- •Интервальная оценка генеральной средней по выборке (большой и малой). Доверительный интервал. Доверительная вероятность.
- •Механические колебания. Виды колебаний. Графики зависимостей смещения от времени, характеристики колебаний.
- •Вынужденные колебания. Резонанс. Сложное колебание и его гармонический спектр.
- •Механические волны. Виды волн. Уравнение плоской волны. Характеристики волны: фаза, длина, фронт, скорость. Поток энергии волны. Интенсивность волны.
- •Эффект Доплера и его использование в медицине.
- •Звук. Физические характеристики звука: частота, интенсивность, звуковое давление. Связь интенсивности и звукового давления.
- •Скорость волны в среде, акустический импеданс. Коэффициент проникновения звуковой волны.
- •Высота тона.
- •Громкость ( ).
- •Механическое действие.
- •Тепловое действие.
- •Химическое действие.
- •Стационарное (ламинарное) течение. Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
- •Ламинарное течение жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля. Турбулентное течение. Число Рейнольдса. Гидравлическое сопротивление.
- •Механические свойства сосудов. Уравнение Ламе. Ударный объем крови. Пульсовая волна, скорость ее распространения. Физические основы клинического метода измерения давления крови.
- •Биологические мембраны, их структура и функции. Физические свойства и параметры биомембран (толщина, жидкокристаллическое состояние, микровязкость, трансмембранный потенциал, электроемкость).
- •Перенос незаряженных молекул (атомов) через мембраны. Уравнение Фика и его выражение для мембраны. Коэффициент проницаемости мембран.
- •Перенос ионов через мембраны. Электродиффузия. Уравнение Нернста-Планка.
- •Пассивный транспорт и его основные виды. Понятие об активном транспорте.
- •Биоэлектрические потенциалы. Потоки ионов через мембрану в стационарном состоянии. Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца. Механизм генерации потенциала действия.
- •Задачи исследования электрических полей в организме. Электрический диполь. Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе). Теория Эйнтховена и объяснение электрокардиограмм.
- •Активное и реактивное сопротивления в цепи переменного тока (импеданс). Импеданс тканей организма. Частотная зависимость импеданса. Эквивалентная электрическая схема тканей организма.
- •Электромагнитная волна. Уравнения электромагнитной волны. Интенсивность электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн.
- •Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием: постоянного тока, тока низкой частоты. Пороги ощутимого и не отпускающего тока.
- •Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием: тока высокой частоты, переменного магнитного поля, переменного электрического поля.
- •Интерференция света. Когерентные волны. Интенсивность света при интерференции. Условия для наибольшего усиления (максимум) и ослабления (минимум) волн.
- •Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики.
- •Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Условие для главных максимумов (основная формула дифракционной решетки). Дифракционный спектр.
- •Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса. Способы получения поляризованного света: отражение на границе двух диэлектриков (закон Брюстера) и двойное лучепреломление.
- •Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики. Законы преломления света. Полное внутреннее отражение света. Волоконная оптика и ее использование в медицине.
- •Линза. Формула тонкой линзы. Аберрации линз: сферическая, хроматическая, астигматизм.
- •Оптическая система глаза: светопроводящий и световоспринимающий аппарат. Главная оптическая и зрительная оси глаза. Аккомодация. Расстояние наилучшего зрения. Ближняя точка глаза.
- •Недостатки оптической системы глаза и способы их компенсации. Наименьший угол зрения как характеристика разрешающей способности глаза. Острота зрения.
- •Оптическая микроскопия. Лупа, ход лучей в лупе, ее увеличение. Ход лучей в микроскопе, формула для увеличения.
- •Предел разрешения и полезное увеличение микроскопа. Специальные приемы микроскопии: ультрафиолетовый микроскоп, иммерсионные среды, ультрамикроскопия, микропроекция и микрофотография.
- •Тепловое излучение тел. Характеристики теплового излучения. Черное и серое тела. Закон Кирхгофа.
- •Законы излучения черного тела: формула Планка, закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина.
- •Тепловое излучение тела человека. Физические основы термографии. Излучение Солнца: солнечная постоянная, спектр излучения, изменение спектрального состава радиации земной атмосферой.
- •Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада, период полураспада. Активность.
- •Биофизические основы использования радионуклидов в медицине. Позитрон-эмиссионная томография, сцинтиграфия.
- •Дозиметрия ионизирующих излучений. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы, связь мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивного препарата.
- •Электронные энергетические уровни атомов. Энергетические уровни молекул. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами.
- •Люминесценция. Различные виды люминесценции. Хемилюминесценция. Фотолюминесценция: флуоресценция и фосфоресценция, механизм возникновения. Спектр фотолюминесценции, закон Стокса.
- •Квантовый выход люминесценции. Закон Вавилова. Количественный и качественный люминесцентный анализ. Люминесцентный микроскоп.
- •Фотобиологические процессы, их основные стадии. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Спектры поглощения и спектры действия. Понятие о фотомедицине.
- •Высокая интенсивность.
Фотобиологические процессы, их основные стадии. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Спектры поглощения и спектры действия. Понятие о фотомедицине.
Фотобиологический процесс – это процесс, который начинается с поглощения квантов света молекулами и заканчивается физиологической реакцией организма.
Виды:
- Фотосинтез – синтез органических молекул растениями или бактериями за счет энергии солнечного света.
- Фототропизм - поворот листьев или стеблей растений к источнику света.
- Фототаксис - движение микроорганизмов, например бактерий, к свету или от света.
- Зрение – превращение световой энергии в энергию нервного импульса в сетчатке глаза.
