Составители: Н. И. Инсарова

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Составители:

Н.И.Инсарова – доцент кафедры медицинской и биологической физики Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук, доцент;

А.А.Иванов – доцент кафедры медицинской и биологической физики Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук, доцент;

М.А.Шеламова – старший преподаватель кафедры медицинской и биологической физики Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет».

Рецензенты:

Кафедра ортопедической стоматологии Государственного учреждения образования «Белорусская медицинская академия последипломного образования»

И.З.Джилавдари – профессор кафедры информационно-измерительной техники и технологий Учреждения образования «Белорусский национальный технический университет», доктор технических наук, профессор.

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой медицинской и биологической физики Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет»

(протокол № 10 от 16 апреля 2008 г.)

Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет»

(протокол № 9 от 19 мая 2008 г.)

Секцией по специальности 1-79 01 07 Стоматология Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по медицинскому образованию (протокол № 6 от 23 мая 2008 г.)

Ответственный за выпуск:

Пояснительная записка

Медицинская и биологическая физика, как учебная дисциплина, представляет собой комплекс разделов прикладной физики и биофизики, в которых рассматриваются физические законы и явления применительно к решению медицинских задач.

В основу типовой учебной программы по дисциплине положены следующие материалы и документы:

Образовательные стандарт:

по специальности 1-79 01 07 Стоматология, регистрационный номер ОС РБ 1-79 01 07-2008;

Типовой учебный план:

по специальности 1-79 01 07 Стоматология, утвержден 16.04.2008, регистрационный № L 79-009/тип.

Цель курса «Медицинская и биологическая физика» – обучение студентов физико-техническим и биофизическим знаниям и умениям, необходимым как для изучения других учебных дисциплин, так и для практической деятельности врача-стоматолога.

Задачами курса являются обучение студентов пониманию:

основных физических и физико-химических процессов, протекающих в живом организме;
механических и физических свойств стоматологических материалов;
механических и физических свойств биологических тканей;
физических методов современной диагностики и лечения стоматологических заболеваний;
свойств физических полей, действующих на биологические объекты;
основ математической обработки экспериментальных данных

Данный курс необходим для изучения, прежде всего таких дисциплин, как общая стоматология, терапевтическая стоматология, ортопедическая стоматология, челюстно-лицевая хирургия и хирургическая стоматология, нормальная физиология, патологическая физиология, лучевая диагностика и лучевая терапия.

Специфика преподавания медицинской и биологической физики для стоматологов заключается в углубленном, по сравнению с другими факультетами медицинских вузов, изучении вопросов биомеханики, в первую очередь, челюстно-лицевого аппарата человека, а так же механических и теплофизических свойств материалов, используемых в стоматологии.

В программу включены элементы математического аппарата, который необходим для количественного описания медико-биологических процессов и математической обработки полученных медицинских данных.

Реализация программы требует использования в обучении технических средств обучения как компьютеры и специальное лабораторное оборудование. Используемые формы обучения – лекции, включая мультимедийные, лабораторные занятия, тестовый контроль знаний.

Типовым учебным планом по специальности «Стоматология» на изучение дисциплины предусмотрено всего часов – 132, из них аудиторных – 87 часов, лекций – 24 часа, лабораторных занятий – 63 часа. Форма контроля – зачет в 1-м и во 2-м семестре.

Планируемый уровень подготовки студентов

Студент должен знать:

общие физические закономерности, лежащие в основе процессов, протекающих в организме;
физико-механические свойства зубных тканей, конструкционных и вспомогательных стоматологических материалов;

- механические и реологические свойства биологических тканей и жидкостей;

- характеристики физических факторов (лечебных, климатических, производственных), оказывающих воздействие на организм и биофизические механизмы такого воздействия;

назначение, основы устройства и практического использования медицинской аппаратуры, технику безопасности при работе с ней;
смысл основных математических понятий, которые используются при количественном описании медико-биологических процессов;

Студент должен уметь:

пользоваться основными измерительными приборами;
работать на физической (электронной) медицинской аппаратуре, представленной в лабораторном практикуме;
обрабатывать результаты измерений;

Студент должен приобрести навыки:

освоить методы определения различных физических и механических характеристик биологических объектов;
практически использовать некоторые образцы лечебной и диагностической аппаратуры.

