МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор, профессор

С.Д. Денисов

«_» _ 20 г.

Рег. № УД-L.038/1112/р

ФИЗИКА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

Учебная программа для специальности 1-79 01 08 Фармация Факультет фармацевтический Кафедра медицинской и биологической физики Курс 1, 2 Семестр 2, 3 Лекции 36 час. Экзамен 3 семестр Практические занятия 30 час.

Лабораторные занятия 63 час. Курсовой проект (работа) Всего аудиторных часов по дисциплине 129 час.

Всего часов для Форма получения изучения 220 час. высшего образования очная Составители: В.Г.Лещенко, кандидат физико-математических наук, доцент;

М.В.Гольцев, кандидат физико-математических наук, доцент Минск БГМУ Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы «Физика и биологическая физика», утвержденной «24» сентября 2008 года, регистрационный № ТД-L.038/тип.

Рекомендована к утверждению в качестве учебной программы на заседании кафедры медицинской и биологической физики «21» апреля 2011 г. (протокол № 10) Заведующий кафедрой, доцент В.Г.Лещенко Одобрена в качестве учебной программы методической комиссией медикобиологических дисциплин Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет» и рекомендована к утверждению «19» мая 2011 г. (протокол № 7) Председатель методической комиссии доцент Р.Г.Заяц

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Физика и биологическая физика – учебная дисциплина, содержащая систематизированные научные знания и методики по механике, молекулярной физике, электричеству и магнетизму, оптике, физике атомов и молекул и ядерной физике, необходимые для изучения физики и биофизики, а также профильных дисциплин, которые преподаются параллельно с данной дисциплиной или на последующих курсах. Физика при этом является основой для изучения физической и коллоидной химии, органической, аналитической, фармацевтической химии и др.

Учебная программа (рабочая) дисциплины «Физика и биологическая физика» включает новейшие научные данные по основным физическим и биофизическим процессам, лежащим в основе функционирования живого организма, а также основам современных физических методов диагностики и лечения, знание которых необходимо в практической деятельности будущего провизора.

Цель преподавания и изучения дисциплины «Физика и биологическая физика» состоит в формировании у студентов и приобретении ими научных знаний о задачах биофизического содержания, имеющих прикладной характер и связанных с фармацией, и о новейших физических открытиях и перспективах их использования в профессиональной деятельности.

Задачи изучения дисциплины «Физика и биологическая физика» состоят в приобретении студентами академической компетенции, основу которой составляет способность к самостоятельному поиску учебно-информационных ресурсов, овладению методами приобретения и осмысления знания:

- основных понятий физики и биологической физики;

- причин и механизмов типичных биофизических процессов;

- важнейших проявлений типичных механических и реологических свойств биотканей, физических свойств электрических и магнитных полей, механических и электромагнитных волн разных частотных диапазонов и особенностей их воздействия на организм человека;

- факторов, влияющих на отработку результатов эксперимента;

- физических основ современных методов диагностики и лечения;

- принципов работы физических приборов, применяемых в медицине и фармации, и умения ими пользоваться;

- физических методов количественного анализа, применяемых в фармации.

Задачи преподавания дисциплины состоят в формировании социальноличностной и профессиональной компетенции, основа которой заключается в знании и применении:

- теоретической базы и выработке практических навыков для решения задач биофизического содержания, имеющих прикладной характер и связанных с фармацией, способствующих формированию клинического мышления в соответствии с нормами медицинской этики и деонтологии;

- методов проведения количественного анализа, применяемого в фармации;

- методов анализа и отработки результаты эксперимента;

биофизических и фармако-биологических задач;

- разделов физики и биофизики, необходимых как в изучении других учебных дисциплин, так и в практической деятельности.

необходимость целенаправленного изучения студентами физики и биологической физики, методики пользования основными измерительными приборами и практического использования медицинской аппаратуры, техники безопасности при работе с ней.

Преподавание и успешное изучение дисциплины «Физика и биологическая физика» осуществляется на базе приобретенных студентом знаний и умений по разделам следующих дисциплин:

периодический закон Менделеева; основные химические реакции.

Ф и з и ка. Все разделы физики за курс средней школы.

В ы с ш а я м а те м а т и ка. Основы математических методов обработки медицинских данных.

Требования к подготовке студента по окончании изучения дисциплины Студент должен знать:

- основные понятия и законы физики и биофизики, физические закономерности и биофизические механизмы действия физических факторов на живые организмы;

- причины и механизмы типичных физических процессов, проходящих в живых биологических структурах;

- основные физические свойства биологических тканей и жидкостей;

- основные физические свойства электрических и магнитных полей, механических и электромагнитных волн разных частотных диапазонов и особенности их воздействия на организм человека;

- физические методы количественного анализа, применяемые в фармации;

- устройство основных физических приборов, применяемых в медицине и фармации и умение ими пользоваться;

- основные физические методы количественного анализа, применяемые в фармации;

Студент должен уметь:

- проводить исследование физических свойств биологических тканей и жидкостей;

- определять физические характеристики веществ;

- пользоваться основными измерительными приборами;

- работать на физической (электронной) медицинской аппаратуре, представленной в лабораторном практикуме и используемой в фармации;

- проводить статистическую обработку результатов измерений.

Характеристика используемых методов обучения При организации обучения используются традиционные методы преподавания дисциплины: лекции, лабораторные занятия, а также элементы управляемой самостоятельной работы студентов. Обучение организуется с использованием традиционных и современных учебно-информационных ресурсов (компьютерных презентаций лекций и лабораторных занятий), интерактивных ресурсов в локальной компьютерной сети вуза и Internet.

На лабораторных (практических) занятиях студенты проводят эксперименты на физической (электронной) медицинской аппаратуре, используемой в фармации, изучают основные физические свойства биологических тканей и жидкостей, электрических и магнитных полей, механических и электромагнитных волн разных частотных диапазонов и особенности их воздействия на организм человека, обучаются методикам физических способов количественного анализа, применяемых в фармации, учатся правильно представлять полученные данные в виде диаграмм и графиков, протоколов лабораторных работ, а также формулировать выводы. Практическая подготовка обеспечивается также решением студентами ситуационных задач, участием в выполнении научных экспериментов в рамках научно-исследовательской работы студентов(НИРС).

Студентов знакомят с приемами, особенностями работы с физической медицинской аппаратурой и техникой безопасности, международными требованиями и этическими нормами при проведении исследований. Контроль подготовки студентов, качества обучения осуществляется путём устных и письменных (в том числе тестовых) опросов в процессе практических, лабораторных и итоговых занятий (коллоквиумов). Текущая аттестация проводится в соответствии с типовым учебным планом в форме экзамена.

Рекомендуется использование компьютерного тестового контроля знаний студентов.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БЮДЖЕТА УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ

Шифр, название специальности 2.1. Физические основы электрографии тканей и органов. Изучение основ электрокардиографии 2.2. Усиление биоэлектрических сигналов. Определение частотных и амплитудных характеристик усилителя ткани переменному току. Физические основы реографии 2.6. Характеристики импульсных токов. Физические основы электростимуляции тканей и органов 2.7. Воздействие высокочастотных токов и полей на организм.

Использование УВЧ-колебаний в медицине. Изучение методов и аппаратуры для высокочастотной терапии 2.8. Термоэлектрические явления, их использование в датчиках температуры. Изучение электрических датчиков температуры.

3. Оптика. Оптические явления и методы исследования 3.1. Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света.

Использование поляризационных методов для исследования биологических объектов 3.2. Рефрактометрия. Эндоскопия. Определение концентрации растворов с помощью рефрактометра 3.3. Оптическая микроскопия. Основы электронной и зондовой микроскопии фотоколориметрии и спектрофотометрии 4. Физика атомов и молекул. Воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты 4.1. Тепловое (инфракрасное) излучение тел. Энергетические характеристики теплового излучения. Тепловидение и термография в 4.2. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Основы спектрального анализа 4.5. Основы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Применение ЭПР к исследованию свободных радикалов. Использование ЯМР для получения 5.3. Радиоактивность. Искусственная и естественная радиоактивность 1 1 Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

5.5. Дозиметрия ионизирующего излучения. Методы регистрации 5.6. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз полученных в 5.7. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз, полученных при непрерывном поступлении радионуклидов в организм.

