Реферат: Методические указания по медицинской и биологической физике для студентов 1 курса (1 семестр) лечебного и педиатрического факультетов







Методические указания

по медицинской и биологической физике

для студентов 1 курса (1 семестр)

лечебного и педиатрического факультетов


Гродно 2008


ЗАНЯТИЕ № 1

Тема:

ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

Цель занятия:

Ознакомить студентов с организацией проведения и задачами, стоящими перед ними во время подготовки и выполнения лабораторных и практических работ, а также с правилами техники безопасности при выполнении работ физического практикума. Тестовая оценка знаний по математике и физике за курс средней школы, для адаптации учебной программы к уровню знаний студентов.



Перечень вопросов по теме:

Задачи, решаемые при проведении лабораторных и практических занятий по медицинской и биологической физике.

Проблема обеспечения эксплуатационной безопасности медицинской техники и электрических схем.

Организация проведения лабораторных и практических занятий.


Литература:

Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М: Высшая школа, 1996.

Антонов В.Ф., Черныш А.М. и др. Биофизика – М: ВЛАДОС, 2000.

Медицинские приборы./ Под ред. И.В. Камышко – М: Медицинская книга, 2004.

Эссаулова И.А., Блохина М.Е., Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике – М: Высшая школа, 1987

Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.

Лекции по теме занятия.




Во время проведения лабораторных и практических занятий:

изучаются наиболее общие биофизические закономерности, лежащие в основе жизненных процессов в организме;

рассматриваются физические свойства некоторых биологических тканей и жидкостей;

изучаются характеристики физических факторов, оказывающих воздействие на организм;

изучаются назначение, основы устройства лечебной и диагностической аппаратуры, ее технические характеристики и техника безопасности при работе с ней;

рассматриваются некоторые методы обработки результатов измерений;

студенты знакомятся с основными приемами использования персональных ЭВМ в практической деятельности.

Общие правила работы в лаборатории:

студент может находиться в лаборатории только на занятиях своей группы в присутствии преподавателя и с его ведома, а в часы занятий других групп – получить разрешение на присутствие от преподавателя, ведущего занятия;

в лаборатории должна поддерживаться чистота; вход в лабораторию в головных уборах и верхней одежде запрещается; студенты должны быть в белых халатах и шапочках;

студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только с разрешения преподавателя, после беседы (коллоквиума), на которой выясняется степень подготовленности студента; до коллоквиума студент может с разрешения преподавателя внешне ознакомиться с приборами, но включать их и приводить в действие не разрешается;

студент обязан строго придерживаться всех указаний (о порядке) инструкций к лабораторной работе; особое внимание должно уделяться указаниям, касающимся техники безопасности при работе с данным прибором, а также указаниям о предельных нагрузках, токах, напряжениях и т.д.;

студентам запрещается включать общие выключатели на щитках, выключатели на приборах, заменять предохранители;

запрещается трогать приборы, не относящиеся к выполняемой на данном занятии работе;

брать приборы с других установок запрещается; запрещается поворачивать какие-либо рукоятки или винты, нажимать кнопки, включать выключатели, назначение которых неизвестно или не ясно студенту.

запрещается (даже на короткое время) отходить от работающей установки; если нужно отойти – необходимо выключить все электрические приборы;

если студент испортит прибор, начав работать без разрешения преподавателя, или, включив непроверенную преподавателем схему, оставив работающую установку без надзора, или вообще в результате нарушения правил работы – ремонт, покупка нового производится полностью за счет студента;

кроме необходимых для работы приборов, на столе могут находиться только рабочая тетрадь, карандаш или ручка, микрокалькулятор; наличие посторонних предметов на рабочем столе недопустимо; после работы необходимо убрать рабочее место;

категорически запрещается курить, есть и пить в лаборатории (этот запрет вызван не только необходимостью поддержания чистоты, но, прежде всего – опасностью занесения в организм вредных и опасных для жизни веществ);

работа в лаборатории требует большого внимания, аккуратности, сознательного и вдумчивого отношения ко всем выполняемым операциям; студенты не должны мешать друг другу, без надобности ходить по лаборатории;

входить в лабораторию и выходить из нее в часы занятий можно только с разрешения преподавателя;

студенты, опоздавшие на занятия, в лабораторию не допускаются;

студенты, пропустившие занятия, допускаются на следующее занятие только с письменного разрешения декана или его заместителя;

о любых замеченных неисправностях, а также о любом несчастном случае, происшедшем с Вами или Вашим товарищем, нужно немедленно сообщить преподавателю или лаборанту.

