицині та біології.
Квантовий вихід люмінесценції.
Принцип дії флуориметра. Спектрофлуориметр.
Література
[1] с. 527-547
Лекція “Взаємодія світла з речовиною”
[4] с. 236-250
[14] с. 32-43
Рентгенівське випромінювання. Фізичні основи рентгенодіагностики та рентгенотерапії
Контрольні питання практичного заняття
Рентгенівське випромінювання.
Будова рентгенівської трубки.
Спектри гальмівного рентгенівського випромінювання.
Спектри характеристичного рентгенівського випромінювання.
Закон Мозлі.
Первинні процеси взаємодії рентгенівського фотона з атомом.
Ефекти дії рентгенівського випромінювання на речовину.
Послаблення рентгенівського випромінювання речовиною.
Лінійний та масовий коефіцієнти послаблення.
Поглинання рентгенівського випромінювання речовиною.
Лінійний та масовий коефіцієнти поглинання.
Фізичні основи рентгенодіагностики та рентгенотерапії.
Традиційні види рентгенодіагностики.
Комп'ютерна рентгенівська томографія.
Література
[1] с. 566-576
Лекція “Рентгенівське випромінювання”
[14] с. 43-57
Радіоактивність. Фізичні основи радіодіагностики та радіотерапії
Контрольні питання практичного заняття
Природна та штучна радіоактивність.
Основний закон радіоактивного розпаду.
Період піврозпаду, стала розпаду.
Експериментальне визначення кривої розпаду.
Активність та питома активність, одиниці вимірювання.
Альфа-розпад, Спектр енергій альфа-випромінювання.
Електронний та позитронний бета-розпади.
Спектр енергій бета-випромінювання. Нейтрино.
Електронне захоплення.
Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною.
Лінійні густина іонізації, гальмівна здатність та середній пробіг.
Випромінювання Вавілова-Черенкова.
Утворення електронно-позитронних пар. Анігіляція.
Послаблення гама-випромінювання в речовині, коефіцієнт поглинання.
Біофізичні основи дії іонізуючого випромінювання на організм.
Детектори іонізуючих випромінювань.
Використання радіонуклідів та нейтронів у медицині.
Основні види прискорювачів заряджених частинок.
Використання прискорювачів як засіб променевої терапії.
Використання прискорювачів в діагностиці.
Література
[1] с. 577-597
Лекція “Радіоактивність”
[4] с. 258-262
[14] с. 70-95
Елементи дозиметрії. Захист від дії радіації
Контрольні питання практичного заняття
Доза поглинання та потужність дози поглинання.
Експозиційна доза та потужність експозиційної дози.
Зв'язок дози поглинання з експозиційною дозою.
Зв'язок потужності експозиційної дози з активністю радіоактивного розпаду.
Коефіцієнт якості (відносна біологічна ефективність) іонізуючого випромінювання.
Еквівалентна доза випромінювання та одиниці її вимірювання.
Біологічна дія іонізуючого випромінювання.
Дозиметричні прилади. Рентгенометри. Радіометри.
Захист від іонізуючого випромінювання.
Космічні промені.
Елементарні частинки.
Література
[1] с. 598-604
[2] с. 577-590
Лекція “Елементи дозиметрії ”
[14] с. 95-111
Література
Ремізов О.М. Медична та біологічна фізика. М., 1999, 616с.
Ремізов О.М. Медична та біологічна фізика. М., 1987, 638 с.
Ремізов О.М. , Ісакова Н.Х., Максіна О.Г. Збірка задач з медичної та біологічної фізики. М., 1987, 159 c.
Есаулова І.О., Блохіна М.Ю., Гонцов Л.Д. Посібник до лабораторних робот з медичної та біологічної фізики. М., 1987, 271 с.
Жуматій П. Г., Сеницька Я. Р. Елементи вищої математики. Методичні вказівки для студентів медичного інституту. Одеса, 1981, 108 с.
Жуматій П. Г., Сеницька Я. Р. Елементи теорії ймовірностей. Методичні вказівки для студентів медичного інституту. Одеса, 1981, 97 с.
Глухов В. I., Жуматій П. Г., Голембієвський Н. Н. Основи механіки та молекулярної фізики з елементами математичної обробки результатів вимірювань. Методичні вказівки для студентів медичного інституту. Одеса, 1981, 127 с.
Глухов В. I., Садлій А. В., Волкова С. С. Основи електрики та електромедичної апаратури. Методичні вказівки для студентів медичного інституту. Одеса, 1981, 127 с.
Мінцер О. П., Угаров Б. М., Власов В. В. Методи обробки медичної інформації. Київ, Вища школа, 1991, 271с.
Володимиров Ю. А., Рощупкін Д. І., Потапенко О. Я. та ін. Біофізика. М., Медицина, 1983, 272 с.
Губанов М. І., Утепбергенов А. А. Медична біофізика. М., Медицина, 1978, 323 с.
Костюк П. Г., Гродзинський Д. М., Зима В. Л. та ін. Біофізика. Київ, 1988, 504 с.
Лівенцев М. М. Курс фізики, т.1. М., 1978, 336 с.
Лівенцев М. М. Курс фізики, т.2. М., 1978, 333 с.
О.В. Чалий, Я.В. Цехмістер, Б.Т. Агапов та ін., під заг. ред. О.В. Чалого. Медична і біологічна фізика: Підруч. для студентів вищ. мед. закладів III-IV рівнів акредитації. 2004
Афанасьєва Л.О., Жуматій П.Г., Мандель О.В. та ін. Під ред.проф. Годлевського Л.С. Основи біологічної і медичної фізики, інформатики й апаратури: Навч. посібник для студ. вищих мед. закладів ІІІ- ІV рівнів акредитації. 2003
25