Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Физика в медицинском вузе. Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

969 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 97 8 9 > Следующая >>>

напряжения в рентгеновской трубке? Проанализируйте процессы, которые происходят при изменении силы тока, при изменении напряжения.

394.Объясните, почему для получения более жестких рентгеновских лучей повышают анодное напряжение на трубке.

395.Изменится ли «жесткость» рентгеновских лучей, если изменить накал катода в рентгеновской трубке? Ответ поясните.

396.Зависит ли степень поглощения рентгеновских лучей от химического состава, толщины исследуемого образца и длины волны рентгеновского излучения?

397.Поясните, почему по дозе, измеренной в воздухе, для рентгеновского и

γ-излучения можно примерно судить об энергии, поглощенной тканями организма.

398.Объясните, почему при глубинных облучениях организма на пути рентгеновских лучей ставят фильтры.

399.Охарактеризуйте современные средства защиты от вредного воздействия рентгеновского излучения, используемые в медицине.

400.(ТВОРЧ) Предложите свои усовершенствования методов и средств защиты от ионизирующего излучения.

Рекомендуемая литература:

Основная:

1.Антонов В.Ф. Физика и биофизика: курс лекций для студ. мед. вузов / В.Ф. Антонов, А.В. Коржуев. – М. : ГЭОТАР – Медиа, 2006. – 236 с.

2.Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. – М. : Дрофа, 2003. – 560 с.

3.Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии. Лекции и семинары: учебное пособие / В.Н. Федорова, Л.А. Степанова. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 624 с.

Дополнительная:

4.Ильич Г.К. Медицинская и биологическая физика: колебания и волны, акустика, гемодинамика: учебное пособие для студентов медицинских ВУЗов / Г.К. Ильич. – Минск: МГМИ, 2000. – 90 с.

5.Кузнецов А.Н. Биофизика электромагнитных воздействий (основы дозиметрии) / А.Н. Кузнецов. – М. : Энергоатомиздат, 1994. – 256 с.

6.Ливенцев Н.М. Электромедицинская аппаратура / Н.М. Ливенцев, А.Р. Ливенсон. – М. : Медицина, 1974. – 335 с.

7.Лукомский И.В. Физиотерапия. Лечебная физкультура. Массаж : учеб. пособие / И.В. Лукомский, Э.Э. Стэх, В.С. Улащик; под ред. В.С. Улащика. – Минск : Высшая школа, 1998. – 335 с.

8.Пономаренко Г.Н. Биофизические основы физиотерапии / Г.Н. Пономаренко, И.И. Турковский. – М. : Медицина, 2006. – 176 с.

9.Трубецкова С.В. Физика. Ч.7,8. Колебания и волны. Геометрическая и волновая оптика. Вопросы – ответы. Задачи – решения: учебное пособие / С.В. Трубецкова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 304 с.

Приложения Приложение 1. Физическая величина: определение, виды, измерение

Под физической величиной Л.Р. Стоцкий1 понимает характеристику физических объектов или явлений материального мира, общую в качественном отношении множеству объектов или явлений, но индивидуальную для каждого из них в количественном отношении. Физическая величина представляет собой либо обобщенное понятие (длина, площадь, масса, вес, сила электрического тока и т.д.), либо конкретную величину – индивидуальную характеристику конкретного объекта или явления (масса данного вольтметра, вместимость данного сосуда). Ученый выделяет несколько основных видов физической величины, представленные на рисунке 20.

Физическая величина

РАЗМЕРНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ		БЕЗРАЗМЕРНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ
ВЕЛИЧИНА-		ВЕЛИЧИНА-
Физическая величина, в размерности		Физическая величина, в размерности
которой хотя бы один из показателей		которой все показатели размерности
размерности не равен нулю		равны нулю (например, относительная
(например, плотность)		плотность)
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
определяется как отношение
двух величин одной и той же		ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ
природы (например,		ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ
природы (например,		ВЕЛИЧИНА определяется как
относительное удлинение,		ВЕЛИЧИНА определяется как
относительное удлинение,		логарифм относительной величины
коэффициент преломления)		логарифм относительной величины
коэффициент преломления)		(например, уровень звукового давления,
		частотный интервал)

Рис. 20. Виды физических величин

Под значением конкретной физической величины, по мнению автора,

следует понимать ее оценку, выражаемую произведением отвлеченного числа на принятую для данной физической величины единицу. Значение конкретной физической величины может быть представлено формулой X={X}*[X], где Х- значение конкретной физической величины, {X}-отвлеченное число, называемое числовым значением величины, [X] – принятая единица физической величины.

Под измерением физической величины исследователь понимают последовательность операций, выполняемых опытным путем при помощи технических средств, специально предназначенных для этой цели, по нахождению с известной точностью значения физической величины, характеризующей исследуемый объект или явление. Автор рассматривает несколько видов измерений физической величины (Рис.21.).