Выполнение приведенных выше и вывешенных в каждом практикуме правил работы в лаборатории является обязательным для каждого студента. Эти правила обеспечивают личную безопасность студентов, а также сохранность приборов и оборудования. Все студенты должны быть на данном занятии ознакомлены с этими правилами, после чего студент расписывается в журнале в графе учета инструктажа по технике безопасности. Студенты, не прошедшие инструктаж, к работе в лаборатории не допускаются.


Правила безопасности при работе с электрическими приборами и схемами.

Сборка и разборка схемы, а также любые исправления в ней ни в коем случае не должны производиться под напряжением.

Металлические корпусы приборов, питающихся от электрической сети, должны быть заземлены в соответствии с инструкцией об эксплуатации.

Ни в коем случае нельзя проверять наличие напряжения пальцами. Для этой цели необходимо применять вольтметр или иной прибор для измерения напряжения.

Необходимо помнить, что при наличии в цепях индуктивностей в момент размыкания цепи возможно появление мощных экстратоков. Поэтому даже низковольтные цепи с индуктивностями могут быть опасными.

Если при включении приборов или во время их работы наблюдается разогрев, сильное искрение или другие опасные явления, то следует в первую очередь отключить приборы от сети и обязательно обратиться к преподавателю или лаборанту.

Если кого-либо из окружающих поражает электрическим током – немедленно выключите нужный рубильник, при необходимости обрывайте провода, используя подручные (непроводящие ток) средства, но при этом избегайте прикасаться к пострадавшему и действуйте осторожно, чтобы самим не оказаться под действием тока.

В случае воспламенения приборов или принадлежностей обязательно выключить электрическое напряжение и только после этого приступить к тушению пламени; немедленно сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

Номера лабораторно- практических занятий, выполняемых студентами каждой группы в течение рабочей недели, указаны на доске объявлений кафедры – смотри «График выполнения лабораторных работ студентами 1 курса по группам и рабочим неделям на 1-й семестр 2008-2009 уч. года».




№ группы

Дата рабочей недели и номера занятий

5.09-9.09

12.09-16.09

19.09-23.09





1

2

3





2

3

1





3

1

2





1

2

3





2

3

1






Например: студенты группы № 3 лечебного факультета на второй рабочей неделе 1-го семестра (с 12.09 – 16.09) будут выполнять лабораторно – практическое занятие № 1.

Перечень теоретических вопросов к каждому занятию с указанием литературы для подготовки, а также бланк отчета по лабораторной работе имеются в настоящем руководстве по лабораторно- практическим занятиям.

Для закрепления теоретических знаний на практике студентам предлагается в разделе «Практически выполнить» методических указаний к занятию выполнить либо лабораторную работу, либо решение примеров с индивидуальными заданиями. Выполнение лабораторных работ и индивидуальных заданий является обязательным и необходимым условием для допуска к зачету.

Индивидуальные задания выполняются в отдельной тетради по следующей схеме:

Занятие №___

Тема занятия _______________

Задача №____

Решение задачи с изложением хода решения и всех промежуточных вычислений.

Выполненные задания сдаются преподавателю для проверки.

Номер варианта индивидуального задания, выполняемого студентом, формируется следующим образом. Номер задания определяется номером потока академической группы на факультете и номером студента в списке фамилий студентов группы. Студенты академических групп 1-го потока выполняют варианты задания, начиная с №1 по №20, второго потока – №№21- 40 и т.д. Пример 1: студент Ляпкин-Тяпкин в списке академической группы № 17 (второй поток) числится под номером 12, следовательно, данный студент для выполнения работы использует данные варианта №32 (20+12=32). Пример 2: студентка Панда-Грицацуева (9 группа, 1-й поток, в списке фамилий студентов группы числится под №15) и, следовательно, студентка выполняет вариант заданий №15.

