Занятие № 21. Генераторы электрических колебаний

1
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ
ЗАПОРІЗЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра медичної фізики, біофізики та вищої математики
«МЕДИЧНА І БІОЛОГІЧНА ФІЗИКА»
Навчальній посібник для іноземних студентів медичного факультету
Запоріжжя
2012
2
«МЕДИЧНА І БІОЛОГІЧНА ФІЗИКА» Навчальній посібник для іноземних студентів
медичного факультету. - Запоріжжя, ЗДМУ, 2012.
Склали: Сливко Е.І., Мельникова О.З, Іванченко О.З., Міхіна І.І.
Посібник призначений для іноземних студентів медичного факультету, які
навчаються спеціальності «Лікувальна справа» в навчальних потоках вітчизняних
студентів. У посібнику представлений навчальний матеріал за темами «Медичної і
біологічної фізики» в послідовній і лаконічній формі - у вигляді запитань та відповідей
на них з відповідними ілюстраціями. Використання посібника студентами-іноземцями
покликане полегшити оволодіння ними знаннями і уміннями, передбаченими програмою
дисципліни, та досягти більш високого рівня її засвоєння.
Затверджено на засіданні кафедри медичної
фізики, біофізики та вищої математики
«
»
2012 р.
Протокол №
від
Затверджено на циклової методичної
комісії з фізико-хімічних дисциплін
«18»
жовтня
2012р.
Протокол № 3 від 18.10.2012р.
Затверджено центральним методичною радою ЗДМУ
"
"
2012р.
протокол №
від
2012р.
3
СОДЕРЖАНИЕ
Основные виды и параметры механических
колебаний и волн
Основы биоакустики
Ультразвук и его применение в медицине
Основные понятия и законы гидродинамики
Реологические свойства крови, гемодинамика
Биологическая термодинамика
Основы молекулярной биофизики. Строение и
свойства биомембран
Активный и пассивный транспорт веществ в
биомембранах
Мембранный потенциал покоя. Потенциал
действия
Биофизика мышечного сокращения и методы
изучения мышечной активности
Физические основы электрокардиографии
Постоянный ток в биологических тканях
Переменный ток в биологических тканях
Магнитное поле и его действие на организм
человека
Основы диагностического оборудования
Генераторы электрических колебаний.
Электронные стимуляторы
Низко- и высокочастотная
электрофизиотерапия
Геометрическая оптика. Рефрактометрия
Волновая оптика. Поляриметрия
Основы биофизики зрения. Диоптриметр
Характеристики теплового изучения. Основы
термографии
Люминесценция, лазеры, радиоспектроскопия
Физические основы рентгенодиагностики и
применения радионуклидов в медицине
Биофизические механизмы действия на
организм та дозиметрия ионизирующих
излучений
Список литературы
4
7
9
12
14
17
19
22
25
27
30
33
35
37
40
42
44
46
51
52
54
57
60
63
67
4
Занятие № 2. Основные виды и параметры механических колебаний и волн
Вопрос
1. Напишите уравнение
свободных
незатухающих
гармонических
колебаний и укажите
значения входящих в
него символов и
единицы их измерения
2. Напишите уравнение
свободных затухающих
гармонических
колебаний и укажите
значения входящих в
него символов и
единицы их измерения
ответ
S  A  cos  0  t   0 ,
S - смещение тела от равновесия в момент времени t ,
м;
 0  циклическая частота собственных колебаний
системы, рад/с;
 0  начальная фаза колебаний, рад;
A  амплитуда колебания, м
t  время, с.
S  A0 e   t sin   t   0 
Здесь А0 – начальная (максимальная) амплитуда,
  02   2 - круговая частота затухающих
колебаний,  0 -собственная круговая частота
колеблющейся системы, рад.
n    t  10 Гц  3с  30.
3. Тело колеблется с
частотой 10Гц. Сколько
1 1
T

  0,1c
колебаний оно совершит
 10
за 3 секунды? Каков
период колебания
данного тела?
  2    ,  рад / с
4. Что такое
циклическая частота
От свойств колебательной системы. Для пружинного
колебаний, и от чего она
k
маятника - 02  , где k  коэффициент жёсткости
зависит при свободных
m
колебаниях?
пружины, m  масса колеблющегося тела.
5. В чем причина
затухания свободных
колебаний?
В наличии диссипативных сил, в частности силы
трения: F  r  , где r  коэффициент трения,  
скорость колеблющегося тела.
6. Что характеризует
Коэффициент затухания  характеризует уменьшение
5
Вопрос
ответ
коэффициент затухания? амплитуды колебаний за единицу времени;
От чего зависит его
зависит от свойств среды, в которой происходят
величина?
колебания и свойств тела (для пружинного маятника
r

.)
2m
7. Что такое резонанс?
Возможен ли резонанс
при свободных
колебаниях?
Резонанс – это резкое возрастание амплитуды
вынужденных колебаний при совпадении частоты
собственных колебаний системы и частоты
вынуждающей силы.
При свободных колебаниях резонанс невозможен, так
как в таких условиях не действует внешняя сила.
8. Что такое
механическая волна?
Как происходит
распространение
механической волны в
упругой среде?
Механическая волна - распространение механических
колебаний в пространстве.
Частицы среды совершают колебания около своего
положения равновесия, передавая последующим
энергию, т.е. происходит перенос энергии без
переноса вещества.
9. Что такое длина
волны, период волны,
какая связь между этими
величинами?
Длина волны – минимальное расстояние между
частицами среды, колеблющимися в одной фазе, м;
Период волны – время, за которое волна
распространяется на расстояние, равное длине волны,

, где T  период волны, с;   скорость её

распространения, м/с,   длина волны, м.
с: T 
6
Вопрос
ответ
10. Что такое
интенсивность волны, в
каких единицах она
изменяется?
E
Вт / м 2 .
tS
Энергия, переносимая волной за единицу времени
через единицу площади.
12. Что такое фронт
волны? Какие виды
механических волн по
форме их фронта
встречаются?
Фронт волны - геометрическое место точек упругой
среды, колеблющихся в одной фазе. Вона может быть
сферической (а), плоской (б).
13. Записать уравнение
плоской волны с
указанием всех
входящих в него
физических величин и
единиц их измерения.
 x
S  A  cos   t   при  0  0 , где
 
S  смещение точки с координатой х (находящейся на
расстоянии х от источника колебаний) от положения
равновесия в момент времени t , м;
  циклическая частота колебаний, рад/с;
t  время, прошедшее от начала колебания, с;
x
 время, за которое волна достигла точки х со
I