1 Стоцкий Л.Р. Физические величины и их единицы : справ. для учителя / Л.Р. Стоцкий. – М. : Просвещение, 1984. – 239 с.

СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ-	ДИНАМИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ-
измерение постоянной или мало	ДИНАМИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ-
изменяющейся физической величины	измерение переменной во времени
(например, измерение размеров	физической величины (например,
физического объекта, постоянного	измерения вибраций,
давления манометром)	импульсирующих давлений)

Виды измерений физических величин

ПРЯМОЕ	КОСВЕННОЕ	СОВМЕСТНОЕ	СОВОКУПНОЕ
ИЗМЕРЕНИЕ-	ИЗМЕРЕНИЕ-	ИЗМЕРЕНИЕ-	ИЗМЕРЕНИЕ-
измерение	измерение	измерение	измерение
физической	физической	физической	нескольких
величины, при	величины, при	величины,	одноименных
котором	котором	состоящее из	физических
входной	искомое	прямых измерений	величин,
измерительный	значение	нескольких	состоящее из
сигнал уже	вычисляют с	физических	прямых
содержит	помощью	величин в	измерений
информацию	известной	изменяющихся	различных
об измеряемой	зависимости	условиях и	сочетаний этих
физической	между искомой	последующего	величин.
величине	величиной и	нахождения	(например,
(например,	величинами,	зависимости между	определение
измерение	подвергаемыми	этими величинами	масс отдельных
температуры	прямым	(например,	гирь по
объекта	измерениям	определение	известному
термометром)	(например,	температурной	значению массы
	определение	зависимости эл.	одной гири и
	объема тела по	сопротивления	разности масс
	прямым	путем его	нескольких
	измерениям его	измерения при	целесообразно
	геометрических	различных	выбранных
	размеров)	температурах)	сочетаний гирь)

Рис. 21. Виды измерений физических величин

Средством измерений Л.Р. Стоцкий называет техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. Важнейшими из этих средств являются МЕРЫ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ и ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (Рис.22).

Л.Ю. Волковыский2 считает, что определение физической величины имеет две стороны, и его формулировка требует рассмотрения следующих двух вопросов:

1. Необходимо рассмотреть физическое понятие как характеристику данного объекта или процесса, указать, какой объект и какие именно его свойства характеризует вводимое понятие;

2 Волковыский Р.Ю. Определение физических понятий и величин: пособие для учителей / Р.Ю. Волковыский. – М. : Просвещение, 1976. – 48 с.

2. Необходимо указать, как можно измерить или вычислить определяемую величину.

В большинстве случаев, как утверждает ученый, обе стороны физического определения – качественная и количественная – тесно связаны друг с другом, и в количественном определении достаточно полно отражается и качественная сторона, физический смысл определения. Определение физической величины путем описания эксперимента (хотя бы мысленного) по измерению этой величины называется операциональным определением. Определение, являясь средством различения и отождествления изучаемых объектов, дают нам критерии принадлежности объекта к тому или иному классу.

МЕРА – средство измерения, предназначаемое для воспроизведения физической величины данного размера (например, магазин сопротивлений)


ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ		Средства измерения			ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
ПРЕОБРАЗОВА-		Средства измерения			ПРИБОРЫ – средство
ТЕЛИ – средство		физических величин			измерений,
измерений,					предназначенное для
предназначенное для					выработки сигнала
предназначенное для					выработки сигнала
выработки сигнала					измерительной
измерительной					информации в форме,
информации в форме,			Прямого		доступной для
удобной для			Прямого		непосредственного
передачи,			действия и		восприятия
дальнейшего			сравнения		наблюдателем
преобразования и
(или) хранения, но не
поддающейся		Аналоговые		Цифровые
непосредственному		Аналоговые		Цифровые
восприятию
наблюдателем
	Показывающие			Типы измерительных приборов
	Показывающие			Типы измерительных приборов

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ,			Регистрирующие
ПЕРЕДАЮЩИЕ (например,
индуктивный или пневматический					Суммирующие
передающий измерительный			Самопищущие		Суммирующие
передающий измерительный
преобразователь тока)
преобразователь тока)			и печатающие
			и печатающие
ПЕРВИЧНЫЕ (например, термопара в цепи
термоэлектрического пирометра, диафрагма и др.)				Интегрирующие

Рис. 22. Основные средства измерения физической величины

Погрешность измерения (абсолютной, относительной) Л.Р. Стоцкий рассматривает как отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины, а точностью измерения называет качество измерений, отражающее близость результатов измерений истинному значению измеряемой величины. Она равна обратному значению модуля относительной погрешности. Чем меньше относительная погрешность, тем больше точность.

