Физика в медицинском вузе. Учебно-методическое пособие

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЧИТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

А.Н. Бирюкова

ФИЗИКА В МЕДИЦИНСКОМ ВУЗЕ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ЧИТА − 2012

УДК: 378.14:53 ББК: 22.3 Б 64

Бирюкова А.Н. Физика в медицинском вузе: учебно-методическое пособие / А.Н.Бирюкова; под ред. С.И. Десненко. – Чита : ИИЦ ЧГМА, 2012. − 90 с.

Учебно-методическое пособие содержит характеристику физической составляющей дисциплины «физика, математика» в медицинском вузе (в соответствии с ФГОС ВПО 3-го поколения по специальностям: «Лечебное дело» (060101), «Педиатрия» (060103), «Стоматология» (060201). В пособии приведены примеры физических задач и заданий профессионально ориентированного характера, направленные на освоение профессионально ориентированных вопросов, рассматриваемых в рамках физической составляющей дисциплины «физика, математика». В содержании физических задач и заданий профессионально ориентированного характера представлены: специфика методов определения физических величин в медицине; специфика физических явлений и процессов в медицинской практике; специфика функционирования медицинских (физических) приборов; особенности применения в медицине физических явлений, процессов, приборов. В приложении к пособию представлены некоторые расчетные формулы, глоссарий основных терминов и другая дополнительная информация, которая может быть использована в процессе решения задач.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов медицинского вуза и позволит им более качественно подготовиться к практическим, лабораторным занятиям, поможет в процессе самостоятельной работы по дисциплине «физика, математика».

© ИИЦ ЧГМА © Бирюкова А.Н. © ЧГМА, 2012

2

Оглавление

3

Введение

Профессия врача всегда занимала и будет занимать особое место среди любых других профессий человека. С незапамятных времен медицина использует результаты теоретических и экспериментальных достижений в области физики. Как известно, в основе ряда физиологических процессов лежат общие физические закономерности. Физика позволяет учитывать физико-химическую природу жизненных явлений. Многие диагностические методы, а также методы лечения основаны на применении физических принципов. Большинство медицинских приборов по своей конструкции представляют собой физические приборы. Понимание физики микропроцессов является важным и необходимым условием эффективной деятельности врачаспециалиста, что связано, в том числе, и с правильной оценкой состояния организма человека, природой ряда заболеваний, действия лекарственных средств и т.д. Современный врач должен уметь применять физические знания в своей практической профессиональной деятельности с целью оказания максимально гуманной помощи пациенту. Физика вооружает врача знанием основ физических и биофизических методов исследования, диагностики и лечения больных, весьма распространенных в современной клинике, равно как и знанием принципов устройства соответствующих приборов и аппаратов. Таким образом, физика имеет исключительно важное значение для медицины в целом, а также для становления будущего врача-специалиста.

В медицинских вузах изучается соответствующая дисциплина «физика, математика». В целом, курс физики в медицинском вузе имеет определенную специфику, обусловленную ярко выраженной профессионально ориентированной направленностью.

4

Учебно-методическое пособие «Физика в медицинском вузе» включает характеристику основных специфических особенностей курса физики в медицинском вузе, описание классификации профессионально ориентированных вопросов курса физики в медицинском вузе, классификаций физических задач и заданий профессионально ориентированного характера по курсу физики в медицинском вузе, а также примеры физических задач и заданий профессионально ориентированного характера по данному курсу.

В приложении представлены некоторые расчетные формулы, справочные данные, глоссарий основных терминов и другая дополнительная информация, которая может быть использована в процессе решения задач, подготовки студентов-медиков к занятиям по курсу физики в медицинском вузе. Учебно-методическое пособие содержит 25 таблиц и 26 рисунков.

5

1. Специфика физики в медицинском вузе

Дисциплина «физика, математика» включает следующие основные разделы: 1) основы математического анализа; 2) основы теории вероятностей и математической статистики; 3) механика жидкостей и газов, биомеханика, акустика; 4) процессы переноса в биологических системах, биоэлектрогенез; 5) электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды; 6) основы медицинской электроники; 7) оптика; 8) квантовая физика, ионизирующие излучения.

Как видно, данная дисциплина объединяет две составляющие:

математическую составляющую (1,2 разделы) и физическую

составляющую (разделы 3-8). В настоящем пособии будет рассматриваться физическая составляющую дисциплины «физика, математика», однако основные математические закономерности, выявляемые при изучении первых разделов данной дисциплины (основы математического анализа, основы теории вероятности и математической статистики), также эффективно используются при изучении основных физических законов и закономерностей, количественной характеристики физических параметров, их применения в медицинской практике и т.п.

Междисциплинарные связи основных разделов дисциплины «физика, математика» с рядом профильных дисциплин показаны на рис.1.

Не смотря на то, что физика в медицинских вузах не является профилирующей дисциплиной, она необходима и важна для дальнейшей профессиональной деятельности будущего специалиста медицинского профиля. Содержание курса физики в медицинских вузах отличается своей уникальностью, связью с современной медициной, с особенностями функционирования организма человека и т.п., имеет ярко выраженный профессионально ориентированный характер.

6

Рис.1. Междисциплинарные связи дисциплины «физика, математика» с основными обеспечиваемыми (последующими) профильными дисциплинам

В целом, основу курса физики в медицинском вузе составляют разделы общей физики (например, акустика, оптика, квантовая физика), разделы прикладной физики, которые обращены к решению медицинских задач, элементы биофизики (физические явления в биологических системах, физико-химические основы процессов жизнедеятельности), технические вопросы (медицинская аппаратура, медицинская электроника и дозиметрия ионизирующих излучений) и т.п. В каждом из указанных разделов можно выделить профессионально ориентированные вопросы (далее ПОВ), изучение и решение которых необходимо для будущей профессиональной деятельности врача. Укажем некоторые вопросы, относящиеся к общей физике и профессионально ориентированные вопросы в рамках каждого из

7

основных разделов физической составляющей данной дисциплины, изучаемой студентами-медиками в медицинском вузе (табл.1).

Таблица 1

Основные вопросы, рассматриваемые в рамках физической составляющей дисциплины «физика, математика»

Физическая составляющая дисциплины «физика, математика»

8

Тепловое излучение.

Характеристики и законы теплового излучения. Спектр излучения чёрного тела. Излучение Солнца.

На основании материала, представленного в таблице 1, можно сделать следующие выводы:

−рассмотрение физических вопросов, относящихся к общей физике, является основой для изучения ПОВ (ньютоновские и неньютоновские жидкости -> кровь как неньютоновская жидкость; геометрическая оптика -> оптическая система глаза и т.д.);

−некоторые ПОВ посвящены специфике методов определения физических величин в медицинской практике (измерение доплеровского сдвига частот в медицине; субъективные

10