Все численные расчеты при выполнении лабораторных работ и решении задач с индивидуальными заданиями производятся с точностью до 5 знаков после запятой.

Консультации для студентов и отработки пропущенных занятий проводят преподаватели кафедры по субботам с 9.00 до 14.00.

Итоги работы студентов за 1-й семестр будут подводиться на 16-ой рабочей неделе во время очередного занятия при сдаче зачета.


^ ЗАНЯТИЕ № 2

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ПРОИЗВОДНАЯ ФУНКЦИИ

Цель занятия:

Усвоить основной смысл производной, как характеристики быстроты изменения функции. Уяснить возможность использования производной в решении физических, биологических и медицинских задач. Повторить вычисление производных элементарных функций.


Теоретические вопросы:

Функция и аргумент. Способы задания функциональной зависимости.

Производная функции как мера скорости процесса. Градиенты.

Геометрический и механический смысл производной.

Основные правила дифференцирования и производные элементарных функций.

Производные высших порядков.

Применение производных для исследования функций на экстремум.

Выучить таблицу производных элементарных функций п.п. 1-16, Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, -С 46.


Литература:

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, стр. 5-7; 10-16; 30-49;71-74.

Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.

Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине.- Методическая разработка для студентов. Гродно, 1995 г.

Лекции по теме занятия.


 Практически выполнить:

Задача 1.

Выполнить один из вариантов индивидуальных заданий (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1), предусматривающих решение примеров:

на нахождение предела функции в точке;

на нахождение производной функции;

на вычисление второй производной;

на исследование функции на наличие экстремума.



^ ЗАНЯТИЕ № 3

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ФУНКЦИИ

Цель занятия:

Усвоить использование дифференциала функции для приближённых вычислений (приращения функции или её частного значения), а также для вычисления погрешностей при косвенном измерении величин.


Теоретические вопросы:

Дифференциал функции.

Применение дифференциального исчисления в приближенных вычислениях.

Функции двух и нескольких переменных. Состояние организма как функция многих переменных.

Частные производные и полный дифференциал функции нескольких переменных.


Литература:

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, стр. 5-7; 10-16; 30-49;71-74.

Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.

Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине.- Методическая разработка для студентов. Гродно, 1995 г.

Лекции по теме занятия.


 Практически выполнить:

Задача 1.

Выполнить один из вариантов индивидуальных заданий (см. Приложение 1), предусматривающих решение примеров на нахождение:

дифференциала функции;

частных производных функции нескольких переменных;

полного дифференциала функции нескольких переменных.


Задача 2.

Пользуясь понятием дифференциала, вычислить приближенное значение выражения (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2).


Задача 3.

Пользуясь понятием дифференциала, вычислить приближенное значение объема шара радиусом R (см. Приложение 3. Варианты индивидуальных заданий к задаче 3). Объем шара вычисляется по формуле




^ ЗАНЯТИЕ № 4

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ И ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛЫ

Цель занятия:

Рассмотреть действие, обратное дифференцированию – интегрирование. Ознакомиться с простейшими способами интегрирования. На конкретных примерах показать необходимость интегрального исчисления.


Теоретические вопросы:

Первообразная функция и неопределенный интеграл.

Основные свойства неопределенного интеграла. Основные формулы интегрирования.

Методы нахождения неопределенных интегралов (приведение к табличному виду, метод замены переменной).

Определенный интеграл. Свойства определённого интеграла.

Применение определенного интеграла к вычислению площадей фигур и работы переменной силы.

Связь между определенным и неопределенным интегралами. Правило Ньютона-Лейбница.


Литература:

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, стр. 80-106.

Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.

Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине.- Методическая разработка для студентов. Гродно, 1995 г.

Лекции по теме занятия.




Выучить таблицу первообразных элементарных функций п.п. 1-19, Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн. «Вышэйшая школа» 1987, -С 82.


 Практически выполнить:

Задача 1.

Решить примеры одного из вариантов индивидуальных заданий (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1):

на нахождение первообразной функции;

на нахождение неопределенного интеграла;

на вычисление определенного интеграла.


Задача 2.

Вычислить площадь фигуры (см. рис., приведенный ниже), ограниченной «трехлепестковой розой» . Параметр a задается вариантом индивидуальных заданий (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2), .