Примерный тематический план

Наименование раздела (темы)	Количество аудиторных часов
Наименование раздела (темы)	лекции	лабораторные
1. Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных	-	5
1.1. Элементы дифференциального и интегрального исчисления	-	3
1.2. Элементы теории ошибок	-	2
2. Основы биомеханики с элементами материаловедения в стоматологии	6	11
2.1. Основные понятия и исходные положения механики материалов	1	-
2.2. Методы определения механических свойств материалов	2	-
2.3. Определение модуля упругости костной ткани и стоматологических материалов по изгибу	-	2
2.4. Определение макротвёрдости материалов	-	2
2.5. Определение микротвёрдости материалов	-	2
2.6. Элементы биомеханики зубочелюстной системы	2	-
2.7.Особенности деформации костной ткани, кожи, периодонта	-	3
2.8. Физические характеристики стоматологических материалов и тканей зуба	1	-
2.9. Определение термического коэффициента линейного расширения стоматологических материалов	-	2
3. Механические колебательные и волновые процессы. Акустика	3	4
3.1. Механические колебания и волны. Энергетические характеристики волны	1	-
3.2. Акустика. Воздействие акустических полей на слуховой аппарат врача-стоматолога	2	-
3.3. Снятие спектральной характеристики уха на пороге слышимости	-	2
3.4. Клиническое использование ультразвуковых методов исследования и воздействия	-	2
4. Биореология. Физические основы гидро- и гемодинамики	3	6
4.1. Основные понятия гидродинамики	1	-
4.2. Методы определения вязкости жидкостей	-	2
4.3. Биореология. Физические основы гемодинамики	2	-
4.4. Применение уравнения Бернулли для анализа кровотока		2
4.5. Адгезия. Её характеристики и учёт в стоматологии	-	2
5. Физические процессы в биологических мембранах	2	2
5.1. Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны	1	-
5.2. Биоэлектрические (мембранные) потенциалы	1	-
5.3. Распространение потенциала действия по нервным волокнам	-	2
6. Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования	4	14
6.1. Физические основы электрографии тканей и органов	1	-
6.2. Электростимуляция тканей и органов	1	-
6.3. Общая схема регистрации и передачи медицинских данных, характеристики электромедицинской аппаратуры	-	2
6.4. Изучение электрокардиографа, понятие о магнитокардиографии	-	2
6.5. Знакомство с аппаратами для электростимуляции	-	2
6.6. Термоэлектрические методы измерения температуры	-	2
6.7. Усиление биоэлектрических сигналов	-	2
6.8. Первичные механизмы действия постоянного и переменного тока на живую ткань	1	-
6.9. Определение зависимости импеданса живой ткани от частоты переменного тока. Магнитные свойства тканей	-	2
6.10. Воздействие высокочастотных токов и полей на организм	1	-
6.11. Работа с высокочастотной электромедицинской аппаратурой	-	2
7. Оптические методы исследования и воздействия излучением оптического диапазона на биологические объекты. Элементы физики атомов и молекул	5	14
7.1. Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света	1	-
7.2. Поляризационные методы исследования биологических объектов	-	2
7.3. Рефрактометрия. Оптическая микроскопия	-	2
7.4. Тепловое излучение тел	1	-
7.5. Тепловое излучение тела человека. Клиническая термография. Теплоотдача организма	-	2
7.6. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Люминесценция	2	-
7.7. Изучение спектра поглощения крови	-	2
7.8. Фотоэлектроколориметрия	-	2
7.9. Вынужденное излучение. Лазеры	1	-
7.10. Лазеры в стоматологии	-	2
7.11. Спектральные характеристики стоматологических материалов, тканей зуба и полости рта	-	2
8. Ионизирующие излучения	1	7
8.1. Природа ионизирующих излучений. Тормозное рентгеновское излучение, его получение и спектральные характеристики. Понятие о характеристическом рентгеновском излучении	1	1
8.2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом	-	3
8.3. Использование рентгеновского излучения в медицине	-	3
Всего	24	63

Содержание программы по дисциплине

Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных

Элементы дифференциального и интегрального исчислении

Производная как мера скорости процесса. Градиенты. Неопределённый и определённый интегралы. Приёмы интегрирования.