скоростью  .
14. Что такое
продольная
механическая волна, и в
каких средах она
распространяется?
Продольная механическая волна – это волна,
передаваемая колебаниями частиц вдоль направления
распространения волны. Может распространяться в
газообразных, жидких и твёрдых средах, т.к.
обусловлена деформациями сжатия и разряжения.
7
Вопрос
ответ
15. Что такое
поперечная
механическая волна, и в
каких средах она
распространяется?
Поперечная механическая волна – это волна,
передаваемая колебаниями частиц перпендикулярно
направлению распространения волны. Может
распространяться в твёрдых средах, т.к. обусловлена
деформациями сдвига.
Занятие № 3. Основы биоакустики
Вопрос
ответ
1. Что такое звук с
Звук – упругая продольная механическая волна.
физической точки
зрения? Что такое
частота и интенсивность
звуковой волны, в чём
они измеряются?
Частота звука – измеряется в Герцах.
8
Вопрос
2. Перечислите виды
звуков. Чем они
отличаются друг от
друга с физической
точки зрения?
Приведите примеры.
ответ
Интенсивность волны – энергия, переносимая волной за
единицу времени через единицу площади, Вт м 2 .
Простой тон – гармоническое колебание определённой
частоты (звук камертона, звуки, которые можно получить с
помощью электрического генератора звуковых колебаний).
Сложный тон (1) – периодические, но не гармонические
колебания, которые с помощью спектрального анализа
могут быть представлены в виде гармонических колебаний
(гласные звуки человеческой речи, звуки музыкальных
инструментов).
Шум (2) – звуки различной интенсивности, не связанные
между собой временными зависимостями (согласные звуки
и т.д.)
3. Что такое область
слышимости? Как она
ограничена по частоте и
интенсивности звука?
Область слышимости – это диапазон частот и
интенсивностей упругих механических продольных волн,
которые могут вызвать слуховые ощущения у человека.
Слышимыми являются волны частотой от 16Гц до 20000Гц
9
Вопрос
ответ
и интенсивностью от порога слышимости ( I 0  10 12
Вт
м2
Интенсивность, частота, акустический спектр.
Громкость, высота, тембр.
Вт
) до
м2
болевого порога I б  10
4. Перечислите
объективные
характеристики звука.
Укажите
соответствующие им
субъективные
характеристики
слухового ощущения.
5. В чём суть закона
Вебера-Фехнера?
Укажите формулу для
вычисления уровня
интенсивности звука и
единицы его измерения?
6. Определите уровень
интенсивности звуковой
волны интенсивностью
10 Вт м 2 .
7. Какой показатель
измеряют в ходе
аудиометрии, что такое
аудиограмма?
При возрастании интенсивности раздражения в
геометрической прогрессии интенсивность
соответствующего ощущения возрастает в арифметической
прогрессии:
I
L  lg . Беллы 
I0
L  lg
I
10
 lg 12  lg 1013  13Б  130дБ .
I0
10
При аудиометрии измеряют порог слышимости на
выбранных для исследования частотах звуковых колебаний.
Аудиограмма – кривая распределения порогов слышимости
звуков различной частоты у данного человека.
Занятие № 4. Ультразвук и его применение в медицине
1. Что такое ультразвук,
назовите методы его
получения?
Ультразвук - упругая механическая продольная волна,
частота которой превышает 20000 Гц.
Магнитострикционный, обратный пьезоэлектрический
эффект.
2. Укажите первичные
Тепловое, физико-химическое, механическое (в т.ч.
10
механизмы действия
ультразвука на вещество?
3. Как применение
ультразвука в медицине
зависит от интенсивности
УЗ-волн? Приведите
примеры.
кавитация)
4. Что такое
ультразвуковая
эхография органов? Что
Вы знаете о режиме А(на выбор В-)
ультразвуковой
эхографии?
Ультразвуковая эхография – метод диагностики,
основанный на отражении ультразвуковых волн от границ
раздела сред с различным акустическим сопротивлением с
последующим анализом отражённых сигналов
(эхосигналов).
Режим А применяется для диагностики объёмных
поражений органов (например, эхоэнцефалография для
диагностики объёмных поражений головного мозга).
Расположение эхосигналов на экране измерительного
устройства, которые визуализируются в виде пиков
различной амплитуды (зависит от интенсивности
эхосигнала от структуры), при наличии патологии
изменяется. В частности, при энцефалографии можно
обнаружить смещение центрального пика влево или
вправо, т.е. в сторону, противоположную объёмному
поражению.
В диагностике применяется ультразвук малой
интенсивности, который не имеет биологического
действия, но, отражаясь от внутренних структур, позволяет
исследовать их состояние (ультразвуковая эхография).
В терапии применяется ультразвук средней
интенсивности, оказывающий благоприятное действие на
живые клетки (ультразвуковая диатермия, фонофорез,
например).
В хирургии применяется ультразвук большой
интенсивности, для которого характерно разрушающее
действие на вещество (литотрипсия, УЗ скальпель).
Режим В применяется для диагностики состояния
11
внутренних органов путём формирования на экране
измерительного устройства их изображения, полученного
при накоплении и интегрировании эхосигалов. Последние,
в зависимости от их интенсивности, визуализируются в
виде пятен различной яркости. Интенсивность эхосигналов
зависит от размера и акустического сопротивления
отражающих структур.
5. Что Вы знаете о Мрежиме ультразвуковой
эхографии? На выбор –
об эходоплерографии?
М- режим ультразвукой эхографии применяется для
исследования подвижных структур организма (сердца,
сосудов). Соединяет в себе черты А-эхографии
(исследуется глубина залегания подвижной структуры) и
В-эхографии (визуализация эхосигналов в виде пятен
различной яркости). Отличие – при каждом последующем
сканировании продольная М-эхограмма смещается на
малую величину по отношению к предыдущей, что
позволяет наблюдать изменение глубины залегания
подвижной структуры во времени.
Эходоплерография – метод ультразвуковой эхографии,
позволяющий исследовать скорость движения крови.
Основан на эффекте Доплера – изменении частоты
воспринимаемых приёмником УЗ-волн при отражении их
от подвижных структур (в крови, главным образом,
12
эритроцитов). Диагностический признак - доплеровский
сдвиг частоты, величина которого зависит от скорости
движения эритроцитов, а значит – крови в целом.
Занятие № 5. Основные понятия и законы гидродинамики
Вопрос
1. Что такое объёмная
скорость течения жидкости,
линейная скорость течения
жидкости? В каких единицах
измеряются эти величины?
ответ
Объёмная скорость течения жидкости - объём
жидкости, протекающий через сечение трубки за
V
.
единицу времени: Q  ,  м
с

t 
Линейная скорость – это расстояние, пройденное
каждой частицей жидкости за единицу времени:
s
  , м с .
t
3
2. Запишите уравнение
Q1  Q2  ...  Qn ,
неразрывности струи.
S1 1  S 2  2  .....  S n  n
Сделайте вывод об изменении Объёмна скорость – не изменяется, а линейная
объемной и линейной
скорость – изменяется обратно пропорционально
скорости жидкости при её
площади поперечного сечения трубки.
течении через трубку
переменного сечения.
3. Что такое давление
жидкости, в каких единицах
оно измеряется?
Давление жидкости - это сила, с которой жидкость
действует на стенки сосуда и соседние слои жидкости,
приходящаяся на единицу поверхности,
F
перпендикулярной воздействию силы: P  , Па,
S
мм.рт.ст
13
Вопрос
ответ
4. Дайте определение
d
F




S
тр
вязкости жидкости на основе
dx
закона Ньютона для силы
Вязкость жидкости – это сила трения между слоями
внутреннего трения? Укажите жидкости площадью, равной 1, вызывающая
единицы измерения вязкости? появления градиента скорости, равного 1. Измеряется
в Па  с , Пуазах.
F
5. Являются ли
равнозначными понятия
идеальной и ньютоновской
жидкости? Обоснуйте ответ.
Нет. Идеальная жидкость – это невязкая жидкость
(таких не бывает). Ньютоновская жидкость –
однородная жидкость, не включающая
высокомолекулярных компонентов и других
включений, вязкость которой описывается уравнением
Ньютона.
6. Нарисуйте распределение
скоростей в цилиндрической
трубке при ламинарном
течении реальной жидкостей?
Ламинарным называется такое течение жидкости, при
котором она перемещается как бы слоями, каждый из
которых характеризуется своей скоростью.
7. От чего зависит вязкость
неньютоновских жидкостей?
Вязкость неньютоновских жидкостей зависит от: рода
жидкости, температуры, скорости течения жидкости.
8. Что определяет значение
числа Рейнольдса? Запишите
уравнение Рейнольдса,
укажите физические
Значение числа Рейнольдса определяет переход
ламинарного течения жидкости в турбулентное.
 d 
Re 
, где  - скорость, d  диаметр трубки,