^ ЗАНЯТИЕ № 5

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Цель занятия:

Ознакомиться с элементами теории дифференциальных уравнений. На конкретных примерах медико-биологического содержания рассмотреть последовательность действий при составлении и решении дифференциальных уравнений.


Теоретические вопросы:

Понятие об обыкновенных дифференциальных уравнениях.

Дифференциальные уравнения первого порядка с разделяющимися переменными. Общие и частные решения дифференциальных уравнений.

Составление и решение дифференциальных уравнений первого порядка на примерах задач медико-биологического содержания: закон растворения лекарственных форм вещества из таблетки, закон размножения бактерий и др.


Литература:

Лобоцкая Н.Л. Основы высшей математики – Мн: Высш. шк., 1987, стр. 107-110.

Ливенцев Н.М. Курс физики. – М: Высшая школа, 1974.

Борисюк М.В. Элементы высшей математики в медицине – Гродно; 1995.

Лекции по теме.


 Практически выполнить:

Решить задачу.

Задача 1.

Скорость уменьшения концентрации лекарственного вещества в организме пропорциональна концентрации вещества в данный момент. Определить зависимость концентрации данного вещества в крови от времени C(t), если в начальный момент времени она была равна С0 мг/л, а через t1 ч уменьшилась N раз. Значения параметров С0, t и N задаются вариантом выполняемого задания (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1).


^ ЗАНЯТИЕ № 6

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТИ

Цель занятия:

Изучить основные положения теории вероятностей. Ознакомиться с некоторыми законами распределения дискретных и непрерывных случайных величин и их числовыми характеристиками.


Теоретические вопросы:

Случайное событие, вероятность случайного события.

Законы сложения и умножения вероятностей.

Дискретные и непрерывные случайные величины.

Законы распределения дискретных и непрерывных случайных величин.

Числовые характеристики случайных величин: математическое ожидание мода, медиана, дисперсия среднеквадратическое отклонение.

Примеры различных законов распределения. Нормальный закон распределения.

Литература:

Конспект лекций.

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.




Практически выполнить:

Решить задачу 1.

Задача 1. Случайная величина X задана интегральной функцией распределения F(x)1 .

Найти:

функцию плотности вероятностей ;

вероятность попадания для величины X в интервалы (a1, b1) и (a2, b2) двумя способами – с помощью функций F(x) и f(x); результаты сравнить;

построить графики функций:

функции распределения вероятностей F(x) (интегральная функция распределения);

функции распределения плотности вероятностей (дифференциальная функция распределения).




Лабораторная работа:

^ ИЗУЧЕНИЕ НОРМАЛЬНОГО ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Цель работы:

Ознакомиться с особенностями нормального распределения случайной величины, получить практический навык расчета статистических характеристик случайной величины.



^ ЗАНЯТИЕ № 7

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ОСНОВЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ

Цель занятия:

Ознакомиться с основами статистической обработки экспериментальных данных, с выборочным методом. Научиться определять величину случайной ошибки при непосредственных и косвенных измерениях.


Теоретические вопросы:

Задачи математической статистики.

Выборочный метод. Генеральная совокупность и выборка.

Статистическое распределение выборки (дискретный и интервальный ряды распределения). Полигон и гистограмма.

Эмпирическая функция распределения.

Выборочные характеристики и точечные оценки характеристик генеральной совокупности: выборочная средняя, оценка дисперсии, оценка среднеквадратического отклонения (стандартное отклонение), оценка среднеквадратического отклонения выборочной средней (ошибка среднего).

Доверительный интервал для оценки математического ожидания нормального распределения.

Оценка случайных погрешностей при непосредственных и косвенных измерениях.


Литература:

Конспект лекций.

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.




Практически выполнить:


Задача 1. Дано распределение дискретной случайной величины X (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче №1):

X


X1


X2








Xk


P


P1


P2






Pk


Требуется:

а) найти математическое ожидание случайной величины М(Х), дисперсию D(X), и среднеквадратическое отклонение (Х);

б) построить функцию распределения дискретной случайной величины;

в) найти вероятность того, что случайная величина X примет

значения, не превышающие по абсолютной величине .


