
- •Вопрос 1. Определение биофизики как науки, предмет и методы исследования. Основные разделы. Связь биофизики с другими естественными науками. Значение биофизики для медицины.
- •Вопрос 2. Современные представления о свете. Интерференция света. Условия интерференции света. Интерферометры: устройство, применение. Интерференционный микроскоп.
- •Вопрос 3. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Основы рентгеноструктурного анализа. Формула Вульфа-Бреггов.
- •Вопрос 4. Голография. Принципы получения и восстановления голограммы. Применение голографии в медицине.
- •Вопрос 5. Поляризация света. Двойное лучепреломление. Поляризационные устройства: Призма Николя, поляроиды.
- •Вопрос 6. Оптическая активность веществ. Устройство и принцип действия поляриметра-сахариметра. Дисперсия оптической активности. Закон Био. Поляризационный микроскоп.
- •Вопрос 7. Геометрическая оптика. Аберрация линз и способы ее устранения.
- •Вопрос 8. Полное внутреннее отражение света от границы раздела двух сред. Рефрактометрия. Волоконные световоды: устройство, принцип действия, использование в медицине.
- •Вопрос 9. Оптически система глаза. Аккомодация и разрешающая способность зрения. Аномалии рефракции зрения (миопия, гиперметропия, пресбкопия, астигматизм). Происхождение и их коррекция.
- •Вопрос 10. Информационно-биологические процессы. Первичный механизм зрения. Ретиналь. Цикл превращения родопсина.
- •Вопрос 11. Адаптация зрения. Закон Вебера-Фехнера. Амплитудная характеристика зрения. Основные м вспомогательные механизмы адаптации.
- •Вопрос 12. Оптический микроскоп: устройство, увеличение, разрешение. Формула Аббе. Ультрафиолетовый микроскоп: устройство, принцип действия, преимущества. Иммерсионные системы.
- •Вопрос 13. Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Формула де Бройля. Электростатическая линза. Электронный микроскоп (устройство, увеличение, предел разрешения) и его применение в медицине.
- •Вопрос 14. Тепловое излучение тел и его основные характеристики. Понятие об абсолютно чёрном и сером телах. Закон Кирхгофа.
- •Вопрос 15. Законы Стефана-Больцмана. Излучение тела человека. Тепловизор: принцип действия и использование в диагностических целях.
- •Вопрос 16. Первичные стадии фотобиологических процессов. Излучение м поглощение энергия атомами и молекулами. Полная энергия молекулы. Спектр поглощения.
- •Вопрос 17. Пути использования молекулой энергии поглощённого кванта. Люминесценция. Правило Стокса. Механизм миграция энергии.
- •Вопрос 18. Первичные и вторичные фотохимические реакции.
- •Вопрос 19. Спектр действия фотобиологических процессов. Механизм бактериостатического и бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей.
- •Вопрос 20. Механизм канцерогенного действия уфл и инактивации ферментов.
- •Вопрос 21. Закон Бугера - Ламберта - Бера. Спектрофотометрия, микроспектрофотометрия.
- •Вопрос 24. Применение рентгеновского излучения в медицине: рентгеноскопия, рентгенография, компьютерная томография. Физические основы этих методов. Рентгенотерапия.
- •Вопрос 25. Радиоактивность. Основном закон радиоактивного распада. Альфа-, бета-, и гамма - распад атомных ядер.
- •Вопрос 26. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Ионизационные потери. Проникающая способность.
- •Вопрос 27. Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощённая и эквивалентная дозы. Коэффициент качества. Летальная и полулетальная дозы.
- •Вопрос 28. Использование радионуклидов в медицине. Радиодиагностика. Лучевая терапия. Аппарат гамма-терапии. Активационный анализ. Сканирование.
- •Вопрос 29. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм. Основные стадии развития лучевой болезни. Принципы химической защиты от ионизирующего излучения.
- •Вопрос 30. Источники когерентного излучения. Индуцированное излучение. Устройство и принцип действия рубинового лазера. Использование лазерного излучения в медицине.
- •Вопрос 31. Основные режимы работы лазера. Импульсная мощность лазера. Механизм термического, ионизирующего к ударного действия лазерного излучения на организм.
- •Вопрос 32. Биофизические основы термического, механического и химического действия ультразвука на клетки и ткани организма. Механизм кавитации.
- •Вопрос 33. Использование уз в диагностике и лечении. Эхолокация. Допплерография. Ультразвуковая физиотерапия.