14
Вопрос
величины, которые входят в
него.
9. Что описывает закон
Пуазейля?
ответ
  плотность жидкости,   вязкость жидкости.
Закон Пуазейля описывает объёмную скорость
ламинарного течения вязкой жидкости в
цилиндрической трубке.
P  P     r
10. Записать формулу закона
Пуазейля, определить
физические величины,
которые в него входят?
, где P1  P2   разность давлений в
8  l 
начале и конце трубки;
r  радиус трубки; l  её длина;   вязкость жидкости;
Q  объёмная скорость течения жидкости.
11. От чего и как зависит
величина
гидродинамического
сопротивления?
От длины и радиуса трубки и вязкости жидкости. Чем
больше вязкость и длина и чем меньше радиус трубки,
тем больше величина гидродинамического
сопротивления.
12. Как изменится давление
вязкой жидкости при
прохождении через систему
последовательно
соединённых трубок?
Давление жидкости уменьшится, т.к. энергия,
сообщённая жидкости, расходуется на преодоление
гидродинамического сопротивления, которое при
последовательном соединении трубок равно сумме
гидродинамических сопротивлений каждой из них в
отдельности, и преодоление силы внутреннего трения.
Q
1
4
2
Занятие № 6. Реологические свойства крови, гемодинамика
Вопрос
1. Какой основной фактор,
определяющий вязкость
крови, плазмы?
ответ
Основной фактор, определяющий вязкость крови –
гематокрит (чем больше объёмная концентрация
эритроцитов, тем больше вязкость крови); плазмы концентрация белков
2.Какой метод используют
для определения вязкости
крови? Чему она равна?
С помощью вискозиметра Гессе определяют
относительную вязкость крови по воде, вязкость
которой принимают за 1. Относительная вязкость
крови в норме составляет около 4,5 – 5.
15
Вопрос
ответ
( P  P )r 4
Vк  1 2
t
8  l
( P  P )r 4
Vв  1 2
t
8  l
𝜂кр
𝑉в
=
𝑉кр
𝜂в
3. Как зависит вязкость крови
от её температуры, скорости
течения крови?
4. На что расходуется работа
сердца как насоса? Каково
соотношение между этими
затратами?
Вязкость крови уменьшается при увеличении
температуры и скорости течения крови
5. Как и почему изменяется
величина среднего давления
крови от аорты по ходу
сосудистого русла до вен?
В аорте давление крови максимально, а в венах
минимально. Причина – чем дальше сосуд находится
от сердца, тем большее количество энергии,
сообщённой крови сердцем, потеряно на преодоление
гидродинамического сопротивления и силы
внутреннего трения.
Работа сердца как насоса расходуется на придание
массе крови m скорости  и придание объёму крови
V давления Р, причем последнее составляет большую
часть работы сердца.
16
Вопрос
6. В какой части сосудистого
русла происходит резкое
падение давления, почему?
ответ
В артериолах, т.к. они обладают максимальным
гидродинамическим сопротивлением
7. Какие приборы
необходимы для определения
давления крови акустическим
методом?
Сфингоманометр, фонендоскоп
8. Почему мы слышим тоны
Короткова? Чему
соответствует возникновение
и исчезновение тонов при
измерении артериального
давления?
Мы слышим тоны Короткова, поскольку ламинарное
течение крови в артерии становится турбулентным
вследствие увеличения скорости кровотока через
малый диаметр сдавленной манжетой артерии.
Появление тона соответствует систолическому
давлению крови, исчезновение – диастолическому.
9. Исходя из закона Пуазейля,
укажите, от чего зависит
величина артериального
давления? Назовите
показатели кровообращения,
соответствующие физическим
величинам в законе Пуазейля.
Величина артериального давления (если принять
давление в венах равным 0) зависит от
гидродинамического сопротивления сосудов
кровеносной системы и объёмной скорости течения
жидкости: P  Q  R .
Гидродинамическое сопротивление – общее
периферическое сопротивление сосудов кровеносной
системы;
объёмная скорость кровотока – минутный объём крови
– объём крови, выбрасываемый сердцем в сосудистую
систему за минуту.
10. Как и почему изменяется
величина средней линейной
скорости крови от аорты по
ходу сосудистого русла до
вен?
Линейная скорость кровотока уменьшается по мере
прохождения крови до капилляров, так как возрастает
суммарное сечение параллельно соединённых сосудов,
а затем возрастает в венах по сравнению с
капиллярами, т.к. суммарное сечение у них меньше.
17
Вопрос
ответ
12. На чём основана и для
чего служит
эходоплерография?
Эходоплерография основана на изменении частоты
ультразвуковой волны, воспринимаемой приёмником,
при отражении её от подвижных элементов крови –
главным образом, эритроцитов. Это изменение
частоты зависит от скорости эритроцитов, поэтому
метод позволяет судить о скорости кровотока.
Занятие № 8. Контрольная работа №1
Занятие № 9. Биологическая термодинамика
Вопрос
ответ
1. Что такое
Термодинамическая система – это тело или система
термодинамическая система? тел, ограниченная от окружающего пространства
Какие виды систем Вы знаете? реальными или мысленными границами.
Бывают изолированные, закрытые и открытые
термодинамические системы
2. К какому виду
термодинамических систем
относят биологические
объекты (организм человека,
клетку и т.д.) Чем
Биологические объекты являются открытыми
термодинамическими системами. Такие системы
характеризуются обменом веществом и энергией с
окружающей средой.
18
Вопрос
характеризуется данный вид
систем?
3. Приведите известные Вам
формулировки 1 начала
термодинамики.
ответ
В общем случае 1 начало термодинамики – это закон
сохранения энергии – в изолированной ТД системе
энергия не берётся ниоткуда и не исчезает в никуда, а
переходит лишь из одной формы в другую в строго
эквивалентных количествах.
Формулировка 2 - теплота, сообщённая телу,
расходуется на изменение внутренней энергии тела и
совершение им работы: dQ  dU  dA .
Формулировка 3 невозможен вечный двигатель 1
рода, который бы работал без притока энергии извне.
4. Дайте определения
физических величин,
входящих в формулировку 1
начала термодинамики, в
каких единицах измеряются
эти величины?
Теплота – это энергия, сообщённая телу (или
отобранная от него) в процессе всех видов
теплообмена (конвекция, кондукция, радиация,
испарение). Измеряется в Джоулях.
Внутренняя энергия – суммарная кинетическая и
потенциальная энергия всех частиц, составляющих
данное тело. Измеряется в Джоулях.
Работа – это энергия, передаваемая телу в процессе
его взаимодействия с другим телом, но не за счёт
разности температур. Измеряется в Джоулях.
5. Что такое
биокалориметрия? На чём она
основано её применение?
Биокалориметрия – метод определения количества
тепла, выделенного организмом в процессе
жизнедеятельности.
6. Приведите формулировки 2
начала термодинамики.
Формулировка Клазиуса: теплота переходит от более
нагретого тела менее нагретому.
Формулировка Томсона: невозможен вечный
двигатель 2 рода, который всю подводимую к нему
теплоту превращал бы в работу.
7. Дайте определение
энтропии как меры рассеяния
энергии? Как изменяется
энтропия изолированных и
закрытых систем в ходе
самопроизвольных процессов?
Энтропия – величина, численно равная количеству
приведённой к системе теплоты, или отношению
сообщенной системе теплоты к температуре, при
dQ
. Энтропия
которой происходит процесс: S 
T
изолированных и закрытых систем в ходе
19
Вопрос
ответ
самопроизвольных процессов увеличивается.
8. Запишите уравнение
Больцмана. Укажите значение
величин, которые в него
входят.
9. Что такое
термодинамический
потенциал? Какие
термодинамические
потенциалы Вам известны?
S  k  ln W , где k  константа Больцмана, W 
термодинамическая вероятность данного состояния
системы
10. Как изменяются
термодинамические
потенциалы изолированной
системы в ходе
самопроизвольных процессов?
11. Как изменяется энтропия
открытой системы в
стационарном состоянии?
Приведите уравнение и
теорему Пригожина.
Термодинамические потенциалы в ходе
самопроизвольных процессов уменьшаются.
Термодинамический потенциал – физическая
величина, являющаяся функцией от тех или иных
параметров состояния термодинамических систем и
характеризующая способность системы совершать
полезную работу.
Внутренняя энергия – изохорно-изоэнтропийный
потенциал,
Энтальпия – изобарно-изоэнтропийный потенциал;
Свободная энергия Гиббса - изобарно-изотермический
потенциал;
Свободная энергия Гельмгольца – изохорноизотермический потенциал;
Электрохимический потенциал.
В стационарном состоянии приращение энтропии
минимально. Уравнение Пригожина показывает, из
dS dSi dSo


, где
чего состоит это приращение:
dt
dt
dt
dS
dS
 общее производство энтропии, i 
dt
dt
производство энтропии внутри открытой
dS o
термодинамической системы;
- обмен энтропией с
dt
окружающей средой.
Теорема Пригожина: в стационарном состоянии
скорость приращения энтропии минимальна:
dS
 min
dt
Занятие № 10. Основы молекулярной биофизики. Строение и свойства биомембран
Вопрос
1. Какие молекулы входят в
ответ
Органические – липиды, белки и углеводы.
20
Вопрос
состав биомембран?
2. Какие липиды входят в
состав биомембран? В чём
основная роль липидов в
мембране?
3. Какова структура молекулы
глицерофосфолипида?
4. Какие уровни организации
структуры белков Вы знаете?
ответ
Глицерофосфолипиды, сфингофосфолипиды,
стероиды. Основная роль – структурная.
Глицерофосфолипид – сложный эфир трёхатомного
спирта глицерола (5), два водорода гидроксильных
остатков которого замещены на насыщенные или
ненасыщенные жирные кислоты (2), а третий – на
остаток фосфорной кислоты (3), к которому, в свою
очередь, прикреплён радикал.
Белок – это высокомолекулярное органическое
вещество,
мономерами
которого
являются
аминокислоты (первичная структура).
Белки могут иметь также вторичную структуру,
фиксированную водородными связями;
третичную, которая стабилизирована слабыми
взаимодействиями (электростатическими, Ван-дерваальсовыми,
гидрофобными
взаимодействиями,
21
Вопрос
ответ
водородными связями) и дисульфидными мостиками,
и
четвертичную
структуру
(гидрофобными
взаимодействиями).
5. Какова в мембране
основная роль белков?
Приведите функции белков в
мембране.
6. Что такое амфифильная
молекула? Какую роль играет
амфифильность липидов и
белков в мембране?
Определяют функциональную активность клетки:
являются транспортными системами, ферментами,
рецепторами.
7. Почему мембрану считают
жидким кристаллом?
Т.к. она представляет собой жидкость по агрегатному
состоянию, но имеет, как и кристаллические вещества,
чётко упорядоченную структуру.
8. Являются ли подвижными
молекулы, из которых состоит
мембрана? Какие движения
для них характерны?
Липиды и, в меньшей степени, белки могут двигаться
в мембране. Существуют: латеральная диффузия,
вращательные движения молекул, колебательные
движения хвостиков, флип-флоп.
9. Что такое лиотропный
полиморфизм мембраны?
Какие липиды способствуют
более жидкому состоянию
мембраны?
Зависимость вязкости мембраны от химического
состава липидов.
Чем больше ненасыщенных жиров в составе липидов,
тем более жидкая мембрана. Однородный химический
состав липидов также способствует более жидкому
Амфифильная молекула - это молекула, часть которой
гидрофобная, а другая - гидрофильная.
Амфифильность способствует стабилизации мембраны
за счёт гидрофобных взаимодействий, которым
принадлежит ведущая роль в самопроизвольном
формировании мембранной структуры в жидкой среде
и удержании органических молекул в единой
структуре.
22
Вопрос
ответ
состоянию мембраны.
10. Что такое термотропный
полиморфизм? Как
температура влияет на
физические свойства
мембраны?
Зависимость вязкости мембраны от температуры.
Чем больше температура, тем более жидкая мембрана.
11. Какие белки мембраны
называются интегральными?
Какова их роль в мембране?
Интегральные белки – такие белки, которые
пронизывают мембрану насквозь. Они образуют
транспортные системы в мембране: переносчики,
каналы, насосы.
12. Каким образом в мембране Молекулы липидов образуют бислой, в котором
расположены молекулы
гидрофильные головки направлены в сторону жидких
липидов и белков?
сред (цитоплазму, межклеточную жидкость), а
гидрофобные хвостики – спрятаны внутри бислоя.
Белки могут быть расположены на поверхности
мембраны (периферические) или пронизывать
мембрану насквозь (интегральные).
Занятие № 11. Активный и пассивный транспорт веществ в биомембранах
Вопрос
1. Чем отличается активный
транспорт в биомембранах от
пассивного?
ответ
Активный транспорт осуществляется с затратой
энергии против химического или электрохимического
градиентов.
Пассивный транспорт осуществляется без затраты
23
Вопрос
2. Какие виды пассивного
транспорта Вы знаете?
ответ
энергии метаболизма по химическому или
электрохимическому градиенту.
Свободная диффузия, облегчённая диффузия
неэлектролитов и электролитов.
3. Какие вещества способны
Мелкие неполярные молекулы ( O2 , H 2 O, CO2 и др.) и
проникать через
липофильные вещества (спирт, мочевина)
биомембраны с помощью
свободной диффузии?
4. Напишите 1 закон Фика для
dC
свободной диффузии веществ I   D  dx , где
в неподвижной среде и через
1 dn
dC
I 
- плотность потока вещества,
биомембраны? Укажите
S
dt
dx
величины, входящие в
градиент концентрации,
уравнения.
D - коэффициент диффузии ( D  U  R  T ).
Для биомембран - I   P  C 2  C1 , где
P проницаемость мембраны для вещества, C 2 , C1 
концентрация
вещества
по
обе
стороны
плазматической мембраны.
5. Через какие структуры в
мембране осуществляется
облегчённая диффузия
неэлектролитов? Чем
отличается этот вид
транспорта от свободной
диффузии?
Облегчённая диффузия неэлектролитов
осуществляется через переносчики. Для этого вида
транспорта характерны: специфичность, высокая
скорость переноса веществ, насыщаемость,
чувствительность к ингибиторам.
6. Приведите пример
облегчённой диффузии
неэлектролитов через
плазматическую мембрану.
7. Через какие структуры в
мембране происходит
электродиффузия? Чем они
отличаются от переносчиков?
Транспорт глюкозы через мембраны эритроцитов и
мышечных клеток.
Через ионные каналы. Канал – пора, стенки которой
образованы интегральным белком и заполненная
водой, а переносчик - интегральный белок, меняющий
свою конформацию при присоединении
транспортируемого вещества.
24
Вопрос
ответ
8. Какие каналы в мембранах
Вы знаете? Чем
обеспечивается селективность
ионных каналов?
Калиевые, кальциевые, хлорные, натриевые и др.
Селективность канала обеспечивается размером
селективного фильтра и зарядом групп белка,
обращённых в просвет канала.
9. Какие состояния натриевых
каналов Вам известны? Чем
они отличаются друг от
друга?
Закрытое, открытое, инактивированное
В закрытом состоянии закрыты активационные ворота,
открыты – инактивационные; в открытом – открыты
как активационные ворота, так и инактивационные; в
инактивиророванном – закрыты инактивационные
вороты, открыты – активационные.
10. Какие способы управления Существуют потенциалзависимые, лигандзависимые
воротами каналов Вы знаете? ионные каналы, а также активируемые с помощью
вторичных посредников.
11. Напишите уравнение
Теорелла? Какой вид
транспорта оно описывает?
Элетродиффузия описывается уравнением Теорелла:
d
I  U  C  . , где I  плотность потока иона через
dx
мембрану; U  подвижность иона в растворе; C d
концентрация вещества,
- электрохимический
dx
градиент иона.
12. Приведите уравнение
Уравнение
Нернста
–
Планка
описывает
Нернста- Планка? Какие
dC
d
I