Задача 2. В ряде случаев о состоянии кожи можно судить по величине скорости распространения в ней механических волн. При

измерении в контрольной группе были получены следующие значения скорости V (м/с) (см. Приложение 2. Варианты индивидуальных заданий к задаче 2): V1, V2, …, Vn. Вычислить оценку истинной величины скорости распространения механических волн, абсолютную и относительную погрешности при доверительной вероятности .


Задача 3.

Известно, что масса вещества m, его объем V и плотность  связаны соотношением . Для определения плотности вещества таблетки сульфадиметоксина случайным образом отбирали 12 таблеток, измеряли массу в граммах каждой и ее объем в см2 (см. Приложение 3. Варианты индивидуальных заданий к задаче 3). Найти оценку истинной плотности вещества таблетки сульфадиметоксина, абсолютную и относительную погрешности при доверительной вероятности .


^ ЗАНЯТИЕ № 8

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ПРОВЕРКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ

Цель занятия:

Уяснить основную задачу проверки гипотез – как на основании анализа выборочных данных принять решение о справедливости одной из них.


Теоретические вопросы:

Нулевая и альтернативная гипотезы. Ошибки первого и второго рода. Уровень значимости.

Проверка гипотез относительно средних. t-критерий Стьюдента, T-критерий Крамера-Уэлча.

Проверка гипотезы о нормальности закона распределения – критерий ХИ-квадрат.


Литература:

Конспект лекций.

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.




Практически выполнить:

Решение примеров на статистическую проверку гипотез.


Задача 12.

При исследовании влияния на величину систолического давления (мм рт. ст.) кофеина трех различных производителей (условно обозначим производителей как ,  и ) были случайным образом отобраны три группы мужчин примерно одинакового возраста (группа A, группа B и группа C). Пациентам каждой из трех групп назначался для приема только кофеин одного производителя лекарств ( группе А назначался кофеин , группе B - , С - ).

После приема лекарственного препарата измерялось кровяное давление. Получены массивы значений артериального давления в группах A, B и C (см. Приложение 1. Варианты индивидуальных заданий к задаче 1). Требуется:

с помощью статистики t-Стьюдента и статистики T- Крамера-Уэлча оценить попарно достоверность сходства/различий представленных выборок A, B и C с доверительной вероятностью p = 0,95;

проверить гипотезу о нормальности распределения артериального давления в трех группах.



^ ЗАНЯТИЕ № 9

Тема раздела:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Тема занятия:

^ ЭЛЕМЕНТЫ КОРРЕЛЯЦИОННОГО И ДИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА

Цель занятия:

Получить представление о корреляционном анализе согласованного изменения признаков и о дисперсионном анализе изменчивости признака под влиянием каких-либо контролируемых факторов.


Теоретические вопросы:

Статистическая и корреляционная зависимости.

Форма и направление корреляционной связи: уравнение регрессии, линия регрессии. Линейная корреляция, коэффициенты регрессии.

Теснота (сила) корреляционной связи: коэффициент линейной корреляции.

Понятие об однофакторном дисперсионном анализе.

Итоговая контрольная работа по разделам: «Элементы высшей математики, теории вероятностей и математической статистики в медицине» (примерные варианты контрольной работы см. в Приложении 3.)


Литература:

Конспект лекций.

Лобоцкая Н.Л. и др. Высшая математика. – Мн.: Вышэйшая школа, 1987.




Практически выполнить:

Итоговая контрольная работа по разделам: «Элементы высшей математики, теории вероятностей и математической статистики в медицине».

Решение задачи 1.


Задача13. Исследуется зависимость площади пораженной части легких у людей, заболевших эмфиземой легких, от числа лет курения. Получены следующие данные4:


t (число лет курения)

t1

t2



tk

S (площадь пораженной

части, %)

S1

S2



Sk


Требуется:

построить график исходных данных и определить по нему характер зависимости;

рассчитать коэффициент линейной корреляции Пирсона;

проверить значимость коэффициента линейной корреляции при уровне значимости 0,05;

составить уравнение регрессии S(t);

построить график уравнения регрессии с изображенными на нем исходными данными.



^ ЗАНЯТИЕ № 10

Тема раздела:

Механические колебательные и волновые процессы

Тема занятия:

^ МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Цель занятия:

Ознакомиться с колебательными и волновыми процессами и их физическими характеристиками.


