ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО БИОМЕХАНИКЕ для студентов 3 курса медико-биологического факультета

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО БИОМЕХАНИКЕ
для студентов 3 курса медико-биологического факультета
направления подготовки «Биотехнические системы и технологии»
1. Предмет, задачи и методы биомеханики. Частные задачи биомеханики в
медицине.
2. Развитие медицинской биомеханики. Биомедицинская инженерия.
3. Системы отсчета расстояния и времени. Пространственные характеристики
(координаты точки, тела и системы тел, траектория точки).
4. Временные характеристики (момент времени, длительность движения, темп
и ритм движений).
5. Пространственно-временные характеристики (скорость и ускорение точки и
тела).
6. Инерционные характеристики (понятие об инертности, масса тела, момент
инерции тела).
7. Силовые характеристики (сила и момент силы, импульс силы и импульс
момента силы).
8. Энергетические характеристики (работа силы и ее мощность, механическая
энергия тела).
9. Строение и функции биомеханической системы двигательного аппарата.
Звенья биокинематических цепей. Механизмы соединений.
10. Мышечные
синергии.
Энергетическое
обеспечение
движений.
Приспособительная активность.
11. Соединение звеньев тела (биокинематические пары и цепи, степени
свободы и связи движений).
12. Звенья тела как рычаги и маятники (рычаги в биокинематических цепях,
условия равновесия и ускорения костных рычагов, биокинематические
маятники).
13. Механика движения. Функция верхней конечности. Функция нижней
конечности. Моделирование движения конечностей.
14. Механические узлы. Системы управления протезом. Проблемы
конструирования посадочных обойм протезов.
15. Механика дыхания. Принцип действия аппарата для искусственной
вентиляции легких. Аппараты для ИВЛ.
16. Механика кровообращения. Насосная функция сердца. Искусственное
сердце.
17. Взаимодействие искусственного сердца и сосудистой системы.
Структурная схема искусственного сердца.
18. Конструкции насосов. Приводы насосных устройств.
19. Системы управления. Аппараты для вспомогательного кровообращения.
20. Аппараты искусственного кровообращения. Структурно-функциональная
схема, конструкции и принцип работы АИК.
21. Протезы
клапанов
сердца.
Классификация.
Медико-технические
требования. Описание основных конструкций протезов клапанов сердца.
22. Процессы фильтрации. Искусственная почка. Структурная схема аппарата.
Основные функциональные узлы. Описание принципа работы.
23. Искусственная поджелудочная железа. Описание конструкции и принципа
работы аппарата.
24. Искусственная печень. Описание структурно-функциональной схемы
аппарата. Конструкция и принцип действия.
25. Описание поз и движений в суставах. Геометрия и алгебра движений в
суставах. Типы движений и суставные оси.
26. Измерение трения в суставе. Теории (механизмы) смазки в суставах.
Влияние механических нагрузок на пассивное сопротивление движению в
суставах.
27. Конструкция радиоизотопной установки и принцип ее работы.
28. Сегментирование биообъекта. Точность радиоизотопного метода.
29. Положение общего центра масс. Моменты инерции тела. Массы сегментов
тела.
30. Положение центров масс сегментов тела. Моменты и радиусы инерции
сегментов тела.
31. Механические свойства связок и сухожилий. Факторы, влияющие на
механические свойства связок и сухожилий.
32. Мышца как трехкомпонентная система. Биомеханика перистых мышц.
33. Актоны. Биомеханические аспекты управления активностью мышц.
Биомеханика двусуставных мышц.
34. Морфометрия мышц в биомеханическом аспекте. Плечи сил мышц. Линии
действия силы мышечной тяги.
35. Физиологические поперечники мышц. Длины мышц и их измерение.
Производные морфометрические показатели.
36. Методы моделирования тканей, органов и тела человека. Математические
модели биологических материалов и систем.
37. Упругий элемент. Вязкий элемент. Механические модели вязкоупругого
тела. Модель Максвелла. Модель Кельвина. Обобщенная модель вязкоупругого
тела.
38. Моделирование элементов тела человека. Модель позвоночника. Модель
грудной клетки. Варианты построения механических моделей тела человека.
39. Механико-математические модели внутренних органов. Физическое
моделирование биомеханических систем. Физические модели головы.
40. Механические свойства биологических тканей. Виды деформаций
биологических тканей.
Примеры экзаменационных задач:
1. Определить нагрузку на мышцы ног спортсмена массой 70 кг в момент
отталкивания при прыжке в длину с места, если угол вылета составляет 45°,
длительность толчка – 0,15 с, а дальность полета – 3 м. (Ответ: 413 Н).
2. Определить напряжение, развиваемое двуглавой мышцей сечением 19 см2,
если на ладони удерживается груз 120 Н; угол между направлением действия
мышечной силы и предплечьем равен 60°. Расстояние точки приложения
мышечной силы от точки опоры в локтевом суставе 4 см, а расстояние от ЦТ
груза до точки опоры 36 см.(Ответ: ≈ 65,7 Н/см2).
3. Определить абсолютное удлинение сухожилия длиной 4 см и диаметром 6
мм под действием силы 31,4 Н. Модуль упругости сухожилия принять равным
109 Н/м2.(Ответ: ≈ 4,4·10-5 Н/см2).
4. Какой объем крови проходит через капилляр диаметром 8 мкм и длиной 0,5
мм в течение часа, если давление на артериальном конце капилляра 30, а на
венозном 10 мм.рт. ст.?(Ответ: ≈ 4·10-4 см3).
5. По мере разветвления артериальной системы скорость кровотока
уменьшается от 50 см/св аорте до 0,05 см/с в капиллярах, что приводит к
уменьшению динамического давления. Почему одновременно снижается и
статическое давление в капиллярах?(Ответ:Уменьшение статического давления
вызвано быстрым ростом сопротивления кровотоку
по мере удаления от
сердца и уменьшения сечения отдельных сосудов-капилляров).