U

R

T


U

C

F

z

.
электродиффузию:
физические величины в него
dx
dx
входят? Какой вид транспорта U  подвижность иона в растворе;
оно описывает
R  универсальная газовая постоянная;
dC
 градиент
Т - термодинамическая температура;
dx
25
Вопрос
ответ
концентрации;
F  число Фарадея; z  валентность
d
диффундирующего иона;
 градиент
dx
электрического потенциала иона.
13. Чем отличается первичноактивный транспорт от
вторично-активного?
При первично-активном транспорте используется
энергия метаболизма, а во вторично-активном –
транспорт осуществляется за счёт энергии,
накопленной с помощью первично-активного
транспорта – градиента, в основном, ионов натрия.
14. Какие вещества движутся
через мембрану путём
первично-активного
транспорта? Через какие
структуры?
15. В чём разница между
электродиффузией и
первично-активным
транспортом? (различия в
структурах, через которые
осуществляются; направлении
относительно градиента;
изменения при этом
градиента).
16. Приведите примеры
вторично-активного
транспорта в мембране? За
счёт чего он осуществляется?
Ионы. Существуют мембранные насосы: натрийкалиевый, кальциевый, водородная помпа, йодный
насос, кальциевый насос.
Электродиффузия осуществляется через ионные
каналы, а первично-активный транспорт – ионные
насосы. Электродиффузия происходит по градиенту
иона, а первично-активный транспорт – против
градиента. В результате электродиффузии градиент
ионов уменьшается, а первично-активного транспорта
- увеличивается.
Натрий-водородный, натрий-кальциевый обменники,
транспорт глюкозы в кишечнике. Используется
градиент ионов натрия: в первом случае ионы
движутся в антипорте, во втором молекула – в
симпорте с ионом натрия.
26
Занятия № 12, 13 Мембранный потенциал покоя. Потенциал действия
Вопрос
1. Что такое
электрический
потенциал, в каких
единицах он
измеряется?
2. Что такое
мембранный
потенциал?
3. Назовите 2
основные причины
наличия мембранного
потенциала покоя?
ответ
Электрический потенциал – это энергия электрического поля,
приходящаяся на единицу заряда, помещённого в данную
W
точку поля:   p Измеряется в Вольтах.
q
Разность потенциалов между внутренней и наружней
стороной мембраны.
1. Неравномерное распределением основных ионов внутри
клетки и снаружи;
Распределение основных ионов внутри и снаружи клетки
Ион
Калий
Натрий
Хлор
Концентрация (ммоль/л )
Внутриклеточная
Внеклеточная
392
22
78
104
462
286
2 -неодинаковая проницаемость мембраны для разных ионов.
В покое высокая проницаемость мембраны для ионов калия.
4. В каких пределах
может принимать
значение мембранный
потенциал нервной
клетки в покое? Чем
обусловлена такая
величина?
5. Запишите уравнение
Нернста для
потенциала
электрохимического
равновесия ионов
калия? Что отражает
рассчитанный по
уравнению потенциал?
6. Почему
экспериментально
измеренная величина
мембранного
потенциала покоя
отличается от
теоретически
- 70мВ - -90мВ
Движением ионов калия изнутри клетки наружу по
электрохимическому градиенту.

R T
K  i
E
 ln   90 мВ.
K o
Fz
Мембранный потенциал, который возник на мембране, если
бы мембрана была проницаема только для ионов калия.
Поскольку мембрана проницаема и для других ионов.
27
Вопрос
ответ
рассчитанной с
помощью уравнения
Нернста.
7. Запишите уравнение
K  i  p K  Na  i  p Na  Cl  o  pCl
R T
Гольдмана-Ходжкина. МП   F  z  ln K    p  Na    p  Cl    p
o
o
i
K
Na
Cl
Что позволяет
Величину мембранного потенциала покоя с учётом
вычислить это
концентраций всех ионов, способных диффундировать через
уравнение?
мембрану, и проницаемости для них мембраны.
8. Что такое потенциал Потенциал действия – резкое кратковременное изменение
действия? Какова его
величины мембранного потенциала при возбуждении клетки.
роль в нервной и
В нервной клетке ПД –служит для передачи информации в
мышечной клетках?
виде нервных импульсов; в мышечной – первый необходимый
этап мышечного сокращения.






9. Нарисуйте график
ПД и обозначьте его
фазы. Какова
амплитуда и
длительность ПД
нервной клетки?
Около 100мВ, 1мс.
10. Почему
происходит
деполяризация
мембраны при
возникновении ПД?
11. С чем связана
реполяризация
мембраны?
При возбуждении мембрана становится проницаемой для
ионов натрия, которые устремляются внутрь клетки по своему
электрохимическому градиенту.
С инактивацией натриевой проводимости мембраны и
повышением проницаемости мембраны для ионов калия,
которые, выходя из клетки, способствуют возвращению МП к
исходному уровню.
28
Вопрос
12. Запишите
уравнение Нернста для
потенциала
электрохимического
равновесия ионов
натрия?
13. Что произойдёт,
если внутри и снаружи
клетки выровняются
концентрации калия?
14. Что произойдёт,
если снаружи клетки
ионы натрия заменить
на ионы, не способные
проникать через
мембрану?
15. Какой вид
транспорта является
причиной наличия
градиента основных
ионов по обе стороны
плазматической
мембраны?
16. Какой вид
транспорта через
мембрану является
непосредственной
причиной наличия
МПП, возникновения
ПД? Через какие
структуры он
осуществляется?
ответ
E
Na i  55 мВ.
R T
 ln
Na  o
Fz