6. Механика. Механические колебания и волны. Акустика.

Ультразвук. Ультразвуковое излучение (УЗИ). Механические свойства твердых тел и биологических тканей 6.1. Основы биомеханики. Механические свойства биологических тканей 6.3. Механические колебания. Разложение колебаний в гармонический 6.4. Механические волны. Энергетические характеристики механической волны 6.5. Акустика. Диаграмма слышимости. Ультразвук и его применение в клинике 6.6. Свойства ультразвука. Акустические и ультразвуковые методы исследования и воздействия в медицине 6.7. Биофизические основы формирования слухового ощущения.

Аудиометрия 7. Молекулярная физика. Биореология. Физические основы гемодинамики 7.1. Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости.

вискозиметром 8. Биофизика клетки. Моделирование биологических процессов.

Термодинамика и явления переноса в биологических системах 8.1. Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ 8.2. Формирование мембранных потенциалов клетки в покое и при 8.3. Механизм генерации потенциалов покоя и действия.

Распространение потенциала действия по аксонам

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

1.1. Физика и биофизика, предмет и методы Физика, ее предмет и методы. Роль физики как фундаментальной науки в познании окружающего мира. Биофизика, предмет исследования, основные разделы. Структура курса физики и биофизики. Место и значение курса в системе высшего фармацевтического образования. Измерения физических величин.

Возможные применения новейших достижений физики и биофизики для решения задач фармации.

Перспективы применения полученных знаний для изучения дисциплин фармацевтического профиля.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И

МАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ВОЗДЕЙСТВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Физические основы электрографии тканей и органов. Изучение основ электрокардиографии Электрическое поле и его основные характеристики. Энергия электрического поля. Поле диполя. Диполь в электрическом поле. Основы электрокардиографии, теория Эйнтховена. Сердце как электрический диполь.

Интегральный электрический вектор сердца. Формирование электрокардиограммы, её вид. Определение амплитудных и временных параметров ЭКГ.

2.2. Усиление биоэлектрических сигналов. Определение частотных и амплитудных характеристик усилителя Определение частотной и амплитудной характеристик усилителя, полосы пропускания и динамического диапазона. Дифференциальный усилитель.

2.3. Магнитное поле.

Основные характеристики магнитного поля: индукция, напряженность магнитного поля, магнитный поток. Энергия магнитного поля. Закон Фарадея.

Закон Ампера. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электрона, атома, молекулы. Диа-, пара- и ферромагнетики. Ферриты и их свойства и применение. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.

Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция.

2.4. Постоянный электрический ток ЭДС источника. Закон Ома в дифференциальной форме. Электрический ток в электролитах и газах. Электрофорез. Гальванизация. Электропроводность биологических тканей и жидкостей для постоянного тока.

2.5. Различные нагрузки в цепи переменного тока. Импеданс живой ткани переменному току. Физические основы реографии Переменный ток, его характеристики. Омическое, индуктивное и емкостное сопротивления в цепи переменного тока. Полное сопротивление (импеданс) в последовательной цепи переменного тока. Эквивалентная электрическая схема живой ткани. Определение зависимости импеданса живой ткани от частоты переменного тока. Оценка жизнестойкости тканей. Реография как диагностический метод. Основы импедансной плетизмографии.

2.6. Характеристики импульсных токов. Физические основы электростимуляции тканей и органов Импульсные токи и их характеристики. Определение параметров импульсных токов (длительности импульса, частоты, скважности) с помощью осциллографа. Электровозбудимость тканей, реобаза, хронаксия. Уравнение Вейса-Лапика, закон Дюбуа-Реймона. Изучение аппарата амплипульс – терапии. Виды электростимуляции сердца.

2.7. Воздействие высокочастотных токов и полей на организм.

Использование УВЧ-колебаний в медицине. Изучение методов и аппаратуры для высокочастотной терапии электрохирургии. Основы диатермии, индуктотермии, УВЧ- и МКВ-терапии.

Прогрев диэлектриков и электролитов в поле аппарата УВЧ-терапии. Изучение аппаратуры для местной дарсонвализации. Высокочастотные токи.

2.8. Термоэлектрические явления, их использование в датчиках температуры. Изучение электрических датчиков температуры Общие характеристики датчиков температуры. Зависимость сопротивления металлов и полупроводников от температуры.

Термоэлектрические явления. Контактная разность потенциалов.

Термоэлектродвижущая сила. Термопара. Явление Пельтье.

Градуировка термопары и термистора.

3. ОПТИКА. ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света.

Использование поляризационных методов для исследования биологических объектов Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Поляризация при отражении и преломлении света на диэлектрике. Закон Брюстера, Двулучепреломление и дихроизм поглощения. Поляроиды. Закон Малюса. Методы получения поляризованного света, Оптическая активность вещества. Поляриметрия.

Определение концентрации оптически активных веществ поляриметром.

3.2. Рефрактометрия. Эндоскопия. Определение концентрации растворов с помощью рефрактометра Законы отражения и преломления света. Устройство рефрактометра.

Определение концентрации растворов с помощью рефрактометра. Явление полного внутреннего отражения света, принципы волоконной оптики, устройство современных эндоскопов.

3.3. Оптическая микроскопия. Основы электронной и зондовой микроскопии Ход лучей в микроскопе. Увеличение, разрешающая способность и предел разрешения оптических микроскопов. Формула Аббе. Основы электронной микроскопии. Длина волны де Бройля. Предел разрешения электронного микроскопа.

Определение цены деления окулярной шкалы и линейных размеров микрообъёктов оптическим микроскопом.

3.4. Оптическая система глаза. Биофизические основы зрения Аккомодация глаза. Недостатки оптической системы глаза и их коррекция. Чувствительность глаза к свету и цвету. Механизм адаптации глаза к различной освещённости. Биофизические основы зрительной рецепции.

фотоколориметрии и спектрофотометрии Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Законы поглощения света веществом. Показатель поглощения вещества, его зависимость от длины волны света и концентрации раствора. Коэффициент пропускания и оптическая плотность, их зависимость от длины волны и концентрации. Устройство ФЭКа.

Определение с его помощью концентрации растворов. Определение спектра поглощения вещества спектрофотометром. Рассеяние света и его виды, закон Релея. Нефелометрия.

4. ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ. ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИЗЛУЧЕНИЕМ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ

ОБЪЕКТЫ

4.1. Тепловое (инфракрасное) излучение тел. Энергетические характеристики теплового излучения. Тепловидение и термография в медицине Основные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Тепловое излучение тела человека.

Энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости, монохроматический коэффициент поглощения. Абсолютно чёрное, серое и другие тела. Формула Планка. Законы теплового излучения, область их применения. Использование тепловидения и термографии в медицине.

4.2. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами.

Основы спектрального анализа Теория Бора. Квантовые числа. Принцип Паули. Правила заполнения энергетических уровней атома.Спектры излучения и поглощения. Спектр водорода. Основы атомного и молекулярного спектрального анализа.

Градуировка спектроскопа излучением ртутной лампы и исследование спектров поглощения гемоглобина крови.

4.3. Основы люминесцентного анализа Люминесценция, ее виды и характеристики. Квантовый выход, длительность послесвечения. Собственная люминесценция биологических объектов. Законы Стокса и Вавилова. Спектры люминесценции.

Люминесцентный анализ в медицине. Люминесцентные метки и зонды.

Фотобиологические процессы, спектр действия. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Фотоэлектрические устройства, применяемые в медицине.

4.4. Вынужденные излучения. Лазеры. Действие лазерного излучения на биологические ткани Вынужденное излучение и его свойства. Условия усиления света.