- •Вопрос 35. Механизм действия постоянного магнитного поля на организм. Механизм термического и атермического действия полей свч на организм.
- •Вопрос 36. Использование электромагнитных полей в физиотерапии (увч-терапия, диатермия, дарсонвализация). Механизм действия на организм.
- •Вопрос 37. Электрический импульс и импульсный ток. Виды импульсов. Дифференцирующие к интегрирующие цепи. Механизм действия импульсных токов на организм.
- •Вопрос 40. Биофизика слуха. Понятие о звукопроводящей и звуковоспринимающей системах уха. Гидродинамическая теории слуха. Физические основы звуковых методов исследования.
- •Вопрос 41. Структурная организация клетки. Принцип компартментатностн. Современные методы исследования биологических мембран. Структура мембран.
- •Вопрос 42. Субъединицы мембран. Синтез мембран. Течение мембран. Биологическая роль мембран. Клеточная проницаемость. Значение изучения клеточной проницаемости для медицины.
- •Вопрос 43. Диффузия. Концентрационный градиент. Законы Фика и Коллендера-Берлунда. Мембранный транспорт. Теория простой диффузии.
- •Вопрос 45. Теория активного транспорта веществ. Кинетика переноса калия м натрия. Работа активного перекоса ионов. Понятие об ионных каналах.
- •Вопрос 46. Происхождение мембранного потенциала. Роль активного транспорта ионов и доннановского равновесия в генезе потенциала покоя. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.
- •Вопрос 47. Изменение мембранного потенциала при раздражения. Возбудимость клетки. Понятие о локальном ответе. Критический уровень деполяризации. Механизм генерации потенциала действия.
- •Вопрос 48. Электрический диполь. Анализ электрического поля диполя в гомогенном объёмном проводнике.
- •Вопрос 49. Контактное и дистантное отведения биопотенциалов. Биполярное к униполярное отведения. Показания к применению разных видов отведения.
- •Вопрос 51. Электропроводность органов и тканей. Электронная, дипольиая, мембранная и электролитическая теория поляризации. Поляризационная ёмкость, её происхождение и диагностическая роль.
- •Вопрос 52. Импеданс тканей организма. Теория дисперсии импеданса. Эквивалентная электрическая схема тканей организма.
- •Вопрос 53. Оценка жизнеспособности тканей по частотной зависимости импеданса. Использование формулы Стокса для изучения молекулярной структуры тканей. Физические основы реографии.
- •Вопрос 54. Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, потенциал течения и седиметации. Происхождение электрокинетического потенциала - теория Дерягниа-Штерна.
- •Вопрос 55. Использование электрофореза в медицине. Электрофореграфия. Терапевтический электрофорез. Электрокинетический потенциал и иммунитет.
- •Вопрос 56. Биомеханика. Понятие о биокинематических цепях. Модели Гука, Ньютона, Кельвина-Фойгта.
- •Вопрос 57. Биомеханика дыхания. Механизмы вдоха и выдоха. Характеристики дыхательных сопротивлений. Принцип расчёта работы дыхания по pV-диаграмме.
- •Вопрос 58. Поверхностное натяжение биологических жидкостей. Сурфактанты и их роль в механизме расправления лёгочных альвеол. Рабочая характеристика альвеолы.
- •Вопрос 59. Эффективность дыхания. Рабочая характеристика дыхания. Причины падения эффективности дыхания при лёгочных заболеваниях.
- •Вопрос 61. Биомеханика сердца. Трехкомпонентная модель мышцы. Напряжение миокарда. Зависимость напряжения от деформации.
- •Вопрос 62. Биомеханика сердца. Сила миокарда. Закон Франка-Стерлинга. Принципы расчёта работы и мощности сердца. PV-диаграмма.
- •Вопрос 63. Эффективность сердца. Рабочая характеристика сердца. Роль предсердий.
- •Вопрос 64. Моделирование. Основные виды моделирования.
- •Вопрос 65. Информация. Количественная и качественная оценка информации. Теория игр.
- •Вопрос 66. Теория управления. Понятие о системе управления. Прямые и обратные связи.
- •Вопрос 67. Принципы работы системы автоматического регулирования (сар) с воздействием по рассогласованию (на примере регуляции кровяного артериального давления при кровопотере).
- •Вопрос 68. Принципы работы системы автоматического регулирования с воздействием по возмущению (на примере регуляция уровня кислорода в крови при экспериментальном закрытом пневмотораксе).
- •Вопрос 69. Процессы управления в биологических системах. Устойчивость н надежность систем автоматического регулирования. Принципы обеспечения высокой надежности биологических систем.