Не будет мембранного потенциала покоя.
Не будет возникать ПД.
Первично-активный транспорт: натрий-калиевый насос.
Соответственно электродиффузия ионов калия изнутри
клетки наружу, натрия снаружи внутрь. Через калиевые и
натриевые каналы в мембране.
Занятие № 14. Биофизика мышечного сокращения и методы изучения мышечной
активности
Вопрос
2. Укажите правильное
утверждение :
Полный ответ
Сначала происходит распространение ПД в мембране
мышечного волокна, а вслед за ним - сокращение
мышечного волокна;
2). Сначала происходит сокращение мышечного волокна, а
вслед за ним - распространение ПД в мембране мышечного
волокна;
29
Вопрос
2. ПД в мембране
мышечного волокна
возникает:
3. Распространение
потенциала действия в
мембранах мышечного
волокна инициирует:
4. Кальциевые каналы
ЭПР являются:
5. Роль ионов кальция в
инициации
взаимодействия между
актиновыми и
миозиновыми
миофибриллами
5. Ионы кальция после
Полный ответ
3). Распространение ПД в мембране мышечного волокна и
его сокращение происходят одновременно;
4). Распространение ПД в мембране мышечного волокна и
его сокращение никак между собой не связаны.
1). при сокращении мышечного волокна.
2). при скольжении актиновых и миозиновых фибрилл
внутри мышечного волокна;
3). Вследствие возникновении ПД в иннервирующих
мышечное волокно нервных волокнах или прямого его
раздражения электрическими импульсами, которые
ведут к деполяризации сарколеммы;
4). Среди вышеперечисленных утверждений нет верного.
1). Высвобождение ионов кальция из
саркоплазматического ретикулума;
2). Высвобождение ионов марганца из эндоплазматического
ретикулума;
3). Непосредственное соединение актиновых и миозиновых
миофиламентов;
4). Удаление друг от друга актиновых и миозиновых
миофиламентов.
Потенциалзависимыми;
Молекулы тропонина прилегают к поверхности молекул
тропомиозина и имеют большое сродство к ионам кальция.
При взаимодействии тропонина с ионами кальция его
молекула изменяет свою конформацию так, что как бы
заталкивает тропомиозин глубже в желобок между двумя
актиновыми молекулами. При этом открываются активные
центры актиновых филаментов, и происходит прикрепление
к ним поперечных мостиков миозина, что приводит к
сокращению мышцы.
Удаляются из саркоплазмы в ЭПР с помощью кальциевого
30
Вопрос
сокращения:
Полный ответ
насоса;
6. Механизм
«Скользящих нитей»;
мышечного сокращения
поясняет теория:
7. В процессе
Актиновые филаменты ″втягиваются″ между миозиновыми;
мышечного
сокращения:
8.
1). часть молекулы миозина;
9. Скелетная мышца
называется
поперечнополосатой,
потому что её волокна:
1). имеют поперечные мостики;
2). состоят из саркомеров;
3). содержат пигменты, которые неравномерно
распределены по волокну;
4). не имеют никаких особенностей, связанных с указанным
названием, но должны как-то называться.
10. В покоящейся
1). молекулами тропомиозина и тропонина;
мышце активные
2). ничем не покрыты;
центры актиновых
3). молекулами миозина;
филаментов покрыты:
4). длинными цепочками углеводов.
11. АТФ в ходе
1). Не расходуется;
мышечного
2). Расщепляется при помощи АТФазы, которой служат
сокращения:
головки поперечных мостиков;
3). Образуется из АДФ и остатка фосфорной кислоты за счёт
взаимодействия актина с миозином;
4). Поступает из саркоплазмы в межклеточную среду.
12. Связь между
1). Чем больше нагрузка – тем больше скорость сокращения;
скоростью мышечного
2). Любая нагрузка приводит к увеличению скорости
сокращения и
сокращения;
приложенной к мышце 3). Нагрузка, приложенная к мышце, и скорость сокращения
нагрузкой такая:
никак не связаны между собой;
4). Чем больше нагрузка – тем меньше скорость
сокращения мышцы.
13. Зависимость между 1). Определяется уравнением Бернулли;
скоростью сокращения 2). Определяется уравнением Хилла;
мышцы и нагрузкой на 3). Не исследована;
мышцу:
4). Не существует.
14. Наибольшая
1). При максимальной нагрузке на мышцу;
эффективность
2). При минимальной нагрузке на мышцу;
мышечного сокращения 3). В отсутствие нагрузки на мышцу;
наблюдается:
4). При средней нагрузке на мышцу.
15. Для исследования
1). электрокардиография;
функциональной
2). эходоплерография;
активности нервно3). электромиография;
31
Вопрос
мышечной системы
используется:
Полный ответ
4). электроэнцефалография.
Занятие № 15. Физические основы электрокардиографии
Вопрос
1. Что такое электрический
диполь? Какая его главная
характеристика? Укажите
единицы её измерения.
2. Укажите формулу для
вычисления потенциала
электрического поля диполя в
какой-либо точке
пространства?
Полный ответ
Электрический диполь – это система из двух
противоположно заряженных равных по абсолютной
величине зарядов, расположенных на малом
расстоянии друг от друга, называемом плечом диполя.
Главная характеристика – дипольный момент: P  q  l ,
где q  заряд, а l  плечо диполя; Кл м.
Вокруг диполя
образуется электрическое поле.


1
P  cos 

4   0 
r2
где   потенциал в точке в данной точке,  0 
диэлектрическая постоянная,   диэлектрическая 
проницаемость среды, в которой создаётся поле, P дипольный момент;  - угол между прямой,
соединяющей диполь и данную точку пространства, и
вектором дипольного момента; r  расстояние между
диполем и данной точкой.
3. От чего зависит разность
потенциалов между двумя
равноудалёнными от диполя
точками.
Разность потенциалов между двумя равноудалёнными
от диполя точками в электрическом поле
пропорциональна P  cos . Эта разность потенциалов
зависит от величины и направления вектора
дипольного момента.
4. С какими процессами
С процессами, имеющими электрическую природу –
32
Вопрос
связано возникновение
электрического поля вокруг
сердца?
5. В какой структуре
кардиомиоцита происходят
процессы, в результате
которых появляется
электрическое поле?
6.
Почему
поверхность
кардиомиоцитов
рассматривают
как
электрический диполь во
время возникновения в нём
возбуждения?
Полный ответ
возбуждением кардиомиоцитов.
Плазматическая мембрана.
Потому что процесс возбуждения охватывает как
каждый кардиомиоцит, так и всю сердечную мышцу
не одномоментно (поэтапно, постепенно). В
результате часть поверхности, которая уже охвачена
возбуждением, электроотрицательна, тогда как ещё не
охваченная возбуждением - электроположительна. Т.е.
образуется единая поверхность, имеющая как
электроотрицательную, так и электроположительную
части.
7. Кто впервые произвёл Эйтховен с помощью струнного гальванометра
регистрацию ЭКГ?
8. Что такое ЭКГрафия?
ЭКГрафия – диагностический метод функционального
состояния сердца, основанный на регистрации
потенциалов электрического поля, возникающего при
возбуждении сердца.
2 вариант – это метод исследования биопотенциалов
сердца.
9. Что такое ЭКГрамма?
ЭКГрамма – кривая, отражающая изменение разности
потенциалов между двумя точками тела при
возбуждении различных отделов сердца.
10.
Изменение
какой
физической
величины
регистрируется
при
ЭКГрафии в стандартных
отведениях?
Почему
происходит
изменение
указанной Вами величины?
11. Что такое биполярное
отведение ЭКГ? Какие три
При ЭКГрафии регистрируется изменение разности
потенциалов между 2 точками тела (в стандартных
отведениях). Разность потенциалов изменяется в
зависимости от числа возбужденных клеток и их
расположения (или величины и направления вектора
дипольного момента сердца).
Отведение ЭКГ – это расположение двух точки тела,
между
которыми
регистрируется
разность
33
Вопрос
Полный ответ
стандартных отведения Вы потенциалов. 1 отведение – левая рука - правая рука; 2
знаете?
отведение – правая рука – левая нога; 3 отведение –
левая рука - левая нога.
12.
Нарисуйте
форму Положительные зубцы нормальной ЭКГ – Р, R, T ;
нормальной ЭКГ. Обозначьте отрицательные - Q, S .
её зубцы. Какие из них
положительны, а какие –
отрицательны?
13. С какими процессами в Зубец P отражает деполяризацию предсердий,
сердце связано проявление на комплекс QRS  деполяризацию желудочков, зубец
ЭКГ различных зубцов?
T  реполяризацию желудочков.
14. Что такое электрическая Электрическая ось сердца – направление суммарного
ось сердца?
дипольного момента кардиомицитов при возбуждении
желудочков сердца (что соответствует комплексу QRS
на ЭКГ).
Занятие № 16 Итоговый модульный контроль 1
Занятие № 17 Постоянный ток в биологических тканях
Вопрос
Полный ответ
1. Что такое электрический
Электрический ток – направленное движение
ток? Какой электрический ток заряженных частиц.
называется постоянным?
Постоянный электрический ток – ток, параметры
которого не изменяются во времени.
2. Что такое проводники
электрического тока, какими
Проводники электрического тока – вещества,
способные проводить электрический ток, и
34
Вопрос
они бывают?
Полный ответ
характеризующиеся высокой удельной
электропроводностью.
Бывают проводники 1 рода, в которых
электропроводность обусловлена наличием свободных
электронов (металлы); проводники 2 рода, в которых
электропроводность имеет ионную природу (растворы
электролитов)
3. В каком случае возникает
направленное движение
заряженных частиц?
Если на концах проводника создать разность
потенциалов (как вариант – под действием
приложенного к проводнику электрического поля)
4. Что такое сила тока, и в
каких единицах она
измеряется? Что такое
плотность тока, в каких
единицах она измеряется?
Сила тока - это количество заряда, протекающего
dq
через проводник за единицу времени: I  , Ампер
dt
Плотность тока- сила тока, приходящаяся на единицу
сечения проводника (или площади электрода):
I
J  , A м 2 .
S
5. Запишите закон Ома для
участка электрической цепи.
U
, где U  разность потенциалов, R 
R
сопротивление.
Для полной цепи –
6. Что такое сопротивление, в
каких единицах оно
измеряется, какова его
причина, от чего зависит его
величина.
Сопротивление – это свойство проводника
препятствовать прохождению через него
электрического тока. Причина – столкновение
заряженных частиц с атомами вещества
Зависит от природы материала, длины и поперечного
l
сечения проводника: R    , Ом, где   удельное
S
сопротивление, Ом*м
7. Что такое удельная
электропроводность, в чём
она измеряется? Запишите
закон Ома для участка цепи
через удельную
электропроводность.
Удельная электропроводность - величина, обратная
удельному сопротивлению, характеризующая
способность проводника проводить электрический
1
ток:   , Ом1  м 1 .
8. Проводниками какого рода
являются биологические
Биологические ткани являются проводниками 2 рода.
I