Приложение 2. Основные формулы

Таблица 3

Название

Формула

Пояснения

Механические колебания и волны. Звук

Частота колебаний,

ν′ =

V ±Vн

Vи и Vн- скорости наблюдателя и

воспринимаемая

источника упругой волны

наблюдателем

V Vи

относительно среды,

(эффект Доплера)

V - скорость распространения волны

в этой среде,

ν - частота испускаемых колебаний.

Верхние знаки соответствуют

встречному движению наблюдателя

и источника, нижние – движению в

противоположные стороны.

Доплеровский сдвиг

V0 - скорость движущегося тела, V -

частот

ν Д

скорость волны (ультразвука).

Формула получена в предположении

V V0

Связь

ρ - плотность среды, в которой

интенсивности звука

распространяется звук,

2ρV

(I) и звукового

V - скорость звука.

давления (p) для

плоской волны

Коэффициент

β = 4

V1ρ1 V2 ρ2

V1 иV2 - скорости звука в

проникновения

ρ1

соответствующих средах,

звука β при

ρ1 и ρ2 - величины плотностей сред,

переходе из одной

ρ2

V1ρ1 и V2 ρ2 - акустическое (волновое)

среды в другую

сопротивление сред.

(формула Релея)

Коэффициент

r =

V2 ρ2 −V1ρ1

отражения звука

(V2 ρ2 +V1ρ1 )2

r при переходе из

одной среды в

другую

Течение крови

Число Рейнольдса

Re = dυρ /η = dυ / a

d - диаметр сосуда,

η - динамическая вязкость,

a = η - кинематическая вязкость

Механическое

σ = p

r - радиус просвета сосуда,

напряжение стенки

h - толщина стенки сосуда,

кровеносного сосуда

p - кровяное давление в сосуде

Скорость

ρ - плотность крови,

v =

распространения

E - модуль Юнга.

2ρr

пульсовой волны в

крупных сосудах

Связь объемной Q и

Q =VкрS

S - площадь просвета сосуда

линейной

Vкр скоростей

кровотока в сосуде

Работа, которая

p - среднее давление, под которым

совершается левым

A =V0 p +

кровь выбрасывается в аорту, ρ -

желудочком сердца

плотность крови,

при каждом

V0 - ударный объем крови,

сокращении

V - скорость движения крови

Мембраны

Уравнение Фика

J - плотность потока

J = −D dx

диффундирующего вещества,

D - коэффициент диффузии,

dC - градиент концентрации.

Уравнение Теорелла

J = −CU dµ

µ - электрохимический потенциал,

U =

- подвижность (R-молярная

газовая постоянная)

Коэффициент

l - толщина мембраны,

проницаемости

= l

К - коэффициент распространения

мембраны для

вещества.

данного вещества

Характерное время

t0,5 = 0,693

V - объем клетки,

установления

S - площадь поверхности клеточной

равновесной

мембраны,

концентрации

p - коэффициент проницаемости

мембраны для данного вещества

Формула Нернста

∆ϕ = RT ln

∆ϕ - равновесный мембранный

потенциал,

C0 и Ci

- концентрации данного иона

снаружи и внутри клетки,

F - постоянная Фарадея,

Z - валентность иона

Уравнение

ϕM =

[K + ]0 + pNa [Na+ ]0 + pCl [Cl−]i

ϕM - мембранный

Гольдмана-

[K + ]

+ p

[Na+ ]+ p

[Cl−]

потенциал,

Ходжкина-Катца

PK, PNa, PCl -

проницаемость

мембраны для

соответствующих

ионов,

[K + ]0 , [Na+ ]0 ,

[Cl − ]0 -

концентрация

ионов снаружи

клетки,

[K + ]i , [Na+ ]i , [Cl − ]i

-концентрация этих

же ионов внутри

клетки,

Электродинамика

Плотность тока при

j = I

S-площадь электрода, I-сила тока

гальванизации

Вероятность

P(t)=

N(t)

N - число неиспортившихся за

безотказной работы

время t приборов,

электронного прибора

N0 - общее число изделий

Интенсивность отказа

λ = −

- число

отказов, N - общее

число работающих приборов.

