Biofizyka widzenia

• Natężenie odpowiada kwadratowi amplitudy fali

• Światło spójne (koherentne, laserowe)

• Oko ludzkie nie rozróżnia: polaryzacji i fazy

• Prawo Snellisua (Snella)

• Soczewki:

• skupiające (ognisko rzeczywiste)

• Rozpraszające (ognisko pozorne)

• Refrakcja - odwrotność odległości punktu dalekiego

• R=1/X_D

• Dioptria - jednostka zdolności zbierającej soczewek i układów optycznych zwana także mocą zbierającą lub mocą soczewki. Liczbowo jest to odwrotność ogniskowej soczewki wyrażonej w metrach. Przykładowo, soczewka o ogniskowej 1 metra będzie miała moc jednej dioptrii (1D), a soczewka o ogniskowej 0.5 metra moc dwóch dioptrii (2D).

• D=1/m

• Dodatnie liczby określają soczewki skupiające, a ujemne - soczewki rozpraszające. Najczęściej używana jest w okulistyce do określenia zdolności zbierającej soczewek w okularach.

• Zakres akomodacji

• Wady wzroku i układów optycznych:

• Krótkowzroczność;

• Nadwzroczność;

• Starczowzroczność;

• Astygmatyzm;

• Aberracja chromatyczna;

• Aberracja sferyczna

• Dystorsja

• Pręciki - ilość: 120 mln - B&W

• Czopki - ilość: 6 mln - kolory (niebieski 4%, zielony 32%, czerwony 64%)

• Efekt Purkiniego

Biofizyka słuchu

• Wzmocnienie mechaniczne uchu - 3x

• Ton - dźwięk o jednej częstotliwości

• Barwa dźwięku - zależy od wielu częstotliwości

• Fale:

• Podłużne;

• Poprzeczne;

• Na wodzie

• Długość fali λ = V*T = V/f

• Gdzie:

• V - prędkość rozchodzenia się fali

• T - okres

• f - częstotliwość fali = 1/T

• Długość fali dźwiękowej w powietrzu przy 20^°C:

• Fale akustyczne to fale mechaniczne podłużne!

• Natężenie dźwięku maleje z kwadratem odległości od źródła dźwięku

• Fale dźwiękowe charakteryzują:

• Najlepiej słyszymy dźwięki o częstotliwościach od 1000-5000Hz. Jest to maksymalna czułość ludzkiego ucha.

• Ucho zewnętrzne wzmacnia dźwięk o około 5-6 dB.

• Natężenie dźwięku - ilość energii przenoszona przez falę akustyczną w ciągu 1 sekundy przez jednostkowe pole powierzchni.

• I= E/St = P/S

• Gdzie:

• I - natężenie dźwięku [W/m²]

• E - energia [J]

• S - powierzchnia

• t - czas

• P - moc fali = E/t

• I₀= 10^-10 μW/cm²

• I₀= 1*10^-12 W/m²

• I₀ - próg słyszalności przy 1000 Hz

• Ze względu na sposób reagowania ucha ludzkiego na bodźce akustyczne (prawo Webera-Fechnera) poziom natężenia dźwięku wyraża się logarytmem stosunku natężenia:

• i = 10 log I/I₀

• Tak więc natężenie odniesienia I₀ oznacza p.n.dź. równy 0 dB, największy słyszalny p.n.dź. wynosi ok. 130 dB.

• i = 20 log P/P₀

• P₀ = 20,4 Pa @ 20⁰C

• Jednostką natężenia dźwięku jest BEL

• 1B = 10 μW/cm²

• Dźwięk o natężeniu 10-krotnie większym od progu słyszalności jest określany jako dźwięk o natężeniu 10 dB (1*10^-11 W/m²)

• Dźwięk o natężeniu 100-krotnie większym od progu słyszalności

to 20 dB (1*10^-10 W/m²)

• 140 dB - przerwanie błony bębenkowej

• Próg bólu - przy 1000 Hz =103 μW/cm² czyli 130 dB (130 fonów)

Klasyfikacja zaburzeń słuchu:

• Lokalizacja patologii:

• Niedosłuch przewodzeniowy

• Niedosłuch odbiorczy (ślimakowy lub pozaślimakowy)

• Niedosłuch mieszany

• Niedosłuch centralny

• Stopień utraty słuchu

• Lekki (21-40 dB)

• Średni (41-70 dB)

• Znaczy (71-90 dB)

• Głęboki (>90 dB)

Metody badań słuchu:

• Metody psychoakustyczne:

• Behawioralne

• Audiometryczne

• Audiometria tonalna

• Audiometria słowna

• Metody obiektywne:

• Audiometria impedancyjna

• Otoemisja akustyczna

• Audiometria elektrofizjologiczna

Układ krążenia

• Prawo Bernouliego

• P + pgh + pV²/2 = const

• Gdzie:

• P- ciśnienie płynu

• P=F/S - [Pascal] = Newton/m²

• P=P₀+P*h

• Przepływ laminarny

• Przepływ = objętość / czas

• 
  

• gdzie:

• A - przekrój

• l - długość

• Q = V * A (prędkość x przekrój)

• Prawo Hagena-Poiseuille'a - prawo fizyczne opisujące zależność między strumieniem objętości cieczy a jej lepkością (która wynika z tarcia wewnętrznego), gradientem ciśnień (który jest bodźcem termodynamicznym powodującym przepływ płynu), a także wielkościami opisującymi wielkość naczynia (długość, promień przekroju poprzecznego).

• 
  

• 
  

• 
  

• Opór naczynia maleje wraz ze wzrostem promienia naczynia do 4 potęgi.

• Lepkość lub płynność

• Krew

• 70% w sercu i w żyłach

• 10% w tętnicach

• 20% we włośniczkach

Ultrasonografia

• Zjawiska odbicia i rozproszenia

• Częstotliwości wykorzystywane w USG: 2,5 - 50 Mhz

• Impedancja akustyczna: Z=V*P

• Piezoelektryczny kryształ pod wpływem pola magnetycznego drga

• Tłumienie sygnału wynosi: około 3dB/cm

• Przeszkodą nie do pokonania dla ultradźwięków jest powietrze

• Współczynnik tłumienia:

• Najmniejszy dla krwi

• Pośredni dla tłuszczy

• Najwyższy dla mięśni

• Współczynnik tłumienia zwiększa się wraz ze wzrostem częstotliwości

• Fale ultradźwiękowe ulegają tłumieniu, rozproszeniu i odbiciu.

• Częstotliwość określa głębokość wnikania

• 1 Mhz - 5-7 cm

• 3 Mhz - penetracja 2 do 3 cm (większe nagrzewanie tkanek niż przy 1 Mhz)

• Większa średnica (głowicy ?) i częstotliwość to bardziej zogniskowana wiązka

• Prezentacja A (amplitude) - używana np. w okulistyce

• Prezentacja B (brightness) - najbardziej rozpowszechniona (jasny kolor na ekranie to największe odbicie)

• Prezentacja M - (movement) - badanie dopplera

• Do badania narządów położonych powierzchownie - używa się większej częstotliwości fali

• 
  (doppler)

• Zjawisko kawitacji

• Zjawisko przepływu

7