Устройство оптических квантовых генераторов - лазеров. Назначение активной среды, системы накачки и резонатора в лазерах. Схема работы лазера. Свойства лазерного излучения, его использование в медицине. Применение лазеров в медицине. Фотодинамическая терапия. Дифракция света. Определение длины волны лазера и размеров малых объектов по дифракционной картине.

4.5. Основы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Применение ЭПР к исследованию свободных радикалов. Использование ЯМР для получения изображений органов и тканей Поведение парамагнитных молекул во внешнем магнитном поле.

Электронный парамагнитный резонанс. Парамагнитные свойства свободных радикалов. Схема установки для наблюдения ЭПР. Идентификация свободных радикалов и определение их концентрации методами ЭПР. Магнитные свойства ядер химических элементов, ядерный магнитный резонанс. Химический сдвиг.

Основы ЯМР-томографии. Принципы получения изображений органов и тканей в МРТ.

5. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ.

ОСНОВЫ ДОЗИМЕТРИИ

5.1. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение Природа тормозного и характеристического рентгеновского излучения, их характеристики и свойства. Устройство рентгеновской трубки, спектр тормозного излучения и его регулировка. Характеристическое излучение, Закон Мозли. Виды взаимодействия рентгеновского излучения с веществом.

5.2. Свойства рентгеновского излучения и его использование в медицине Закон ослабления рентгеновского излучения веществом, слой половинного ослабления. Линейный и массовый показатели ослабления, их зависимость от жёсткости излучения и свойств вещества. Использование рентгеновского излучения в диагностике и лучевой терапии. Основы рентгеновской компьютерной томографии. Рентгеноструктурный анализ.

Методы защиты от рентгеновского излучения.

радиоактивность Атомное ядро. Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи ядра. График зависимости энергии связи от массового числа. Устойчивость ядер.

Радиоактивность. Основные типы радиоактивного распада. Основной закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность. Активность радионуклидов и радиоактивных препаратов, единицы её измерения. Удельная, массовая и поверхностная активности. Изменение активности препарата во времени.

5.4. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

Радионуклидные методы диагностики и лучевой терапии Характеристики взаимодействия ионизирующих излучений с веществом:

линейная плотность ионизации, линейная передача энергии, средний линейный пробег. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

Биологические действие излучения. Защита от ионизирующего излучения.

Применение ионизирующих излучений для изучения строения веществ и свойств клетки.

5.5. Дозиметрия ионизирующего излучения. Методы регистрации ионизирующих излучений Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы. Связь между ними и единицы их измерения. Эффективная эквивалентная доза, коэффициенты радиационного риска, коллективная доза. Мощность дозы. Детекторы ионизирующего излучения.

Устройство дозиметров и радиометров. Определение мощности экспозиционной дозы. Естественный радиационный фон. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз при внешнем облучении.

5.6. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз полученных в результате однократного поступления радионуклидов в организм Биологический и эффективный периоды полувыведения радионуклидов из организма. Закон изменения активности радионуклидов в организме.

Методы расчёта эквивалентной дозы внутреннего облучения при однократном поступлении радионуклидов в организм.

5.7. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз, полученных при непрерывном поступлении радионуклидов в организм Счётчики радиоактивного излучения человека. Методы расчёта эквивалентной дозы внутреннего облучения при непрерывном поступлении радионуклидов в организм.

6. МЕХАНИКА. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ.

АКУСТИКА. УЛЬТРАЗВУК. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ(УЗИ).

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ И БИОЛОГИЧЕСКИХ

ТКАНЕЙ

6.1. Основы биомеханики. Механические свойства биологических тканей Упругие, вязкие и вязкоупругие среды, их механические характеристики и модели. Механические свойства костной ткани, мышц, сухожилий, сосудов.

Упругие тела. Упругие свойства твердых тел. Закон Гука. Модуль Юнга.

Кристаллические тела. Плавление и кристаллизация. Особенности строении и общие свойства полимеров и жидких кристаллов.

6.2. Кинематика и динамика вращательного движения.

Момент инерции тела относительно оси вращения. Момент импульса.

Основное уравнение динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела.

Центрифугирование.

гармонический спектр. Механические волны Свободные, затухающие и вынужденные механические колебания Дифференциальное уравнение затухающего колебания. Уравнение смещения.

Декремент затухания. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания. Гармонические колебания. Энергия гармонических колебаний. Сложение гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Сложное колебание и его гармонический спектр, теорема Фурье.

Применение гармонического анализа для обработки диагностических данных.

6.4. Механические волны. Энергетические характеристики механической волны Виды механических волн. Кинематическое и дифференциальное уравнения механической волны. Поток энергии волны, интенсивность (плотность потока энергии). Вектор Умова.

6.5. Акустика. Диаграмма слышимости. Ультразвук и его применение в клинике Физические характеристики звука: частота, интенсивность, спектральный состав звука. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Диаграмма слышимости. Закон ВебераФехнера. Уровни интенсивности и уровни громкости, единицы измерения, связь между ними. Фонокардиография. Отражение и поглощение звуковых волн. Акустический импеданс.

6.6. Свойства ультразвука. Акустические и ультразвуковые методы исследования и воздействия в медицине Ультразвук (УЗ). Источники ультразвука. Методы получения ультразвуковых колебаний. Биофизические основы действия ультразвука на клетки и ткани организма. Принципы ультразвуковой визуализации органов и тканей. Ультразвуковая диагностика. Эффект Доплера и его применение для неинвазивного измерения скорости кровотока. Использование ультразвуковых колебаний в биологии, медицине и фармации.

Инфразвук. Биофизические основы действия инфразвука на биологические объекты.

6.7. Биофизические основы формирования слухового ощущения.

Аудиометрия Снятие спектральной характеристики чувствительности уха на пороге слышимости. Диаграмма слышимости. Аудиометрия.

7. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. БИОРЕОЛОГИЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ ГЕМОДИНАМИКИ

7.1. Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости. Методы определения вязкости Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи.

Уравнение Бернулли. Течение идеальной и вязкой жидкости, Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.

Уравнение Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.

7.2. Физические основы гемодинамики Реологические свойства крови. Факторы, влияющие на вязкость крови в организме. Распределение давления крови и скорости кровотока по сосудистой системе. Методы определения давления и скорости кровотока. Исследования патологий кровотока в крупных артериях и аорте (закупорка артерии, артериальный шум, поведение аневризмы). Роль эластичности сосудов, пульсовая волна. Работа и мощность сердца.

7.3. Методы определения вязкости жидкостей капиллярным вискозиметром Методы Стокса, Оствальда, ротационный метод определения вязкости жидкости. Устройство вискозиметра Оствальда. Определение с его помощью вязкости исследуемой жидкости. Исследование зависимости вязкости жидкости от температуры.

7.4. Поверхностное натяжение в жидкости. Капиллярные явления Сущность физического явления поверхностного натяжения.

Коэффициент поверхностного натяжения и методы его определения.

Капиллярные явления, их значение в биологических системах. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Газовая эмболия.

Методы определения коэффициента поверхностного натяжения. Поверхностноактивные вещества (ПАВ). Адсорбция. Применение поверхностно-активных веществ в фармации.

7.5. Основные положения молекулярно-кинетической теории газов Средняя квадратичная скорость движения молекул газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Внутренняя энергия идеального газа. Распределение Максвелла и Больцмана.

Явление переноса в газах. Средняя длина свободного пробега молекул.

Общее уравнение переноса. Уравнение диффузии, вязкости и теплопроводности. Коэффициенты переноса и их связь с величинами, характеризующими молекулярную структуру вещества.

Взаимодействие между молекулами в реальных газах. Уравнение Вандер-Ваальса. Сравнение опытных и теоретических изотерм реального газа.

Критическое состояние вещества.