- Эффекты УФ-излучения: загар(потемнение кожи за счет синтеза в ней
пигмента меланина под действием света), эритема(стойкое воспалительное покраснение кожи, возникающее вследствие расширения кровеносных сосудов), синтез витамина D в коже (витамин D необходим для усвоения организмом кальция), инактивация вирусов и бактерий (используют для стерилизации крови), мутагенное и канцерогенное действие, угнетение иммунитета.
Свет обладает избирательнымд ействием (в отличие от рентгеновского и гамма-излучения). Это обусловлено тем, что кванты света поглощаются молекулами, тогда как кванты рентгеновского излучения и гамма излучения поглощаются атомами. Меняя длину волны, можно избирательно запускать те или иные фотобиологические процессы.
Стадии фотобиологических процессов:
Поглощение фотона света молекулой-акцептором.
Внутримолекулярный перенос энергии.
Меж-молекулярныйперенос энергии.
Первичный фотохимический акт (образование нестабильных фотопродуктовиз возбужденных состояний S1 или T1).
Темновыереакции, приводящие к образованию стабильных фотопродуктов.
Биохимические реакции с участием стабильных фотопродуктов.
Физиологический ответ организма на действие света.
Квантовый выход фотохимической реакции (не зависит от длины волны падающего света):
Эффективное сечение для фотохимического превращения (зависит от длины волны):
Где – квантовый выход фотореакции, – эффективное сечение поглощения.
Спектр поглощения – это зависимость эффективного сечения поглощения (или коэффициента поглощения) от длины волны света .
Спектр действия – это зависимость:
a) эффективного сечения фотохимических превращений от длины волны действующего света.
б) зависимость фотобиологического эффекта от длины волны действующего света.
Сравнивая спектры поглощения и спектры фотобиологического действия можно определить молекулы, отвечающие за данный фотобиологический процесс.
Фотомедицина – это раздел медицины, в котором световое излучение применяют для диагностики и лечения.
Фототерапия - применение излучения (УФ, красного, ИК) для лечения кожных, аутоиммунных, онкологических заболеваний. Свет, который применяется при фототерапии, поглощается специфическими хромофорами в тканях.
Эндогенные хромофоры: ДНК, белки, гемоглобин.
Экзогенные хромофоры: фоточувствительные красители (фотосенсибилизаторы).
Фотоферез – экстракорпоральное УФА-облучение белых клеток крови в присутствии псораленов с последующей их реинфузией в организм пациента.
Фотодинамическая терапия (ФДТ) — метод лечения онкологических, опухолевых заболеваний, некоторых заболеваний кожи или инфекционных заболеваний, основанный на применении светочувствительных веществ — фотосенсибилизаторов (в том числе красителей), и, как правило, видимого света определённой длины волны.
Сенсибилизатор вводится в организм чаще всего внутривенно, но может применяться аппликационно или перорально. Вещества для ФДТ обладают свойством избирательного накопления в опухоли или иных целевых тканях (клетках). Затем поражённые патологическим процессом ткани облучают светом с длиной волны, соответствующей максимуму поглощения красителя. В качестве источника света в настоящее время используются лазерные установки, позволяющие излучать свет определённой длины волны и высокой интенсивности. Поглощение молекулами фотосенсибилизатора квантов света в присутствии кислорода приводит к фотохимической реакции, в результате которой молекулярный триплетный кислород превращается в синглетный, а также образуется большое количество высокоактивных радикалов. Синглетный кислород и радикалы вызывают в клетках опухоли некроз и апоптоз (два варианта гибели клеток). ФДТ также приводит к нарушению питания и гибели опухоли за счёт повреждения её микрососудов.
Лазеры (оптические квантовые генераторы). Вынужденное излучение и инверсная заселённость энергетических уровней. Принцип действия лазера. Основные свойства лазерного излучения. Применение лазеров в медицине.
Опти́ческий ква́нтовый генера́тор — устройство, преобразующее энергию накачки в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.
Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Оно возникает при взаимодействии фотонас возбужденной молекулой(атомом), если энергия фотона равна разности соответствующих уровней энергии. При вынужденном излучении падающийна возбужденную молекулу фотон сохраняется, а молекула переходит на более низкий энергетический уровень с испусканием фотона,тождественного первоначальному
(т.е. происходит дублирование фотона).
Число вынужденных переходов, совершаемых в секунду, зависит от:-числа падающихв секунду на вещество фотонов(т.е. от интенсивности падающего света) -числа возбужденных молекул(атомов).
Инверсная заселенность энергетических уровней - это состояние среды, когда на более высоком энергетическом уровненаходится больше частиц(молекул, атомов) среды, чем на более низком.
Создать инверсную заселенностьможно только выведя среду из состояния термодинамического равновесия путем удаления частиц с меньшей энергией или специально возбуждая частицы (методы накачки). Активная среда - среда, приведенная в состояние с инверсной населенностью энергетических уровней.
Оптический резонатор - обеспечивает положительную обратную связь – многократное движение фотонов в активной среде, превращая среду в генератор когерентного вынужденного излучения. Обычно состоит из двух зеркал.
Лазер состоит из:
Рабочее тело – среда (газ, твердое тело), которая внешним воздействием переводится в активное состояние.
Система накачки – устройство для приведения рабочего тела в активное состояние (с инверсной заселенностью уровней):
а) оптическая накачка –возбуждение светом (рубиновый лазер).
б) возбуждение путем электрического разряда (гелий-неоновый лазер).
Оптический резонатор – два плоско параллельных зеркала, обращенных друг к другу.
Особенности лазерного излучения (ЛИ):