- •Вопрос 70. Нарушение процессов управления в организме. Кибернетический подход к этиологии и патогенезу заболеваний на примере развития рака легкого у курильщика.
- •Вопрос 71. Нарушение процессов управления в организме. Кибернетический подход к этиологии и патогенезу заболеваний на примере развития гипертонической болезни.
- •Вопрос 72. Причины диагностических ошибок врачей. Применение эвм в диагностике. Диагностические системы: «врач-больной», «врач-эвм», «больной-врач-эвм».
- •Вопрос 73. Применение эвм в лечебном процессе. Исовк. Автоматизация лечебного процесса. Понятие об асу. Структура "асу-Здравоохранение", "асу-больница", "асу-аптека".
- •Вопрос 74. Понятие о медицинской электронике. Классификация медицинской аппаратуры. Основные направления в развитии медицинской аппаратуры.
- •Вопрос 76. Характеристика защиты электромедицинской аппаратуры (основные степени и классы защиты от поражения электрическим током).
- •Вопрос 77. Надёжность медицинской аппаратуры. Основные категории надёжности. Классификация медицинской аппаратуры по надёжности.
- •Вопрос 78. Блок-схема диагностического прибора, работающего в масштабе реального времени. Назначение отдельных блоков.
- •Вопрос 79. Средства съёма медицинской информации. Классификация, основные требования.
- •Вопрос 80. Классификация медицинских параметров.
- •Вопрос 81. Электроды. Основные требования к электродам. Классификация.
- •Вопрос 82. Датчики медико-биологической информации.
- •Вопрос 83. Физические принципы работы термисторных, термоэлектрических, пьезоэлектрических, тензорезисторных, индуктивных, емкостных и индукционных датчиков.
- •Вопрос 84. Основные метрологические характеристики датчиков и методы их определения.
- •Вопрос 85. Устройство и принцип действия датчиков температуры (термисторный и термоэлектрический датчики).
- •Вопрос 86. Устройство и принцип действии датчиков параметров сердечно-сосудистой системы (пьезодатчик и микрофонный датчик).
- •Вопрос 87. Устройство и принцип действия датчиков параметров сердечно-сосудистой системы (датчик для измерения давления в периферических артериях, датчик для прямого измерения давления крови).
- •Вопрос 88. Устройство и принцип действия датчиков параметров системы дыхания (контактный датчик, датчик из углеродистой резины, турбинный датчик, датчик оксигемографа).
- •Вопрос 89. Датчики тканевого обмена веществ (катионочувствительный и микроспектрофотометрмческий датчики).
- •Вопрос 90. Виды физиологических сигналов и их характеристики. Назначение усилителя биоэлектрических сигналов. Основные требования к усилителям.
- •Вопрос 91. Основные метрологические характеристики усилителей и методы их определения. Искажения в усилителях.
- •Вопрос 92. Устройство и принцип действия транзистора. Обозначение транзисторов на схемах.
- •Вопрос 93. Схема усилительного каскада на транзисторе. Назначение отдельных элементов усилительного каскада. Многокаскадное усиление.
- •Вопрос 94. Устройства отображения и регистрации информации. Основные требовании. Классификации.
- •Вопрос 95. Классификация аналоговых уор. Устройство, принцип действия и метрологические характеристики различных аналоговых уор.
- •Вопрос 96. Метрологические характеристики аналоговых уор и методы их определения.
- •Вопрос 97. Дискретные уор. Классификация, устройство, принцип действия и метрологические характеристики различных уор.
- •Вопрос 98. Комбинированные уор. Классификация, устройство, принцип действия, метрологические характеристики различных уор.
- •Вопрос 99. Системы обработки медико-биологической информации. Основные требования, способы обработки. Классификация автоматических методов обработки.
- •Вопрос 100. Назначение, блок-схема, принципиальная схема и принцип действия аналогового интегратора.
- •Вопрос 101. Назначение, блок схема, принципиальная схема и принцип действия дискретного интегратора.
- •Вопрос 102. Частотные анализаторы (электрические фильтры). Метрологические характеристики, классификация.
- •Вопрос 103. Устройство к принцип действия пассивного электрического фильтра. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра. Методика поиска полосы прозрачности фильтра.
- •Вопрос 104. Специальные методы обработки информации.
Вопрос 96. Метрологические характеристики аналоговых уор и методы их определения.
Метрологические характеристики УОР определяются по их амплитудной и частотной характеристикам.