8. БИОФИЗИКА КЛЕТКИ. МОДЕЛИРОВАНИЕ

БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ТЕРМОДИНАМИКА И ЯВЛЕНИЯ

ПЕРЕНОСА В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

8.1. Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны Структура, основные функции и физические свойства биологических мембран. Физическое состояние липидов в мембране и методы исследования мембран (ЯМР, ЭПР, метод флюоресцентных и спиновых зондов, электронная микроскопия, ИК – спектроскопия, рентгеноструктурный анализ). Транспорт веществ через биологические мембраны. Явление переноса. Диффузия. Простая и облегченная диффузия, осмос, фильтрация. Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны, его виды. Математическое описание пассивного транспорта веществ. Уравнение Теорелла.

Активный транспорт. Молекулярная организация мембранной системы активного транспорта на примере натрий-калиевого насоса.

8.2. Формирование мембранных потенциалов клетки в покое и при возбуждении Мембранные биопотенциалы покоя и их ионная природа. Механизм их возникновения. Уравнение Нернста. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца для потенциала покоя клетки.

8.3. Механизм генерации потенциалов покоя и действия.

Распространение потенциала действия по аксонам Механизм генерации биопотенциала действия, его основные фазы.

Рефрактерный период. Распространение потенциала действия по безмиелиновым и миелинизированным аксонам.

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ЛИТЕРАТУРА

1. Биофизика: учебник для вузов / В.Ф.Антонов [и др.]. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: ВЛАДОС, 2006. – 288 с.

2. Блохина, М.Е. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике: учеб. пособие для вузов / М.Е.Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В.Мансурова. – М.: Дрофа, 2002. – 288 с.

3. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник для вузов / А.Н.Ремизов, А.Г.Максина, А.Я.Потапенко. – 4-е изд., перераб. и доп.. – М.: Дрофа, 2003. – 560 с.

4. Ремизов, А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике:

учеб. пособие для вузов / А.Н.Ремизов, А.Г.Максина. – М.: Дрофа, 2002. – 192 с.

Дополнительная:

5. Антонов, В.Ф. Практикум по биофизике: учеб. пособие для вузов / В.Ф.Антонов, А.М.Черныш, В.И.Пасечник. – М.: Владос, 2001. – 180 с.

6. Корнеев, Ю.А. Медицинская и биологическая физика / Ю.А.Корнеев, А.П.Коршунов, В.И.Подгаев. – М.: Мед. книга; Н. Новгород:

Изд-во НГМА, 2001. – 280 с.

7. Самойлов, В.О. Медицинская биофизика: учебник / В.О.Самойлов.

– СПб.: СпецЛит, 2004. – 420 с.

ПЕРЕЧЕНЬ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ

Оценка учебных достижений студента осуществляется с использованием фонда оценочных средств и технологий вуза.

Фонд оценочных средств учебных достижений студента включает:

– типовые задания в различных формах (устные, письменные, тестовые, ситуационные и т.п.);

– контрольные работы;

– протоколы лабораторных работ;

– учебно-исследовательские работы студентов;

– иные средства диагностики в соответствии с учебной программой.

Фонд технологий контроля обучения включает:

1. Устный опрос.

2. Проверка протокола лабораторных работ 3. Компьютерное тестирование.

4. Демонстрация практических умений.

5. Итоговое занятие.

6. Текущая аттестация по окончании изучения дисциплины с применением устной, письменной и тестовой методик контроля обучения.

ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

1. Электричество и магнетизм.

2. Оптика, Физика атомов и молекул 3. Ядерная физика 4. Механика, Молекулярная физика, Биофизика клетки

ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ

1. Таблицы и слайды по теме занятия.

2. Электрокардиографы.

3. Усилители биоэлектрических сигналов.

4. Фотоплетизмограф, аппараты гальванизации.

5. Осциллографы, аппарат электростимуляции «Амплипульс».

6. Аппараты, индуктотермии, УВЧ- и МКВ-терапии, аппаратура для местной дарсонвализации.

7. Датчики температуры. из металлов и полупроводников. Термопары.

8. Поляроиды. Поляриметры. Оптически активные вещества.

9. Рефрактометры.

10. Оптические микроскопы.

11. Фотоэлектрические колориметры.

12. Спектроскопы, ртутные лампы.

13. Лазер гелий-неоновый.

14. Рентгеновская трубка, дозиметры и радиометры.

15. Образцы костной ткани, пластика, металла. Нагрузочная машина.

16. Микрометры, штангенциркули.

17. Генератор звуковых сигналов, наушники.

18. Вискозиметры.

19. Сосуды Ребиндера, жидкостные манометры.

20. Набор хирургических инструментов для лапороскопии.

21. Растворы глицерина, сахара, спирта, крови разных концентраций.

22. Набор кровезаменителей, физрастворов.

23. Дистиллированная вода.

24. Видеофильм, демонстрация хода операций, презентации.

25. Компьютерные тесты для самоподготовки студентов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПЕРСОНАЛЬНОГО

КОМПЬЮТЕРА, ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ, ИНОГО ОСНАЩЕНИЯ (ТСО)

1. Ноутбук.

2. Проектор.

3. Телевизор.

4. Компьютер.

5. Компьютерный комплекс «Кардиан»

При обучении студентов используются компьютерные материалы и программы по теме занятий. При отсутствии компьютера эти материалы демонстрируются в виде раздаточных графических материалов на бумажном носителе.

В дальнейшем материалы используются при проведении итоговых занятий наряду с набором наглядных материалов. При использовании компьютерного класса итоговые занятия проводятся с привлечением компьютеризированной тестовой системы контроля знаний студентов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

2.1. Физические основы электрографии тканей и органов. Изучение основ электрокардиографии 2.2. Усиление биоэлектрических сигналов. Определение частотных и амплитудных характеристик усилителя 2.5. Различные нагрузки в цепи переменного тока. Импеданс живой ткани переменному току. Физические основы реографии 2.6. Характеристики импульсных токов. Физические основы электростимуляции тканей и органов 2.7. Воздействие высокочастотных токов и полей на организм Использование УВЧ- колебаний в медицине. Изучение методов и аппаратуры для высокочастотной терапии 2.8. Термоэлектрические явления, их использование в датчиках температуры. Изучение электрических датчиков температуры.

3. ОПТИКА. Оптические явления и методы исследования 3.1. Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света. Использование поляризационных методов для исследования биологических объектов 3.2. Рефрактометрия. Эндоскопия. Определение концентрации растворов с помощью рефрактометра 3.3. Оптическая микроскопия. Основы электронной и зондовой микроскопии 3.5. Законы поглощения и рассеяния света. Основы фотоколориметрии и спектрофотометрии 4. ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ. Оптические методы исследования и воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты 4.1. Тепловое (инфракрасное) излучение тел. Энергетические характеристики теплового излучения. Тепловидение и термография в медицине 4.2. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Основы спектрального 4.4. Вынужденные излучения. Лазеры. Действие лазерного излучения на биологические 4.5. Основы электронного парамагнитного резонанса. Ядерный магнитный резонанс. Применение ЭПР к исследованию свободных радикалов. Использование ЯМР для получения изображений органов и тканей.

5. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. Ионизирующие излучения. Основы дозиметрии 5.1. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение 5.2. Свойства рентгеновского излучения и его использование в медицине 5.3. Радиоактивность. Искусственная и естественная радиоактивность 5.4. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом. Радионуклидные методы диагностики и лучевой терапии 5.5. Дозиметрия ионизирующего излучения. Методы регистрации ионизирующих излучений 5.6. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз полученных в результате однократного поступления радионуклидов в организм 5.7. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз, полученных при непрерывном поступлении радионуклидов в организм.

6. МЕХАНИКА. Механические колебания и волны. Акустика. УЗИ. Механические свойства твердых тел и биологических тканей 6.1. Основы биомеханики. Механические свойства биологических тканей 6.3. Механические колебания. Разложение колебаний в гармонический спектр. Механические волны 6.4. Механические волны. Энергетические характеристики механической волны 6.5. Акустика. Диаграмма слышимости. Ультразвук и его применение в клинике 6.6. Свойства ультразвука. Акустические и ультразвуковые методы исследования и воздействия в медицине 6.7. Биофизические основы формирования слухового ощущения. Аудиометрия 7. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. Биореология. Физические основы гемодинамики 7.1. Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости. Методы определения вязкости 7.3. Методы определения вязкости жидкостей капиллярным вискозиметром 7.4. Поверхностное натяжение в жидкости. Капиллярные явления 7.5. Основные положения молекулярно-кинетической теории газов.