Элементы теории ошибок

Прямые и косвенные измерения. Оценка точности полученного в опытах результата. Доверительная вероятность и доверительный интервал, относительная ошибка измерений.

Основы биомеханики с элементами материаловедения в стоматологии

Основные понятия и исходные положения механики материалов

Классификация стоматологических материалов и требования предъявляемые к ним. Основные механические свойства материалов, обеспечивающие эти требования: прочность, упругость, пластичность, хрупкость, твёрдость, ударная вязкость, усталость материалов, используемых в стоматологии.

Методы определения механических свойств материалов

Механические испытания материалов при статических и динамических нагрузках, получаемые при этом характеристики. Расчёт на прочность при растяжении и сжатии.

2.3. Определение модуля упругости костной ткани и стоматологических материалов по изгибу

Механические напряжения и деформации, закон Гука для разных видов деформации. Физический смысл модуля упругости (модуля Юнга). Методика его определения по изгибу.

2.4. Определение макротвёрдости материалов

Методы Бринелля и Рокквела. Метод Мооса. Системные и внесистемные единицы измерения твёрдости. Определение твердости эластомеров - метод Шора.

2.5. Определение микротвёрдости материалов

Твёрдость по Виккерсу и Кнуппу.

2.6. Элементы биомеханики зубочелюстной системы

Силы, моменты сил, напряжения и деформации в челюстно-лицевом аппарате человека.

2.7. Особенности деформации костной ткани, кожи, периодонта

Механические свойства компактного и губчатого вещества костной ткани, кожи. Распределение напряжений в периодонте при действии на зуб вертикальной силы.

2.8. Физические характеристики стоматологических материалов и тканей зуба

Температуры плавления и кипения, удельные теплоёмкости, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, термические коэффициенты линейного и объёмного расширения материалов.

2.9. Определение термического коэффициента линейного расширения стоматологических материалов

Физический смысл термического коэффициента линейного расширения, необходимость его учёта при выборе материала в восстановительной стоматологии.

Механические колебательные и волновые процессы. Акустика

3.1.Механические колебания и волны. Энергетические характеристики волны

Виды механических колебаний: гармонические, затухающие, вынужденные. Резонанс. Энергия гармонических колебаний. Механические волны. Уравнение волны. Поток энергии волны, интенсивность волны (плотность потока энергии).

3.2. Акустика. Воздействие акустических полей на слуховой аппарат врача-стоматолога

Классификация звуков. Физические и физиологические характеристики звука. Закон Фебера-Фехнера. Биофизические основы действия акустических полей на биологические объекты.

3.3. Снятие спектральной характеристики уха на пороге слышимости

Диаграмма слышимости. Аудиометрия.

3.4. Клиническое использование ультразвуковых методов исследования и воздействия

Получение и свойства ультразвука. Диагностическое, хирургическое и терапевтическое применение ультразвука. Ультразвуковая диагностика и терапия в стоматологии.

Биореология. Физические основы гидро- и гемодинамики

Основные понятия гидродинамики

Условие неразрывности струи. Идеальная жидкость, уравнение Бернулли. Формула Ньютона для силы внутреннего трения в жидкости. Вязкость жидкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Формула Пуазейля.

4.2. Методы определения вязкости жидкости

Методы Стокса, Оствальда, ротационный метод. Методика определения вязкости жидкости вискозиметром Оствальда.

4.3. Биореология. Физические основы гемодинамики

Реологические свойства стоматологических материалов, крови и плазмы крови. Распределение давления и скорости кровотока в сосудистой системе. Пульсовая волна. Работа и мощность сердца.

4.4. Применение уравнения Бернулли для анализа кровотока

Анализ процесса закупорки артерии и поведения аневризмы.

4.5. Адгезия. Её характеристики и учёт в стоматологии

Физические основы адгезии. Когезия и адсорбция как частные случаи адгезии. Требования предъявляемые к адгезивным стоматологическим материалам.

Физические процессы в биологических мембранах

5.1. Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны

Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны и его виды. Математическое описание пассивного транспорта. Активный транспорт ионов.