J    E , где Е – напряжённость электрического поля,
вызывающего движение заряженных частиц.
35
Вопрос
ткани? Запишите закон Ома
для растворов электролитов.
Полный ответ
J  q  n  (u  u )  E , где q  заряд положительных и
отрицательных ионов; n  число положительных и
отрицательных ионов; u  u   подвижности
отрицательных и положительных ионов; Е –
напряжённость электрического поля, вызывающего
движение ионов.
9. От чего зависит
Ионный состав биологических тканей практически
электропроводность
одинаков, но условия перемещения ионов – различны.
биологических тканей? Какие Поэтому большей электропроводностью, обладают
ткани обладают
ткани, где эти условия лучше: спинномозговая
максимальной и минимальной жидкость, кровь; затем – мышцы, внутренние органы;
электропроводностью?
малая электропроводность – кость, сухая кожа.
10. Что такое гальванизация?
Какой эффект вызывает она в
тканях?
Гальванизация – метод терапии, основанный на
применении постоянного тока малой силы.
Эффект - поляризация тканей вследствие перемещения
ионов под действием электрического поля.
11. Что такое лекарственный
электрофорез? Какие
параметры электрического
тока используются для
проведения метода?
Лекарственный электрофорез – метод терапии,
основанный на применении постоянного тока малой
силы для введения лекарственных веществ через
неповреждённую кожу.
Прикладываемое напряжение должно составлять 5080В, а сила тока до 50мА так, чтобы плотность тока
(учитываем площадь электродов) составляла не более
0,1 мА/см2.
12. Какие требования к
лекарствам, чтобы они могли
быть введены с помощью
электрофореза? С какого
электрода они должны
вводится?
Лекарства должны диссоциировать на ионы.
С электрода одноимённой полярности: катионы с
анода, а анионы с катода.
Занятие № 18. Переменный ток в биологических тканях
Вопрос
1. Какой электрический ток
Полный ответ
Переменный электрический ток- это ток, параметры
36
Вопрос
называется переменным?
Полный ответ
которого (сила тока и напряжение) изменяются по
величине и направлению по гармоническому закону:
I  I max  cos(  t   0 )
U  U max  cos(  t   0 )
2. Какие виды сопротивлений
может включать цепь
переменного тока?
Активное (омическое) и 2 вида реактивных: ёмкостное
и индуктивное.
3. Что такое ёмкость
конденсатора? Запишите
формулу для ёмкости. В
каких единицах она
измеряется?
4. Запишите формулу
ёмкостного сопротивления? В
каких единицах оно
измеряется?
5. В одинаковой ли фазе
изменяются сила тока и
напряжение, если ток
проходит через конденсатор?
Ёмкость – это физическая величина, отражающая
способность конденсатора накапливать заряд.
q
C  , измеряется в Фарадах
U
6. В одинаковой ли фазе
изменяются сила тока и
напряжение, если ток
проходит через катушку
индуктивности? В чём
причина?
Нет, при прохождении через катушку индуктивности
изменение силы тока отстаёт от изменения
Rc 
1
, в Омах
C 
Нет, при прохождении через конденсатор изменение
силы тока опережает изменение напряжения на
напряжения на

.
2

. Причина – возникновение эдс
2
самоиндукции, препятствующей нарастанию силы
тока.
37
Вопрос
Полный ответ
7. Что такое индуктивность?
Индуктивность – физическая величина,
характеризующая магнитные свойства проводника
переменного тока (катушки). Она зависит от
материала, из которого изготовлен проводник, формы
цепи и т.д.
8. Что такое индуктивное
сопротивление? В чём оно
измеряется?
9. Что такое импеданс?
Rl  L   , измеряется в Омах
10. В чём особенность
импеданса биологических
тканей?
11. Какие различия импеданса
и его изменения при
нарастании частоты
воздействующего
переменного тока характерны
для живой и мёртвой ткани?
Импеданс – полное сопротивление цепи переменному
электрическому току.
Вычисляется как геометрическая сумма активного и
2
реактивного сопротивлений: Z  Ra2  RL  RC  .
Z  Ra2  RC  .
2
В мёртвой ткани импеданс меньше, т.к. обусловлен
лишь омическим сопротивлением и не меняется с
возрастанием частоты приложенного тока (2); в живой
он больше при малых частотах и падает при
увеличении частоты тока вследствие уменьшения
ёмкостного сопротивления (1).
2
12. Что такое реография?
Реография – это метод исследования кровенаполнения
тканей и органов по изменению импеданса.
13. Что такое формула
Кедрова?
dV
dR

V
R
Формула указывает, что изменение объёма органа в
процессе кровенаполнения прямо пропорционально
изменению его сопротивления. Знак – указывает на то,
38
Вопрос
14. Какая частота
переменного тока
используется в реографии и
почему?
Полный ответ
что сопротивление в процессе кровенаполнения
падает. Причина – большая электропроводность крови,
чем мягких тканей.
100 – 500кГц. Потому что ёмкостным компонентом
импеданса можно пренебречь, и зависимость объёма
притекающей к органу крови от сопротивления
считать прямо пропорциональной.
Занятие № 19. Магнитное поле и его действие на организм человека.
Вопрос
1. Что такое магнитное поле?
Полный ответ
Магнитное поле – часть пространства, в котором
проявляются силы, действующие на подвижные
электрические заряды и проводники с током
2. Что является источниками
магнитного поля?
Подвижные электрические заряды, проводники с
током, постоянные магниты.
3. Что такое магнитная
индукция? В чём она
измеряется?
Магнитная индукция – силовая характеристика
магнитного поля, которая равна отношению
максимального вращающего момента, действующего
на рамку с током в магнитном поле, к магнитному
M
моменту рамки: B  max . Измеряется в Теслах.
pm
4. Что такое магнитный
поток? В чём он измеряется?
Магнитный поток – физическая величина,
характеризующая число силовых линий магнитного
поля, пронизывающих какую либо поверхность:
Ф  B  S n  B  S  cos  . Измеряется в Веберах
5. Что такое напряжённость
магнитного поля?
Напряжённость магнитного поля – дополнительная
характеристика магнитного поля, которая отражает
его силовое действие с учётом среды, в которой
B
.
создаётся магнитное поле: H 
0  
Сила Лоренца – это сила, действующая со стороны
магнитного поля на подвижный электрический заряд,
движущийся в магнитном поле:
F  q    B sin  , где q  величина заряда,  
скорость заряда, В- магнитная индукция,   угол
6. Что такое сила Лоренца?
39
Вопрос
Полный ответ
между векторами скорости и магнитной индукции.
7. Что такое сила Ампера?
Сила Ампера – это сила, действующая со стороны
магнитного поля на проводник с током, помещённый
в это поле: Fa  I  dl  B  sin  , где I  dl  элемент
тока, В- магнитная индукция,   угол между
векторами магнитной индукции и элементом тока.
8. Что позволяет рассчитать
закон Био-Савара-Лапласа?
Магнитную индукцию (или напряжённость
магнитного поля), создаваемого данным проводником
с током в данной точке пространства:
1 I  dl  sin 
, или
H