8. БИОФИЗИКА КЛЕТКИ. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ. Термодинамика и явления переноса в биологических системах 8.1. Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны 8.2. Формирование мембранных потенциалов клетки в покое и при возбуждении 8.3. Механизм генерации потенциалов покоя и действия. Распространение потенциала действия по аксонам Перечень контрольных работ АВТОРЫ:

Заведующий кафедрой медицинской и биологической физики Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский Доцент кафедры медицинской и биологической физики Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский Содержание, оформление учебной программы (рабочей) и сопровождающих документов соответствует установленным требованиям.

Декан (начальник) название «_» _ 2011 г.

Методист-эксперт Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет»

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ:

Фамилия, имя, отчество Лещенко Вячеслав Григорьевич Фамилия, имя, отчество Гольцев Михаил Всеволодович

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА

Номер раздела, темы

ВВЕДЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

воздействия и методы исследования Физические основы электрографии тканей и органов. Изучение основ электрокардиографии Электрическое поле и его основные электрического поля. Поле диполя.

Диполь в электрическом поле. Основы 2.1.

временных параметров ЭКГ.

2.2.

полосы пропускания и динамического магнитный поток. Энергия магнитного поля. Закон Фарадея. Закон Ампера.

Сила Лоренца. Магнитное поле в электрона, атома, молекулы. Диа-, пара- и ферромагнетики. Ферриты и их свойства и применение. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.

индукции. Самоиндукция.

Постоянный электрический ток Электрический ток в электролитах и газах. Электрофорез. Гальванизация.

Электропроводность биологических тканей и жидкостей для постоянного переменного тока. Импеданс живой сопротивления в цепи переменного (импеданс) в последовательной цепи переменного тока. Эквивалентная электрическая схема живой ткани.

Определение зависимости импеданса живой ткани от частоты переменного тока. Оценка жизнестойкости тканей.

Реография как диагностический метод.

Основы импедансной плетизмографии.

Характеристики импульсных токов.

(длительности импульса, частоты, Электровозбудимость тканей, реобаза, хронаксия. Уравнение Вейса-Лапика, аппарата амплипульс – терапии. Виды электростимуляции сердца.

Воздействие высокочастотных токов и полей на организм Использование Изучение методов и аппаратуры для высокочастотной терапии индуктотермии, УВЧ- и МКВ-терапии.

Прогрев диэлектриков и электролитов Изучение аппаратуры для местной дарсонвализации. Высокочастотные Термоэлектрические явления, их полупроводников от температуры.

Контактная разность потенциалов.

Термопара. Явление Пельтье.

Градуировка термопары и термистора.

ОПТИКА

исследования отражении и преломлении света на поляризованного света, Оптическая активность вещества. Поляриметрия.

Определение концентрации оптически активных веществ поляриметром.

3.2.

концентрации растворов с помощью устройство современных эндоскопов.

Оптическая микроскопия. Основы микроскопов. Формула Аббе. Основы электронного микроскопа.

окулярной шкалы и линейных размеров микроскопом.

Оптическая система глаза.

Биофизические основы зрения Аккомодация глаза. Недостатки коррекция. Чувствительность глаза к свету и цвету. Механизм адаптации глаза к различной освещённости.

Биофизические основы зрительной Законы поглощения и рассеяния света. Основы фотоколориметрии и спектрофотометрии от длины волны света и концентрации Устройство ФЭКа. Определение с его помощью концентрации растворов.

Определение спектра поглощения Рассеяние света и его виды, закон Релея. Нефелометрия.

ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ

диапазона на биологические объекты Тепловое (инфракрасное) излучение тел. Энергетические характеристики теплового излучения. Тепловидение и термография в медицине Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина.

Тепловое излучение тела человека.

монохроматический коэффициент поглощения. Абсолютно чёрное, серое и другие тела. Формула Планка.

Законы теплового излучения, область Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Основы Спектр водорода. Основы атомного и молекулярного спектрального анализа.

Градуировка спектроскопа излучением спектров поглощения гемоглобина Основы люминесцентного анализа характеристики. Квантовый выход, биологических объектов. Законы метки и зонды. Фотобиологические Фотоэффект. Законы фотоэффекта.

применяемые в медицине.

Вынужденные излучения. Лазеры.

Действие лазерного излучения на биологические ткани свойства. Условия усиления света.

Устройство оптических квантовых генераторов - лазеров. Назначение активной среды, системы накачки и Применение лазеров в медицине.

Дифракция света. Определение длины волны лазера и размеров малых объектов по дифракционной картине.

Основы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Применение ЭПР к исследованию свободных радикалов.

Использование ЯМР для получения изображений органов и тканей.

Поведение парамагнитных молекул радикалов. Схема установки для наблюдения ЭПР. Идентификация свободных радикалов и определение их Магнитные свойства ядер химических резонанс. Химический сдвиг. Основы получения изображений органов и

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Ионизирующие излучения. Основы Тормозное и характеристическое свойства. Устройство рентгеновской трубки, спектр тормозного излучения и его регулировка. Характеристическое взаимодействия рентгеновского излучения с веществом.

Свойства рентгеновского излучения и его использование в медицине Закон ослабления рентгеновского половинного ослабления. Линейный и массовый показатели ослабления, их 5.2.

свойств вещества. Использование диагностике и лучевой терапии.

Основы рентгеновской компьютерной томографии. Рентгеноструктурный рентгеновского излучения.

Радиоактивность. Искусственная и естественная радиоактивность Дефект массы. Энергия связи ядра.

График зависимости энергии связи от массового числа. Устойчивость ядер.

радиоактивного распада. Основной закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность. Активность препаратов, единицы её измерения.

Удельная, массовая и поверхностная активности. Изменение активности препарата во времени.

диагностики и лучевой терапии Характеристики взаимодействия излучения с веществом. Биологические ионизирующего излучения.

излучений для изучения строения веществ и свойств клетки.

излучения. Методы регистрации ионизирующих излучений Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы. Связь между ними и единицы их измерения. Эффективная ионизирующего излучения.

радиометров. Определение мощности экспозиционной дозы. Естественный радиационный фон. Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз при внешнем облучении.

Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз полученных в изменения активности радионуклидов в эквивалентной дозы внутреннего Методы расчёта поглощённой и эквивалентной доз, полученных при непрерывном поступлении

МЕХАНИКА

Механические свойства твердых тел и биологических тканей.

Основы биомеханики. Механические свойства биологических тканей 6.1. мышц, сухожилий, сосудов. Упругие Кристаллические тела. Плавление и кристаллизация. Особенности строении и общие свойства полимеров и жидких вращательного движения Закон сохранения момента импульса.

Кинетическая энергия вращающегося тела. Центрифугирование.

Механические волны вынужденные механические колебания затухающего колебания. Уравнение смещения. Декремент затухания.

Логарифмический декремент затухания..

Вынужденные колебания. Резонанс.

колебания. Энергия гармонических колебаний. Сложение гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Сложное колебание и его гармонический спектр, теорема Фурье.

Применение гармонического анализа Энергетические характеристики механической волны Кинематическое и дифференциальное уравнения механической волны. Поток (плотность потока энергии). Вектор Характеристики слухового ощущения и характеристиками звука. Диаграмма слышимости. Закон Вебера-Фехнера.

Уровни интенсивности и уровни громкости, единицы измерения, связь между ними. Фонокардиография.

Отражение и поглощение звуковых волн. Акустический импеданс.

Свойства ультразвука. Акустические исследования и воздействия в 6.6.

Ультразвуковая диагностика. Эффект Доплера и его применение для неинвазивного измерения скорости ультразвуковых колебаний в биологии, медицине и фармации.