Теоретические вопросы:

Механические колебания: гармонические, затухающие.

Энергия гармонических колебаний.

Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.

Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой и во взаимно перпендикулярных направлениях

Сложные колебания. Гармонический спектр сложных колебаний, теорема Фурье. Разложение колебаний в гармонический спектр.

Механические волны, их виды и скорость распространения.

Уравнение волны. Энергетические характеристики волны.


Практически выполнить:

Решение задач по разделу курса «Механические колебания и волны».

Самостоятельно решить задачи:

№№ 2.37, 2.43, 2.51, 2.66, Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.


^ ЗАНЯТИЕ №11

Тема раздела:

Механические колебательные и волновые процессы

Тема занятия:

^ УЛЬТРАЗВУК И ИНФРАЗВУК

Цель занятия:

Уяснить особенности распространения УЗ волны в биологических средах и применение УЗ в медицине


Теоретические вопросы:

Излучатели и приёмники УЗ.

Особенности распространения ультразвуковой волны: малая длина волны, направленность, поглощение преломление, отражение.

Взаимодействие УЗ с веществом: деформация, кавитация, выделение тепла, химические реакции.

Использование УЗ в медицине: терапии, хирургии, диагностике.

Эффект Доплера и его применение для неинвазивного измерения скорости кровотока.

Инфразвук и его воздействие на человека.




Практически выполнить:

Самостоятельно решить задачи №№ 2.89, 2.90

Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.


Демонстрационная работа:

^ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДОПЛЕРОВСКОГО ИНДИКАТОРА СКОРОСТИ КРОВОТОКА

Цель работы:


Получить представление о принципе действия доплеровского индикатора скорости кровотока, основанного на явлении эффекта Доплера.



^ ЗАНЯТИЕ №12

Тема раздела:

Механические колебательные и волновые процессы

Тема занятия:

АКУСТИКА

Цель занятия:

Ознакомиться с физиологическими характеристиками звуковых ощущений, биофизическими механизмами звукового восприятия. Знать физические основы применения акустических методов в медицине. Знать принцип работы источников и приемников УЗ и применение его в диагностике, терапии и хирургии.



Теоретические вопросы:

Акустика. Физические характеристики звука.

Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности, уровни громкости звука и единицы их измерения.

Аудиометрия и фонокардиография.

Физические основы работы аппарата восприятия звука.

Поглощение и отражение звуковых волн, акустический импеданс. Реверберация.




Практически выполнить:




Лабораторная работа:

^ СНЯТИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ УХА НА ПОРОГЕ СЛЫШИМОСТИ

Цель работы:

Снять нижнюю пороговую спектральную характеристику уха и определить диапазон частот, для которых ухо обладает максимальной чувствительностью к звуку

Приборы и принадлежности:


1) аудиометр, или звуковой генератор типа ГЗ-56/1

2) наушники




^ ЗАНЯТИЕ №13

Тема раздела:

Биореология, физические основы гемодинамики

Тема занятия:

^ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕМОДИНАМИКИ И БИОРЕОЛОГИИ

Цель занятия:

Ознакомиться с основными законами гидродинамики, реологии и их применением для изучения закономерностей течения крови по крупным и мелким кровеносным сосудам.


Теоретические вопросы:

Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи. Уравнение Бернулли.

Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Единицы вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Феномен Фареуса-Линдквиста. Факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме.

Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Распределение давления и скорости течения крови в сосудистой системе.

Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Условия проявления турбулентности в системе кровообращения.

Методы измерения вязкости жидкостей, определение вязкости крови.

Пульсовая волна. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения.

Физические принципы определения давления и скорости движения крови.

Работа и мощность сердца, их количественные оценки.




Практически выполнить:

Самостоятельно решить задачи №№ 2.105; 2.117; 2.119; 2.129 Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.




Лабораторная работа:

Определение вязкости жидкости вискозиметрами Оствальда и ВК-4 и исследование зависимости вязкости раствора от концентрации

Цель работы:

Освоить методику определения вязкости жидкостей вискозиметрами Оствальда и ВК-4. Исследовать зависимость вязкостей растворов от концентрации

Приборы и принадлежности:


вискозиметр Оствальда;

вискозиметр ВК-4;

термометр, проградуированный от 0 до 50° С с ценой деления 1°;

секундомер;

сосуд емкостью 20–50 см3 с дистиллированной водой;

сосуд емкостью 20–50 см3 с водными растворами NaCl разной концентрации.