Ndt

P(t) = e−λt

Коэффициент

β =

R-активное

сопротивление,

L-

затухания колебаний в

индуктивность контура

терапевтическом

контуре

Мощность тепловых

W = I 2 R

I - сила тока,

потерь

R - сопротивление тканей, по

которым проходит ток

Оптика

Связь между остротой

V =1 β

V - острота зрения,

зрения и наименьшим

β - наименьший угол зрения

углом зрения

Условие

2l *sin Θ = kλ

l - межплоскостное расстояние,

дифракционных

Θ - угол скольжения (угол между

максимумов при

отражающей плоскостью и

отражении

падающими лучами),

рентгеновских лучей от

k=1,2,3,…

кристалла (формула

Вульфа-Брэгга)

Формула линзы

F - фокусное расстояние линзы;

d - расстояние от источника света

до линзы;

f - расстояние от линзы до

изображения;

знак перед 1 F :

«+» - для собирающей,

«-» - для рассеивающей линзы;

Увеличение линзы ( Г′)

Г′ =

h - линейные размеры предмета;

H - соответствующие линейные

размеры изображения

Оптическая сила линзы

D = ±

Для

собирающей(+)

или

(D)

рассеивающей(-) линзы

Увеличение окуляра

Г1 =

L - расстояние наилучшего зрения,

оптического

F1 - фокусное расстояние окуляра

микроскопа

Увеличение объектива

Г2

l - оптическая длина тубуса

оптического

микроскопа,

микроскопа

F2 - фокусное расстояние

объектива микроскопа

Общее увеличение

Г = Г1 * Г2

l * L

оптического

F1 * F2

микроскопа

Предел разрешения

z = 0,5

= 0,5

λ - длина волны в вакууме,

микроскопа (при

n*sin(u 2)

n - показатель преломления среды,

отражении света от

находящейся между предметом и

объекта) при

линзой объектива,

наклонном падении

u - угловая апертура (угол между

света на объект

крайними лучами конического

светового пучка, входящего в

оптическую систему),

A = n*sin(u 2)- числовая

апертура.

Угол

В оптически

α =α0l

α0 - постоянная вращения

пово-

активном

(вращательная способность),

рота

веществе

[α0 ]- удельное вращение,

плос-

В растворе

α =[α0 ]cl

с - концентрация раствора

кости

оптически активного вещества,

поляри-

l - толщина слоя оптически

зации

активного вещества или раствора

Связь между

α = λ Сλ ρ

α - коэффициент

основными

температуропроводности,

параметрами

Сλ - удельная теплоемкость,

теплофизических

λ - теплопроводность тканей,

свойств живых тканей

ρ – плотность ткани.

Квантовая физика

Предел разрешения

z = 0,5

U – ускоряющее напряжение,

электронного

u – угловая апертура,

sin(u 2)

2emU

микроскопа

m и e – масса и заряд электрона

Квантовый выход в

ϕ =

IЛ

IЛ = 2,3ϕI0 D - регистрируемая

спектрофотометрах

I0 − I

фотоэлементам интенсивность

люминесценции,

(I0 − I )= IПОГЛ - регистрируемая

поглощенная интенсивность света,

вызывающего люминесценцию D

порядка 0,1

Ионизирующее излучение

. Дозиметрия

Граница спектра

1,23

U - напряжение в рентгеновской

тормозного

min

трубке (кВ), λmin , нм.

рентгеновского
излучения
Поток рентгеновского	Ф = kIU 2 Z					I и U - сила тока и напряжение в
излучения						рентгеновской трубке,
						Z - порядковый номер элемента
						вещества анода, k =10−9 В−1
Массовый	µm = kλ3Z 3					k - коэффициент
коэффициент						пропорциональности,
ослабления						λ - длина волны,
рентгеновского						Z - порядковый номер элемента
излучения						поглотителя.
Линейный		µ = µm ρ				ρ - плотность вещества
коэффициент
ослабления рентгеновс-
кого излучения
Изменение активности	A = λN0e−λt					А - активность препарата, λ -
препарата со временем						постоянная распада, N0 - начальное
						число радиоактивных ядер
Удельная активность		A =		A		m - масса препарата
источника			m	m
			m

Поглощенная доза		D =Wt				W - мощность излучения (W = IS ),
излучения (закон						где
Бунзена): степень						I - интенсивность,
поглощения энергии						S - облучаемая площадь),
пропорциональна						t - время облучения
произведению
мощности излучения
на время воздействия
Связь поглощенной (D)		D = fX				f - переходный коэффициент (для
и экспозиционной (X)						воды и мягких тканей человека
дозы						f=1), если D измеряется в радах, а
						X - в рентгенах
Связь эквивалентной		H = kD				k - коэффициент качества или
(H) и поглощенной						относительная биологическая
дозы						эффективность (ОБЭ).
						Коэффициент качества для
						рентгеновского и γ - излучения
						равен 1, для α - излучения он
						равен соответственно 20.
Связь между активность		X			A	kγ - γ -постоянная, которая
радиоактивного			= kγ
радиоактивного		t	= kγ		r2	характерна для данного
препарата (А) и						радионуклида,
мощностью						радионуклида,
мощностью						r - расстояние от источника
экспозиционной дозы						r - расстояние от источника
экспозиционной дозы						ионизирующего излучения,
						ионизирующего излучения,
						X t - экспозиционная доза

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 97 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]