Инфразвук. Биофизические основы действия инфразвука на биологические на пороге слышимости. Диаграмма слышимости. Аудиометрия.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Биореология. Физические основы гемодинамики.

Физические основы гидродинамики идеальной и вязкой жидкости.

Методы определения вязкости 7.1. Бернулли. Течение идеальной и вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.

Гидравлическое сопротивление.

Физические основы гемодинамики Реологические свойства крови.

Факторы, влияющие на вязкость крови в организме. Распределение давления определения давления и скорости кровотока. Исследования патологий кровотока в крупных артериях и аорте (закупорка артерии, артериальный шум, поведение аневризмы).Роль эластичности сосудов, пульсовая волна. Работа и мощность сердца.

вискозиметром жидкости. Исследование зависимости вязкости жидкости от температуры.

жидкости. Капиллярные явления Сущность физического явления натяжения и методы его определения.

Поверхностно-активные вещества поверхностно-активных веществ в Основные положения молекулярнокинетической теории газов Средняя квадратичная скорость движения молекул газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Внутренняя Средняя длина свободного пробега молекул. Общее уравнение переноса.

Уравнение диффузии, вязкости и теплопроводности. Коэффициенты переноса и их связь с величинами, характеризующими молекулярную структуру вещества.

Сравнение опытных и теоретических изотерм реального газа. Критическое состояние вещества.

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ.

МОДЕЛИРОВАНИЕ

БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Термодинамика и явления переноса в биологических системах.

Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны физические свойства биологических липидов в мембране и методы исследования мембран (ЯМР, ЭПР, метод флуоресцентных и спиновых зондов, электронная микроскопия, ИК – спектроскопия, рентгеноструктурный анализ). Транспорт веществ через биологические мембраны. Явление переноса. Диффузия. Простая и фильтрация. Пассивный транспорт мембраны, его виды. Математическое описание пассивного транспорта веществ. Уравнение Теорелла.

транспорта на примере натрийкалиевого насоса.

потенциалов клетки в покое и при Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца для потенциала покоя клетки.

Механизм генерации потенциалов покоя и действия. Распространение потенциала действия по аксонам Механизм генерации биопотенциала Распространение потенциала действия миелинизированным аксонам.

Заведующий кафедрой «24» января 2011 г.

ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ (РАБОЧЕЙ) ПРОГРАММЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ««ФИЗИКА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИКА»»

С УЧЕБНЫМИ ПРОГРАММАМИ ДРУГИХ ДИСЦИПЛИН СПЕЦИАЛЬНОСТИ 1-79 01 08 Фармация 2.Нормальная физиология Кафедра нормальной физиологии Дополнений и изменений Согласовано.

3.Биоорганическая химия Кафедра биоорганической химии Дополнений и изменений Согласовано.

Заведующий кафедрой «21» апреля 2011 г.

РЕЦЕНЗИЯ

на учебную программу по дисциплине «Физика и биологическая физика»

для специальности 1-79 01 08 «Фармация» учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет».

Рецензируемая учебная программа разработана на кафедре медицинской и биологической физики УО «Белорусский государственный медицинский университет» (авторы: заведующий кафедрой медицинской и биологической физики, кандидат физикоматематических наук, доцент Лещенко В.Г. и доцент кафедры медицинской и биологической физики, кандидат физико-математических наук, доцент Гольцев М.В.).

Данная учебная программа соответствует содержанию действующей типовой учебной программы по указанной специальности утвержденной Министерством образования РБ в 2008 г.и квалификационным требованиям, предъявляемым государственным образовательным стандартом к высшему медицинскому образованию.

Структура программы соответствует методическим рекомендациям Министерства образования РБ. Программа рассматривает актуальные проблемы физики и биофизики на современном этапе в рамках действующей типовой учебной программы и включает:

пояснительную записку, содержательную часть и информационную часть (примерный тематический план дисциплины, тематический план лабораторных занятий, тематический план практических занятий и список рекомендуемой литературы) объемом 0,72 п.л., а также учебно-методическую карту дисциплины «Медицинская и биологическая физика» объемом 0,5 п.л.

Реализация программы обеспечивает решение основных задач обучения по дисциплине «Физика и биологическая физика»; формирует у студентов теоретическую базу и практические навыки по основам физики и биофизики для решения прикладных биофизических задач в фармации; знакомит с механическими и реологическими свойствами биотканей, физическими свойствами электрических и магнитных полей, механических и электромагнитных волн при воздействии на организм человека;

знакомит с основами современных методов диагностики и лечения, с принципами работы физических приборов, применяемых в медицине и фармации и обеспечивает умение и навыки пользования ими.

В целом считаю, что объем и содержание лекционных, практических и лабораторных занятий, представленные в учебной программе, соответствуют задачам преподавания дисциплины «Физика и биологическая физика», отражает современные достижения медицинской и физической науки, передовых технологий применительно к данной дисциплине, соответствует уровню подготовленности студентов, и программа может быть рекомендована для утверждения и преподавания студентам УО «Белорусский государственный медицинский университет» по специальности «Фармация».

Профессор кафедры физики твердого тела УО «Белорусский государственный университет», В.Г. Шепелевич доктор физико-математических наук, профессор Присутствовали - заведующий кафедрой медицинской и биологической физики М.А.Никоненко Н.А., Капитонов А.М.; асе. - Суслина Т.И, Недзьведь О.В., Селицкий К.Л.. Председатель научного Повестка дня:

1. О подготовке новой рабочей учебной программы дисциплины «Физика и биологическая физика» по специальности 1 - 79 01 08 Фармация.

СЛУШАЛИ: Зав. кафедрой Лещенко В.Г., доцента Гольцева М.В.. О подготовке новой рабочей учебной программы дисциплины «Физика и биологическая физика» по специальности 1 - 79 01 08 Фармация.

Доценты Лещенко В.Г. и Гольцев М.В. представили новую рабочую учебную программу по дисциплине «Физика и биологическая физика» по специальности 1 — 79 01 08 Фармация, подготовленную на основе типовой учебной программы по этой дисциплине.

РЕШИЛИ: Кафедра одобрила представленную программу и рекомендовала ее в качестве рабочей учебной программы по дисциплине «Физика и биологическая физика» по специальности 1 - 79 01 08 Фармация.

Заседания методической комиссии медико-биологических наук Председатель комиссии: профессор, д.м.н. ЗаяцР.Г.

Секретарь: доцент, к.м.н. Островская Т.И.

Присутствовали: проф. Пивченко П.Г., доц. Чантурия А.В., доц. Лещенко В.Г., доц. Лопухов О.В., доц. Пинчук В.В., доц.Болыпова Е.И., доц. Сперанская Б.Ч., проф.

Переверзев В.А., проф. Таганович А.Д., доц. Бутвиловский В.Э., проф. Чучко В.А., доц. Волынец Б.А.

Слушали: Информацию зав. кафедры медицинской и биологической физики Лещенко В.Г. о том, что коллективом авторов (Лещенко В.Г., Гольцев М.В.) подготовлена новая учебная (рабочая) программа дисциплины «Физика и биологическая физика» по специальности 1-79 01 08 Фармация. Данная программа подготовлена на основе типовой учебной программы по этой дисциплине.

На учебную (рабочую) программу дисциплины «Физика и биологическая физика» по специальности 1-79 01 08 Фармация получена положительная рецензия от доктора физ-мат.наук, профессора кафедры физики твердого тела У О «Белорусский государственный университет» проф. Шепелевича В.Г.

Выступили: проф. Заяц Р.Г., который отметил, что рассматриваемая программа соответствует образовательному стандарту по специальности 1- Фармация и типовой учебной программе по дисциплине «Физика и биологическая физика» и предложил ее одобрить и рекомендовать к утверждению.

Постановили: Одобрить и рекомендовать к утверждению учебную (рабочую) программу дисциплины «Физика и биологическая физика» по специальности 1 - 01 08 Фармация.