4 
r2
   I  dl  sin 
B 0

4 
r2
где I  dl  элемент тока,   угол между элементом
тока и вектором r , r - расстояние между элементом
тока и точкой пространства, в которой исследуется
магнитная индукция поля.
9. Что такое
магнитокардиография?
магнитоэнцефалогафия?
Магнитокардиография – регистрация магнитного
поля, образующегося при распространении
возбуждения по сердечной мышце, связанного с
движением заряженных частиц через мембрану.
Магнитоэнцефалография - регистрация магнитного
поля электрических потенциалов нейронов коры
головного мозга.
10. На какие системы
организма, в первую очередь,
влияет магнитное поле?
На системы, деятельность которых связана с
процессами возбуждения, имеющими электрическую
природу – сердечную деятельность, работу нервной
системы.
11. Что такое магнитный
момент? Какие вещества
обладают собственным
магнитным моментом и
почему?
Магнитный момент – p m  I  S ,
Собственным магнитным моментом обладают
парамагнетики – вещества, имеющие неспаренные
электроны, магнитные моменты атомов направлены
хаотично. При помещение в магнитное поле
усиливают его, т.к. направление магнитных моментов
совпадает с направлением силовых линий магнитной
индукции.
40
Вопрос
Полный ответ
12. Чем диамагнетики
отличаются от
парамагнетиков?
Не обладают собственным магнитным моментом.
Магнитная проницаемость веществ меньше единицы.
Диамагнетики в отсутствии магнитного поля (а)
магнитные моменты атомов скомпенсированы
(суммарный магнитный момент = 0). В магнитном
поле магнитные моменты направлены в
противоположную сторону силовым линиям поля.
При помещении во внешнее магнитное поле
ослабляют его.
13. Из каких веществ, в
основном, состоит организм?
В основном, из диамагнитных. Но есть
ферромагнитные включения (н-р, в надпочечниках)
14. Что такое
магнитостимуляция? Какой
эффект вызывает?
Магнитостимуляция – это терапевтический метод,
основанный на применении импульсного магнитного
поля. Эффект – вследствие влияния на подвижные
заряженные частицы вызывает деполяризацию
мембран клеток.
Занятие № 20. Основы диагностического оборудования
Вопрос
1. Какие средства съёма медикобиологической информации Вы
знаете?
2. В каком случае можно
применить электроды? Приведите
пример.
3. В каком случае мы применяем
датчики?
Полный ответ
Электроды и датчики.
Если медико-биологический сигнал имеет
электрическую природу. Например, применение
электродов в электрокардиографии.
Если медико-биологический сигнал имеет не
электрическую природу и должен быть
преобразован в электрический сигнал для
регистрации, измерения и сохранения на
электронном оборудовании.
41
Вопрос
4. Что такое параметрический
датчик? Приведите пример.
5. Что такое генераторный датчик?
Приведите пример.
6. Почему сигналы, которые мы
отводим от биологических
объектов, необходимо усиливать?
7. Какой электронный прибор
применяется для усиления медикобиологических сигналов?
Полный ответ
Параметрический датчик – это устройство,
представляющее собой электрическую цепь с
активным или одним из видов реактивного
сопротивлений, которые могут изменяться под
действием изучаемого медико-биологического
сигнала.
Индуктивный
(магнитомеры?),
резистивный
(датчик
частоты
дыхания),
ёмкостный (в фонокардиографии).
Генераторный датчик – устройство, способное
генерировать ЭДС под действием изучаемого
медико-биологического сигнала. Пьезодатчики, в
которых под действием механических колебаний
возникает переменное электрическое поле;
фотоэлементы, термопара.
1. Вследствие их небольшой величины. 2.
Выходное сопротивление биологических
объектов вместе с электродами велико.
Усилитель – электронный прибор, который
служит для усиления электрических колебаний.
8. Что такое коэффициент усиления Коэффициент усиления – это отношение
усилителя?
параметра электрического сигнала на выходе
усилителя к значению этого же параметра на
входе: K I 
9. Как рассчитать усиление
многокаскадного усилителя?
10. Какие два вида усилителей Вы
знаете? Чем они различаются?
11.Что такое частотная
характеристика усилителя?
Нарисуйте её для усилителей
постоянного и переменного тока,
обозначьте частотную полосу
пропускания.
I o
U o
, KU 
.
I i
U i
K  K 1  K 2  ...
Усилители постоянного тока (усиливают
постоянный и переменный ток) и переменного
тока (усиливает только переменный ток).
Частотная характеристика усилителя зависимость коэффициента усиления от частоты
входного сигнала.
42
Вопрос
12. Что такое амплитудная
характеристика усилителя? Какая
часть этой зависимости
используется при регистрации
сигналов от биообъектов.
Полный ответ
Амплитудная характеристика усилителя зависимость амплитуды выходного сигнала от
амплитуды входного сигнала. Линейная часть,
которая характеризуется одинаковым
коэффициентом усиления для входных сигналов
различной амплитуды.
43
Занятие № 21. Генераторы электрических колебаний. Электронные стимуляторы
Вопрос
Полный ответ
1. Что такое генераторы
Генераторы электрических колебаний
–
электрических колебаний?
устройства, которые преобразуют энергию
источника постоянного напряжения в энергию
электромагнитных
колебаний
различной
формы.
2. Какие две группы генераторов
Вы знаете?
Генераторы синусоидальных колебаний и
генераторы импульсных (релаксационных)
колебаний.
3. Каково применение генераторов
в медицине?
В физиотерапевтической аппаратуре,
электронных стимуляторах, в диагностических
приборах (например, реографе).
4. Что является структурными
элементами генератора
синусоидальных колебаний? От
чего зависит частота
синусоидальных колебаний,
полученных с помощью такого
генератора?
Батарея (источник энергии), колебательный
контур и транзистор.
От параметров колебательного контура –
ёмкости (чаще) и индуктивность.