5.2. Биоэлектрические (мембранные) потенциалы

Мембранные потенциалы покоя. Механизм генерации потенциала действия. Рефрактерность.

5.3. Распространение потенциала действия по нервным волокнам

Локальные токи. Особенности распространения потенциала действия по безмиелиновому и миелинизированном волокну.

Электрические и магнитные явления в организме, электрические воздействия и методы исследования

6.1. Физические основы электрографии тканей и органов

Основные характеристики электрического поля. Электрический диполь. Электрокардиография. Дипольный эквивалентный электрический генератор сердца. Теория Эйнтховена. Электромиография, её применение в стоматологии.

6.2. Электростимуляция тканей и органов

Параметры импульсного сигнала и их физиологическое значение. Закон Дюбуа-Реймона. Уравнение Вейса-Лапика. Понятие о хронаксиметрии.

6.3. Общая схема регистрации и передачи медицинских данных, характеристики электромедицинской аппаратуры

Электроды, датчики, усилители и регистрирующие приборы, их виды и характеристики.

6.4. Изучение электрокардиографа, понятие о магнитокардиографии

Формирование электрокардиограммы, её вид. Блок-схема электрокардиографа. Регистрация и обработка электрокардиограмм. Собственные магнитные поля человека, магнитокардиография.

6.5. Знакомство с аппаратами для электростимуляции

Определение параметров импульсных сигналов, используемых при электростимуляции. Низкочастотная электродиагностика и электротерапия в стоматологии. Изучение аппарата амплипульс-терапии.

6.6. Термоэлектрические методы измерения температуры

Датчики температуры активного и пассивного типа. Градуировка термопары и термистора. Их использование для измерения температуры в камере пульпы во время изготовления провизорных протезов.

6.7. Усиление биоэлектрических сигналов

Определение частотной и амплитудной характеристик усилителя напряжения. Определение полосы пропускания и динамического диапазона усилителя. Принцип работы дифференциального усилителя напряжений.

6.8. Первичные механизмы действия постоянного и переменного тока на живую ткань

Проводимость электролитов. Закон Ома в дифференциальной форме. Гальванизация. Лечебный электрофорез. Омическое сопротивление, индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока. Импеданс цепи. Эквивалентная схема живой ткани. Реография как диагностический метод.

6.9. Определение зависимости импеданса живой ткани от частоты переменного тока. Магнитные свойства тканей

Импеданс живой ткани, его зависимость от частоты. Оценка жизнестойкости тканей. Понятие о реопарадонтографии. Особенности магнитных свойств живой ткани.

6.10. Воздействие высокочастотных токов и полей на организм

Механизмы высокочастотного воздействия. Тепловые и нетепловые эффекты. Электрохирургия, индуктотермия, УВЧ-терпия, СМВ- и ДМВ-терапия. Местная дарсонвализация, КВЧ-терапия.

6.11. Работа с высокочастотной электромедицинской аппаратурой

Аппараты местной дарсонвализации, УВЧ-терапии и др.. Правила электробезопасности при работе с медицинской аппаратурой. Терапевтический контур.

Оптические методы исследования и воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты. Элементы физики атомов и молекул

7.1. Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света

Общие свойства электромагнитных волн. Естественный и поляризованный свет. Методы получения поляризованного света. Закон Малюса.

7.2. Поляризационные методы исследования биологических объектов

Оптически активные вещества. Вращение плоскости поляризации. Определение концентрации оптически активных веществ с помощью поляриметра. Спектрополяриметрия. Фотоупругость в стоматологии.

7.3. Рефрактометрия. Оптическая микроскопия

Измерение показателя преломления раствора с помощью рефрактометра. Определение концентрации раствора по его показателю преломления. Явление полного внутреннего отражения. Волоконная оптика и её применение в медицине.

Ход лучей в микроскопе, увеличение микроскопа, предел его разрешения Понятие об электронном и зондовом микроскопах. Определение размеров микрообъекта с помощью оптического микроскопа.

7.4. Тепловое излучение тел

Характеристики и законы теплового излучения. Энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости, монохроматический коэффициент поглощения. Абсолютно чёрное тело, серое тело, другие тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Формула Планка.