Физика и биологическая физика Законы сохранения энергии и импульса. Закон сохранения момента импульса, затухающие колебания. Вынужденные колебания.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.

Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Явление переноса в газах.

Критическое состояние вещества. Общие свойства и особенности молекулярного строения жидкостей. Явление переноса в жидкостях. Формула Пуазейля. Закон Гука. Электрическое поле. Основные характеристики электрического поля.

Закон Ома в дифференциальной форме. Магнитное поле.

Основные характеристики магнитного поля. Закон Фарадея. Закон Ампера.

Сила Лоренца. Переменный ток. Физические основы реографии.

Электромагнитные колебания.

Рефрактометрия. Законы преломления света. Интерференция света.

Интерферометры. Дифракция света. Дисперсия света.

Элементы квантовой механики. Люминесценция. Фотолюминесценция.

Закон Стокса. Закон Вавилова. Рентгеновское излучение. Основные свойства.

Рентгеноструктурный анализ. Электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс, их применение.

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Действие ионизирующего излучения на вещество. Биологическое действие излучения.

Структура и основные функции мембран. Пассивный транспорт.

Физические методы изучения переноса веществ через мембраны. Активный транспорт. Молекулярная организация мембранной системы активного транспорта. Моделирование биологических процессов.

Выпускник должен:

• о роли и значении физики и биофизики в подготовке провизора;

• о фундаментальных константах физики;

• основные положения и законы физики и биофизики; механизмы действия физических факторов на живые организмы;

• методы теоретических и экспериментальных исследований в фармации;

уметь:

• исследовать физические свойства и определять физические характеристики веществ;

• работать с аппаратурой, используемой в фармации;

• проводить статистическую обработку результатов измерений.

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ ДЛЯ

СТУДЕНТОВ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

1. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования 1. Основные характеристики электрического поля. Поле диполя. Диполь в электрическом поле.

2. Физические основы электрографии тканей и органов. Электрическое поле сердца как поле диполя. Электрокардиография. Отведения Эйнтховена. Усиленные униполярные отведения.

3. Ток в жидкостях. Подвижность ионов. Электропроводность электролитов.

Гальванизация. Лечебный электрофорез.

4. Омическое сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока.

5. Полное сопротивление (импеданс) цепи переменного тока. Резонанс в цепи переменного тока.

6. Эквивалентная схема живой ткани. Зависимость импеданса живой ткани от частоты тока.

7. Физические основы реографии (импедансной плетизмографии).

8. Параметры биоэлектрических сигналов. Гармонический анализ биоэлектрических сигналов, теорема Фурье.

9. Основные характеристики медицинских приборов (чувствительность, полоса частот, динамический диапазон, время реакции, уровень помех) и их связь с параметрами регистрируемых биосигналов.

10. Усилители биоэлектрических сигналов. Их основные характеристики (коэффициент усиления, частотная и амплитудная характеристики, полоса пропускания и динамический диапазон). Дифференциальный усилитель.

11. Основные характеристики магнитного поля: индукция, напряженность магнитного поля, магнитный поток. Энергия магнитного поля. Закон Фарадея. Закон Ампера. Сила Лоренца.

12. Электростимуляция тканей и органов. Параметры импульсных сигналов, применяемых для электростимуляции, и их физиологическое обоснование. Закон Дюбуа-Реймона.

13. Электровозбудимость тканей. Уравнение Вейса-Лапика. Реобаза и хронаксия.

14. Электростимуляция сердца, ее виды. Дефибрилляция.

15. Первичные механизмы воздействия на организм высокочастотных токов и полей.

Тепловые и нетепловые эффекты. Получение высокочастотных электромагнитных колебаний.

Терапевтический контур.

16. Диатермия. Электрохирургия. Моноактивная и биактивная методики. Электротомия и электрокоагуляция. Области применения электрохирургии.

17. Местная дарсонвализация. Параметры воздействия, способ подведения тока к пациенту.

18. УВЧ-терапия. Непрерывный и импульсный режим. Аппараты УВЧ-терапии.

19. Индуктотермия. Микроволновая и ДМВ-терапия. КВЧ-терапия.

20. Общая схема получения, передачи и регистрации медицинских данных. Электроды.

Обоснование необходимости и методов снижения переходного сопротивления электрод-кожа.

Электродный потенциал и его роль в электродной цепи.

21. Измерительные преобразователи (датчики), их классификация и назначение в медицинской аппаратуре. Датчики давления. Полупроводниковые датчики температуры.

22. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления в металлах и полупроводниках. Термопары как температурные датчики.

2. ОПТИКА. Оптические явления и методы исследования 23. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении света, закон Брюстера.

24. Двойное лучепреломление, поляризационные призмы. Явление дихроизма. Поляроиды.

Закон Малюса.

25. Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия.

26. Показатель преломления. Рефрактометрия. Явление полного внутреннего отражения.

Волоконная оптика. Эндоскопия и эндоскопы.

27. Оптическая микроскопия. Ход лучей в микроскопе и его увеличение. Предел разрешения микроскопа. Формула Аббе.

28. Электронная микроскопия. Принципиальное устройство электронного микроскопа.

Длина волны де-Бройля. Предел разрешения электронного микроскопа.

29. Дисперсия света. Спектроскопы, спектрографы, монохроматоры.

30. Поглощение света и его законы. Показатель поглощения, коэффициент пропускания, оптическая плотность. Колориметры и спектрофотометры.

31. Рассеяние света. Особенности светорассеяния на мелких и крупных частицах.

32. Оптическая система глаза. Аккомодация, угол зрения, острота зрения. Недостатки оптической системы глаза и их устранение с помощью линз.

33. Чувствительность глаза к свету и цвету. Адаптация.

34. Тепловое излучение тел. Характеристики излучения (энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости). Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина).

3. ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ. Воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты 35. Тепловое излучение тела человека, его спектр, длина волны излучения, на которую приходится максимум спектральной плотности. Основы термографии и тепловидения.

36. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Спектр атома водорода.

Молекулярные спектры.

37. Люминесценция и ее виды. Характеристики люминесценции: длительность, спектр, квантовый выход. Закон Стокса и закон Вавилова. Люминесцентные метки и зонды.

38. Вынужденное излучение и усиление света. Лазеры. Свойства лазерного излучения.

39. Фотобиологические процессы. Принципы фотодинамической терапии.

40. Электронный парамагнитный резонанс. Области его применения. Парамагнитные метки и зонды.

41. Ядерный магнитный резонанс. Химический сдвиг. Принципы получения МРТизображений.

4. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. Ионизирующие излучения. Основы дозиметрии 42. Рентгеновское излучение. Возникновение тормозного рентгеновского излучения, его спектр и коротковолновая граница.

43. Устройство рентгеновских трубок. Регулировка жесткости и интенсивности рентгеновского излучения.

44. Возникновение характеристического излучения. Его спектр. Закон Мозли.

45. Первичные механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, некогерентное рассеяние, фотоэффект).

46. Закон ослабления потока рентгеновского излучения веществом. Слой половинного ослабления. Показатели ослабления и поглощения рентгеновских лучей. Защита от рентгеновского излучения.

47. Зависимость показателя поглощения рентгеновских лучей от свойств вещества и длины волны. Физические основы рентгенодиагностики. Специальные методы рентгенодиагностики (применение контрастных веществ, флюорография, использование телевизионных систем).

Принципы рентгеновской компьютерной томографии.

48. Достоинства и недостатки основных современных методов получения изображений органов и тканей: ультразвуковых, тепловизионных, рентгеновских компьютерных и ЯМР методов.

49. Радиоактивный распад, его виды. Примеры распада радионуклидов, определяющих основной характер радиоактивного заражения после Чернобыльской катастрофы.

50. Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада, период полураспада, средняя продолжительность жизни радионуклидов и связь между ними.

51. Активность. Единицы измерения активности. Удельная массовая, объемная и поверхностная активность. Связь активности радионуклидов и их массы.

52. Ядерные реакции и методы получения радионуклидов.