1. Амплитудная характеристика - график зависимости амплитуды записи L от напряжения на входе регистратора Uвх при постоянной частоте отображаемого или регистрируемого сигнала: L = f(Uвх) при v = const.
На амплитудной характеристике буквами отмечен линейный участок (АВ).
По амплитудной характеристике можно определить:
а) динамический диапазон m = Uвх max / Uвх min,
б) чувствительность УОР на линейном участке АВ: g =ΔL /ΔUвх.
2. Частотная характеристика УОР - график зависимости амплитуды записи L от частоты отображаемого или регистрируемого сигнала v при постоянном напряжении на входе УОР: L = f(v) при Uвх = const.
По частотной характеристике можно определить частотный диапазон УОР на уровне затухания 3 дб.
0-vв - частотный диапазон.
Литература: лекции.
Вопрос 97. Дискретные уор. Классификация, устройство, принцип действия и метрологические характеристики различных уор.
Дискретные УОР поставляют информацию периодически и выдают информацию в обработанном виде.
Цифровые индикаторы: оптические, газоразрядные, электролюминесцентные, на жидких кристаллах:
1) оптические - проецируют знаки по волоконной оптике на матовый экран;
2) газоразрядные индикаторы - газонаполненный стеклянный баллон, имеющий один анод и множество катодов в виде цифр. При подаче напряжения между катодом и анодом в баллоне возникает газовый разряд, имеющий форму катода. Управляются специальными электронными схемами;
3) электролюминесцентные - цифры (знаки) образуются за счет высвечивания отдельных полосок или точечных знаков, набранных в виде матриц. Под действием приложенного напряжения происходит свечение люминофора. Цвет зависит от природы люминофора;
4) жидкокристаллические индикаторы - под действием электрического поля происходит переориентация кристаллов, и они становятся видимыми.
Сигнализирующие устройства: звуковые и световые. Они применяются для сигнализации о выходе контролируемого параметра за установленные пределы или о наличии аварийной ситуации.
Принтеры.
Основные требования к принтерам: малые габариты, высокое качество печати, цветная печать, многообразие шрифтов, много копий, низкая стоимость. Остановимся на устройстве некоторых принтеров:
а) литерные - электрические пишущие машинки, управляемые ЦВМ, например, «Консул» - 10 знаков в секунду;
6) матричные (мозаичные) - в них изображение формируется из множества точек, оставляемых ударами тупых иголочек по красящей ленте. Таких иголочек до 48 штук. Выводят алфавитно-цифровую и графическую информацию. Скорость вывода информации до 150 знаков в секунду;
в) пьезоэлектрические (дискретного действия) - переменное напряжение вызывает периодическое сжатие - расслабление пьезокристалла, что вызывает разрежение-сжатие в камере, и чернила при этом то засасываются, то выбрасываются на бумагу. Пишущий узел управляется ЦВМ. Скорость записи до 100 знаков в секунду;
г) принтеры непрерывного действия (струйные) - жидкая краска тонкой непрерывной струёй, фактически мелкими каплями, выдавливается из емкости в сторону бумаги. Летящие капельки отклоняются
электрическим полем, которое управляется с помощью ЦВМ. Скорость записи до 100 знаков в секунду.
Недостаток: необходимо время для высыхания краски после завершения печати;
д) ленточные принтеры - представляют собой быстро движущуюся ленту с литерными знаками. В устройстве имеются электромагнитные молоточки, при срабатывании которых через красящую ленту на бумаге набирается строка. Далее бумага продергивается и набирается новая строка и т.д. Управляется с помощью ЦВМ. Скорость записи 20 - 25 строк/сек;
е) феррографические принтеры – имеют быстро вращающийся барабан с магнитным покрытием и ряд магнитных головок, на которые подается полезный сигнал. Барабан намагничивается. В местах намагничивания осаждается магнитная краска, которая в дальнейшем прижимным роликом вдавливается в бумагу. При этом достигается высокое разрешение печати (до 70-90 точек на 1 мм) и высокая скорость печати (до 600 страниц в минуту).
Плоттеры (графопостроители): однокоординатные (барабанные) и двухкоординатные (планшетные).
В двухкоординатных плоттерах предусмотрено движение пишущего узла в двух координатах.
В однокоординатных плоттерах предусмотрено движение пишущего узла в одном направлении. Вторую координату задает бумага на барабане с возможностью возвратно-поступательного движения.
Системы вывода речевой информации. В компьютере имеется словарь. Из него выбираются слова и с помощью синтезаторов выдается речь.
Литература: лекция.