^ ЗАНЯТИЕ №14

Тема раздела:

Биореология, физические основы гемодинамики

Тема занятия:

^ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЖИДКОСТИ

Цель занятия:

Рассмотреть влияние поверхностного натяжения, явлений смачиваемости и капиллярности на протекание процессов жизнедеятельности в организме


Теоретические вопросы:

Особенности молекулярного строения жидкостей.

Поверхностное натяжение, единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения.

Явления смачивания и несмачивания. Капиллярные явления. Давление Лапласа. Газовая эмболия.

Поверхностные явления в альвеолах. Сурфактант.

Методы измерения коэффициента поверхностного натяжения.




Практически выполнить:

Самостоятельно решить задачи №№ 2.120; 2.121; 2.122; 2.123. Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.




Лабораторная работа:

Определение поверхностного натяжения методом измерения максимального давления в пузырьке воздуха

Цель работы:

Освоить методику определение поверхностного натяжения жидкостей по методу Ребиндера, исследовать температурную зависимость поверхностного натяжения жидкостей.

Приборы и принадлежности:


установка для определения поверхностного натяжения;

термометр, проградуированный от 0 до 100° с ценой деления 1°;

электрическая плитка на 220 В;

сосуды объемом 50 см3 с дистиллированной водой, этиловым спиртом, 10%-ным раствором этилового спирта в воде и четыреххлористым углеродом.



^ ЗАНЯТИЕ №15

Тема раздела:

Механические свойства твердых тел и биологических тканей

Тема занятия:

^ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

Цель занятия:

Изучить основные механические свойства тканей. Знать их значение в реализации функций различных органов


Теоретические вопросы:

Деформации и их виды. Закон Гука для упругих деформаций.

Механические свойства биотканей (мышечная и костная ткани, кровеносные сосуды).

Механические модели биообъектов.

Молекулярные основы упруго-эластических свойств биообъектов. Активное и пассивное напряжение мышц.

Сочленения и рычаги в опорно-двигательном аппарате человека.

Механическая работа человека. Эргометрия.




Практически выполнить:

Самостоятельно решить задачи №№ 2.125-2.128 Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. – М.: Высшая школа, 1987.




Лабораторная работа:

Определение модуля упругости кости по изгибу

Цель работы:

Осуществить проверку выполнения закона Гука для костной ткани. Определить численное значение модуля упругости кости.

Приборы и принадлежности:


индикатор длин;

штангенциркуль;

миллиметровая линейка длиной 30 см;

две опоры со стальными призмами;

пластина, вырезанная из бедренной кости;

кусок бедренной или плечевой кости длиной 20–25 см;

пластина органического стекла;

алюминиевая и стеклянная трубки длиной 30 см;

набор грузов по 50 и 100 г (всего 5 кг)



^ ЗАНЯТИЕ №16

Тема раздела:

Итоговый контроль знаний и практических навыков

Тема занятия:

Зачет по разделам:

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных.

Механические колебания и волны. Акустика. УЗИ.

Механические свойства твердых тел и биологических тканей.

Биореология. Физические основы гемодинамики.

Цель занятия:

Контроль усвоения знаний и приобретенных практических навыков



Вопросы к зачету

Функция и аргумент. Способы задания функциональной зависимости.

Производная функции как мера скорости процесса. Градиенты.

Геометрический и механический смысл производной.

Основные правила дифференцирования и производные элементарных функций.

Производные высших порядков.

Применение производных для исследования функций на экстремум.

Дифференциал функции.

Применение дифференциального исчисления в приближенных вычислениях.

Функции двух и нескольких переменных. Состояние организма как функция многих переменных.

Частные производные и полный дифференциал функции нескольких переменных.

Первообразная функция и неопределенный интеграл.

Основные свойства неопределенного интеграла. Основные формулы интегрирования.

Методы нахождения неопределенных интегралов (приведение к табличному виду, метод замены переменной, интег
еще рефераты
Еще работы по разное