53. Параметры, характеризующие взаимодействие излучения с веществом (линейная плотность ионизации, линейная передача энергии, средний линейный пробег). Особенности взаимодействия с веществом альфа-, бета-, гамма-излучений и нейтронов.

54. Принципы радионуклидной диагностики заболеваний. Гамма-хронография и гамматопография. Физические принципы лучевой терапии.

55. Дозиметрия ионизирующего излучения. Экспозиционная и поглощенная дозы. Связь между ними. Мощность экспозиционной и поглощенной дозы.

56. Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений. Коэффициент качества. Эквивалентная доза, единицы ее измерения.

57. Эффективная эквивалентная доза. Коэффициент радиационного риска (взвешивающий фактор). Коллективная доза. Естественный радиационный фон.

58. Детекторы ионизирующих излучений. Особенности детектирования альфа-частиц, бета- и гамма-излучений. Дозиметрические приборы (радиометры и дозиметры). Принципы радиометрии внутреннего облучения.

59. Связь активности радионуклида и эквивалентной дозы внутреннего облучения.

Определение эквивалентной дозы при однократном поступлении радионуклидов в организм.

5. МЕХАНИКА. Механические колебания и волны. Акустика. Ультразвук. Ультразвуковое излу (УЗИ). Механические свойства твердых тел и биологических тканей.

60. Ультразвук. Получение ультразвука. Отражение и поглощение ультразвуковых волн биотканями, акустический импеданс 61. Биофизические механизмы взаимодействия ультразвуковых волн с биологическими тканями. Терапевтическое и хирургическое применение ультразвука.

62. Ультразвуковая диагностика. Методы получения изображений органов.

63. Эффект Доплера. Измерение скорости кровотока с помощью эффекта Доплера.

6. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. Биореология. Физические основы гемодинамики 64. Уравнение Бернулли, условие неразрывности струи, пределы их применимости для описания кровотока.

65. Основные положения молекулярно-кинетической теории газов.

66. Вязкость жидкости, методы её определения. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.

Вязкость крови. Факторы, влияющие на вязкость крови в организме.

67. Формула Пуазейля. Распределение давления и скорости кровотока по сосудистой системе.

68. Пульсовые волны, механизм их возникновения. Скорость пульсовой волны. Регистрация пульсовых волн.

69. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса. Условия проявления турбулентностей в сердечно-сосудистой системе.

70. Работа и мощность сердца.

7. БИОФИЗИКА КЛЕТКИ. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Термодинамика и явления переноса в биологических системах 71. Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны, его виды.

72. Математическое описание пассивного транспорта (уравнения Теорелла, Фика, НернстаПланка).

73. Активный транспорт ионов через биомембрану. Виды ионных насосов. Принцип работы натрий-калиевого насоса.

74. Мембранные потенциалы покоя. Их ионная природа. Уравнения Нернста и ГольдманаХоджкина-Катца.

75. Генерация потенциала действия. Его форма и характеристики.

76. Распространение потенциала действия по миелиновому и безмиелиновому нервному волокну.

Перечень документов УМК по дисциплине «Физика и биологическая физика»

для специальности:

I. Нормативные документы 1. Выписка из образовательного стандарта 2. Типовые учебные планы (в учебном отделе) 3. Учебные планы специальностей (в учебном отделе) 4. Типовая учебная программа по дисциплине 5. Учебная программа по дисциплине II. Учебно-методические материалы 1. Учебник: Медицинская и биологическая физика: Учеб. для вузов/ А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. - 4-е изд., перераб. И дополн. М.: Дрофа, 2003. - 560 с.: ил.

2. Методические рекомендации для преподавателей по проведению лабораторных занятий по медицинской и биологической физике 3. Учебно-методические пособия:

- Ремизов, А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике:

учеб, пособие для вузов / А.Н.Ремизов, А.Г.Максина. - М. : Дрофа, 2002. с.

- Блохина, М.Е. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике: учеб, пособие для вузов / М.Е.Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В. Мансурова. - М. : Дрофа, 2002. - 288 с.

- Лещенко В.Г. Транспорт веществ через биологические мембраны.

Мембранные потенциалы клетки. Учебное пособие, Минск, 1999 г.

- Лещенко В.Г. Основы электронного и ядерного магнитного резонанса.

Учебное пособие, Минск, 1999 г.

- Лещенко В.Г., Межевич З.В., Иванов А.А., Поляризация света и поляризационные приборы. Учебно-методическое пособие, Минск, 1999 г.

- Лещенко В.Г., Межевич З.В. Физические основы электростимуляции. Учеб но-методическое пособие, Минск, 1999г.

- Ильич Г.К.Колебания и волны. Акустика. Гемодинамика. Учебное пособие, Мн.:БГМУ,2000г.-92с.

- Лещенко В.Г. Введение в спектральный и люминесцентный анализ. Учебнометодическое пособие, Минск, 2002 г.

- Дудковская М.А., Лобко Н.П. Преломление света, законы преломления.

Рефрактометрия. Волоконная оптика. Эндоскопия. Лапроскопия. Метод, рекомендации. Мн.: МГМИ, 2002, - 20 с.

- Н.И. Инсарова, С.Н.Капельян, И.З. Дживалдари. Тестовые задачи по физике. Мехника. Мн., ТетраСистемс, 2002, -302 с.

- Ильич Г.К. Ионизирующие излучения. Учебное пособие. Минск, 2003 г.

62с.

- Дорошевич Л.В., Ильич Г.К., Суслина Т.И. Сборник тестовых заданий по физике. Уч.-метод, пособие. -Мн.:БГМУ, 2003. -63 с - Ильич Г.К. Задания на самостоятельную работу для подготовки к занятиям по медицинской и биологической физике. Учебно-методическое пособие, Минск, 2004 г.

- В.В. Лукьяница, О.Г. Мальковец, Н.И. Инсарова, А.А. Иванов. Устройства съема медицинской информации, их использование в стоматологии: учебнометодическое пособие. - Мн.: БГМУ, 2005.

- Н.И. Инсарова, А.А. Иванов, М.В. Гольцев. Основные понятия теории упругости и сопротивления материалов в стоматологии: учебнометодическое пособие. - Мн.: БГМУ, 2005.

- Н.И. Инсарова, В.Г. Лещенко. Элементы биомеханики. Мн: БГМУ, 2005.с.

- Лещенко В.Г., Ильич Г.К. «Электрические и магнитные свойства биологических тканей». Мн., БГМУ, 28стр 2007г.

- Лещенко В.Г. «Электрические поля биотканей и методы их регистрации».

Мн., БГМУ, 23стр 2007г.

- Лещенко В.Г., Ильич Г.К. «Методические рекомендации по проведению практических и лабораторных занятий по медицинской и биологической физике» Мн., БГМУ, 37стр 2007г.

- Л.В. Кухаренко, И.А. Стельмах «Метод атомно-силовой микроскопии в исследовании процессов адгезии и агрегации тромбоцитов в норме», Мн, 2007,21 стр.

- Л.В. Кухаренко «Атомно-силовая микроскопия в исследовании медикобиологических объектов» Мн БГМУ, 2007,17 стр.

- Л.В. Кухаренко «Сканирующая зондовая микроскопия для анализа медикобиологических объектов» Мн, 2007,18 стр.

- Лукьяница В.В. «Лазеры: устройство, физические принципы работы, лечебные свойства лазерного излучения и использование в медицине» Мн.:

БГМУ, 2008 г. - 22 с.;

- Межевич З.В. «Медицинская и биологическая физика. Курс лекций». Мн.:

БГМУ, 2008 г. - 250 с.

- Лещенко В.Г., Недзьведь О.В. «Оптика глаза.», «Основы биофизики зрения.» Мн., БГМУ, 35 стр 2008г.

4. Компьютерные презентации лекций (у лекторов) III. Контрольно-измерительные материалы 1. Вопросы к экзамену по физике и биологической физике 2. Вопросы для подготовки к итоговым занятиям 3. Паспорта тестов