7.5. Тепловое излучение тела человека Клиническая термография. Теплоотдача организма

Регистрация распределения температур поверхности тела человека с помощью тепловизора. Диагностический анализ полученных термограмм. Процессы теплообмена тела человека с окружающей средой.

7.6. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Люминесценция

Механизм образования спектров излучения и поглощения атомов и молекул. Спектральные приборы, их классификация. Спектральный анализ в медицине. Люминесценция, её классификация, характеристики и законы.

7.7. Изучение спектра поглощения крови

Градуировка спектроскопа. Регистрация и расшифровка спектра поглощения крови.

7.8. Фотоэлектроколориметрия

Поглощение света и его законы (закон Бугера, закон Бугера-Ламберта-Бера). Коэффициент пропускания, оптическая плотность. Принцип работы фотоэлектроколориметра (ФЭКа). Определение концентрации поглощающего свет раствора с помощью этого прибора.

7.9. Вынужденное излучение. Лазеры

Принцип работы лазера. Классификация лазеров. Особенности лазерного излучения.

7.10. Лазеры в стоматологии

Лазерная терапия и хирургия в стоматологии.

7.11. Спектральные характеристики стоматологических материалов, тканей зуба и полости рта

Использование спектров отражения, поглощения и люминесценции для решения диагностических задач в стоматологии.

Ионизирующие излучения

8.1. Природа ионизирующих излучений. Тормозное рентгеновское излучение, его получение и спектральные характеристики. Понятие о характеристическом рентгеновском излучении

Виды ионизирующих излучений. Получение тормозного рентгеновского излучения, его спектральные характеристики. Регулировка жёсткости и интенсивности рентгеновского излучения. Характеристическое рентгеновское излучение. Его получение, спектральные свойства.

8.2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

Когерентное рассеяние, фотоэффект, эффект Комптона. Закон ослабления рентгеновского излучения. Слой половинного ослабления.

8.3. Использование рентгеновского излучения в медицине

Рентгенодиагностика и рентгенотерапия. Понятие о компьютерной рентгеновской томографии. Видеографы (аппараты с цифровой обработкой рентгеновского изображения) в современной стоматологии. Защита от рентгеновского излучения.

Информационная часть

Литература

Основная

Баранов, А.П. Медицинская и биологическая физика: учеб. пособие/ А.П. Баранов, М.Ф. Клименок. – Витебск : ВГМУ, 2003. – 332 с.
Биофизика :учебник для вузов / В.Ф.Антонов [и др.]. – 3-е изд., испр. и доп. – М. : ВЛАДОС, 2006. – 288 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.
Маркович, В.Л. Курс лекций по медицинской и биологической физике для стоматологических факультетов: учеб. пособие / В.Л.Маркович. – Витебск, 2003. – 180 с.
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.
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

Давид, Р. Введение в биофизику /Р.Давид; пер. с франц. – М. : Мир, 1982. – 180 с.
Копейкин, В.Н. Зубопротезная техника: учеб. пособие для вузов / В.Н.Копейкин, Л.М.Демнер. – М. : Триада-Х, 1998. – 400 с.
Кортуков, Е.В. Основы материаловедения: учеб. пособие для вузов / Е.В.Кортуков, Ю.К.Павлов, B.C.Воеводский. – М. : Выш. школа, 1998. – 215 с.
Наумович, С.А. Биомеханика системы зуб-периодонт / С.А.Наумович, А.Е.Крушевский. – Минск : Экономические технологии, 2000. – 132 с.
Соснин, Г.И. Бюгельные протезы / Г.И.Соснин. – Минск : Наука и техника, 1981. – 343 с.
Федорова, В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилиталогии: лекции и семинары / В.Н.Федорова, Л.А.Степанова. – М : Физматлит, 2005. – 622 с.

Примерный перечень контрольных работ

Физико-механические свойства материалов используемых в стоматологии.
Воздействия на организм электрических, магнитных и электромагнитных полей.
Оптические методы исследования в медицине.

Blog

Составители: Н. И. Инсарова

Содержание

Содержание программы по дисциплине

7.4. Тепловое излучение тел

Информационная часть