1
Lк  Cк
5. Какие варианты генераторов
релаксационных колебаний Вы
знаете? Какие колебания получают
с помощью каждого из них?
Генератор на неоновой лампе (пилообразные
импульсы) и мультивибратор (при
соответствующем подборе параметров можно
получить прямоугольные колебания).
6. Что такое электронный
осциллограф?
Электронный осциллограф - электронный
прибор, предназначенный для наблюдения и
регистрации электрических импульсов или
44
Вопрос
Полный ответ
функциональной зависимости двух величин,
преобразованных в электрический сигнал.
7. Какие основные части
осциллографа? Каково их
предназначение?
Усилитель электрических колебаний (усиливает
сигналы, подаваемые на вход осциллографа),
электронно-лучевая трубка (визуализирует
сигналы, подаваемые на её отклоняющие
пластины), генератор развёртки (генерирует
пилообразные импульсы, которые подаются на
горизонтальные отклоняющие пластины э.-л.
трубки, что необходимо для регистрации
изменения электрического сигнала во времени).
8. Какие основные физические
явления лежат в основе работы
электронно-лучевой трубки?
Термоэлектронная
эмиссия
в
катоде,
люминесценция экрана при попадании на него
пучка
электроном,
отклонение
пучка
электронов в электрическом поле между
вертикальными и горизонтальными пластинами
9. Что такое электрический
импульс? Каковы его главные
характеристики и единицы их
измерения?
Электрический импульс – быстрое колебание
силы
тока
или
напряжения.
Главные
характеристики
–
амплитуда
(мВ,мА),
длительность (мс), форма (прямоугольные,
экспоненциальные,
треугольные,
колоколообразные и т.д.).
10. Что такое электронные
стимуляторы?
Электронные
стимуляторы
–
приборы,
предназначенные для стимулирования какоголибо эффекта раздражениями токами, в основе
которого лежит специфического действие тока
– деполяризация биологических мембран.
11. Приведите известные Вам
электронные стимуляторы? Какая
частота подаваемых от них на
биообъект импульсов?
Кардиостимуляторы
(частота
сердечных
возбуждений), дефибрилляторы (1 мощный по
вольтажу электрический импульс, который
позволяет возбудить все клетки сердца
одновременно,
тем
самым,
убрав
дефибрилляцию желудочков), кохлеарный
45
Вопрос
Полный ответ
протез (с частотой воздействующих на него
звуковых волн), электронейростимулятор (в
зависимости от стимулируемых нервных
структур и целей стимулирования нервномышечной системы).
12. В каком случае можно добиться
специфического действия
электрического тока на
биообъекты? Обоснуйте это с
помощью графика зависимости
пороговой силы тока от
длительности импульса (закон
Вейса-Лапика –Хоорвега).
При
действии
импульсов
достаточной
амплитуды и длительности, которые способны
вызвать деполяризацию мембран.
Занятие № 22. Низко- и высокочастотная электрофизиотерапия
Вопрос
1. Что такое
электромагнитное
колебание? Как можно
его получить?
Полный ответ
Электромагнитное колебание –колебание величин векторов
напряженностей электрического и магнитного полей во
взаимно перпендикулярных плоскостях. С помощью
колебательного контура.
2. Что такое
электромагнитная
волна? Какая она –
продольная или
поперечная?
Электромагнитная волна - распространение в пространстве
электромагнитных колебаний, при котором колебания
векторов напряжённостей электрического и магнитного полей
осуществляются во взаимно перпендикулярных плоскостях,
перпендикулярных
плоскости
вектора
направления
распространения волны. Поперечная.
46
Вопрос
Полный ответ
3. В каких средах
может
распространяться
электромагнитная
волна? Какова
скорость её
распространения?
4. Приведите
классификацию ЭМ
волн в порядке
возрастания длины
волны. Как изменяется
частота указанных
Вами волн?
В любых средах. Со скоростью света.
5. По какому принципу
различают аппараты
низкочастотной
физиотерапии и
высокочастотной
физиотерапии?
6. В чём разница
эффектов
низкочастотной и
высокочастотной
физиотерапии?
Обоснуйте ответ
графически (закон
Вейса-ЛапикаХоорвега).
По частоте воздействующих импульсов или синусоидальных
электромагнитных колебаний. Условной границей является
частота 20000Гц.
Радиоволны (1), инфракрасное излучение (2), видимый свет
(3), ультрафиолетовое излучение (4),
рентгеновское
излучение (5), гамма – излучение (6). При возрастании длины
волны частота волн уменьшается.
Низкочастотная физиотерапия оказывает стимулирующее
действие, а высокочастотная – тепловое. Это можно пояснить
кривой зависимости пороговой силы раздражения от
длительности импульсов. При высокой частоте – импульсы
очень короткие, поэтому пороговая сила тока недостижима,
энергия тока, полей рассеивается в тканях в виде тепла. При
малой частоте воздействующего фактора длительность
импульса достаточна, чтобы достигалась пороговая сила тока
раздражения возбудимых структур, поэтому проявляется
специфическое действие тока.
I min 
a
b
t
47
Вопрос
Полный ответ
7. Перечислите
известные Вам
методики
низкочастотной
электрофизиотерапии.
8. Охарактеризуйте и
поясните эффект
диадинамотерапии.
Амплипульсотерапия, диадинамотерапия, электросон.
9. Что такое
амплипульсотерапия?
Поясните специфику
применяемых токов.
Какой эффект метода.
Амплипульсотерапия – это лечебный метод, в котором
применяется импульсный ток синусоидальной формы
частотой 5000Гц, модулированный по амплитуде низкой
частотой – от 10 до 150Гц. Высокая частот («несущая»)
обеспечивает проникновение токов вглубь тканей, но она
оказывает слабое раздражающее действие на рецепторы и
вызывает их быструю адаптацию. Этих недостатков
позволяет избежать модуляция этих колебаний по амплитуде.
Чем глубже модуляция – тем сильнее раздражающее
действие. В основном, уменьшение болей в нервномышечной системе (вследствие формирования мощного
потока импульсов от проприо-, интеро- и экстерорецепторов).
Диадинамотерапия – метод терапии, основанный на
применении импульсных токов частотой от 50 до 100Гц
малой силы (до 50мА). Основной эффект – болеутоляющий,
который проявляется вследствие раздражения
периферических нервных окончаний больной области
ритмическими стимулами, что приводит к повышению их
болевой чувствительности. Также информация о раздражении
передаётся в ЦНС, где создаётся «доминанта ритмического
раздражения», подавляющая «доминанту боли».
48
Вопрос
Полный ответ
10. Опишите один из
методов
высокочастотной
терапии –
индуктотермию.
Индуктотермия – это метод электрофизиотерапии, в ходе
которого на тело пациента воздействуют высокочастотным
или ультравысокочастотным электромагнитным полем.
Преимущественное действие оказывает магнитное поле,
которое возникает вокруг витков специальной катушки
(индуктора) при прохождении через неё тока высокой
частоты.
Известно, что количество выделяющейся теплоты можно
рассчитать по формуле: Q = k ν2B2 𝜸, где k – коэффициент
пропорциональности, ν- частота электромагнитного поля, γ
– удельная проводимость ткани, В – магнитная индукция.
Вихревые токи наиболее интенсивны в тканях, отличающихся
значительной электропроводностью. Поэтому максимальное
выделение тепла происходит в жидких средах организма и
паренхиматозных органах (мышцы, печень и др.).
11. . Опишите один из
методов
высокочастотной
терапии –диатермию.
Диатермия – это метод глубокого прогревания тканей при
помощи электрического тока высокой частоты. Эффект
достигается пропусканием через тело пациента тока частотой
1 – 2МГц.
Количество выделяющейся теплоты определяется по
формуле:
Q = k
𝝈𝟐
𝜸
, где k – коэффициент пропорциональности,
который зависит от выбора единиц, σ – плотность тока на
электродах, γ – удельная проводимость ткани.
Диатермия сохранила свое значение как метод
электрохирургии, при котором выделяющаяся теплота
используется для рассечения и коагуляции тканей.
49
Вопрос
12. Опишите метод
УВЧ- терапии.
Полный ответ
Ультравысокочастотная (УВЧ) - терапия также
представляет собой метод воздействия на организм
электромагнитным полем высокой или ультравысокой (40- 68
МГц) частоты, но в отличие от индуктотермии действует, в
основном, электрическое поле. При УВЧ-терапии
соответствующая область тела помещается между плоскими
электродами, которые образуют конденсатор.
Под влиянием электрического поля ультравысокой частоты в
тканях, обладающих относительно высокой
электропроводностью, возникает переменный электрический
ток, обусловленный движением ионов. Его энергия
рассеивается в виде тепла. Однако тепло выделяется и в
тканях, обладающих высоким электрическим
сопротивлением, которые близки к диэлектрикам (костная,
жировая и др.).
Занятие № 23. Контрольная работа 2
Занятие № 24. Геометрическая оптика. Рефрактометрия
Вопрос
1. Какой раздел физики
называется оптикой?
Полный ответ
Оптика – раздел физики, в котором изучают
закономерности излучения, поглощения и
распространения света.
2. Что такое абсолютный
показатель преломления
среды?
Это показатель преломления среды относительно
вакуума (воздуха), который показывает, во сколько раз
скорость света в вакууме (воздухе) превышает скорость
c
света в данной среде: n  .

3. Что такое
относительный показатель
преломления одной среды
по другой?
Это отношение абсолютных показателей преломления
двух сред, или скоростей света в этих средах:
4. Сформулируйте закон
преломления света.
n1 sin 

 const , где n1  показатель преломления среды,
n2 sin 
n21 
n2 1

n1  2
из которой падает свет; n2  показатель преломления
среды, в которую свет падает;   угол падения;   угол
преломления.
50
Вопрос
Полный ответ
5. Что такое полное
внутреннее отражение?
Полное внутреннее отражение - частный случай
преломления света, который возникает при поступлении
света из оптически более плотной среды в оптически
менее плотную среду, в результате чего угол
преломления всегда будет больше угла падения.
6. Что такое предельный
угол полного внутреннего
отражения?
Предельный угол полного внутреннего отражения –
такой угол падения в оптически менее плотной среде,
при котором угол преломления равен

, т.е. свет
2
скользит по границе раздела сред.
7. Приведите примеры
использования явления
полного внутреннего
отражения.
Волоконная оптика (диагностические и хирургические
эндоскопы).
Рефрактометрия – определение концентрации растворов
по предельному углу полного внутреннего отражения
или показателю преломления раствора.
8. Что такое линза? Какие
две группы линз Вы
знаете?
Линза – прозрачное тело, ограниченное двумя
сферическими поверхностями, показатель преломления
которого отличается от показателя преломления среды,
в которой оно находится.
Собирающими и рассеивающими.
9. Что такое главная
оптическая ось линзы?
Главная оптическая ось – условная линия, соединяющая
центры сферических поверхностей, ограничивающих
линзу.
10. Что такое фокус линзы, Фокус линзы – точка на главной оптической оси, в
51
Вопрос
фокусное расстояние?
Сколько фокусов имеют
собирающая и
рассеивающая линзы?
Полный ответ
которой собираются лучи после преломления в линзе.
Фокусное расстояние – расстояние от оптического
центра линзы до фокуса. Собирающая линза имеет 2
фокуса (передний и задний), рассеивающая – 1
(передний).
11. Что такое оптическая
сила линзы и в чём она
измеряется?
Оптическая сила линзы – величина, обратная фокусному
расстоянию, показывающая насколько линза преломляет
проходящие через неё лучи: Рефрактометрия –
определение концентрации растворов по предельному
углу полного внутреннего отражения или показателю
1
f
преломления раствора. D  , Диоптрии.
12. Напишите уравнение
n
 1
1 
D   1  1    , Величина оптической силы линзы
тонкой линзы для
 n2   R1 R2 
определения её оптической определяется радиусами кривизны сферических
силы.
поверхностей, образующих линзу R1 и R2, абсолютными
показателями преломления вещества, из которого она
изготовлена n1 и среды n2.
13. Что такое аберрации
линз? Какие аберрации
линз Вы знаете, в чём их
причины?
Аберрации – погрешности (искажения) изображений,
формируемых с помощью линзы. Сферическая (края
преломляют сильнее, чем центральные части, близкие к
оптическому центру)
Хроматическая (вследствие неодинакового преломления
световых волн разных длин)
Астигматизм (вследствие нарушения сферичности
линзы или косого направления на линзу пучка света).
52
Вопрос
14. Нарисуйте ход лучей в
световом микроскопе.
Обозначьте используемые
линзы, их фокусы.
Охарактеризуйте
изображение полученного
с помощью светового
микроскопа
биологического объекта.
Полный ответ
Предмет АВ помещается на расстоянии немного
большем фокусного
расстояния объектива. Действительное, увеличенное и
перевернутое изображение А1В1, даваемое объективом,
получается на расстоянии от окуляра немногим
меньшим фокусного расстояния окуляра. Это
промежуточное изображение рассматривается окуляром
как объект. Окуляр дает изображение А2В2 мнимое,
увеличенное и перевернутое (относительно предмета
АВ) изображение, находящееся от окуляра на
расстоянии наилучшего зрения (для нормального глаза d
=25 см).
Занятие № 25. Волновая оптика. Поляриметрия
Вопрос
1. Что представляет собой
свет как волна?
Охарактеризуйте данный
вид волн.
Полный ответ
Видимый свет занимает определённый диапазон на
шкале Э-М волн (от 400 до 780 нм). ЭМ волна распространение в пространстве колебаний векторов
напряжённостей электрического и магнитного полей во
взаимно перпендикулярных плоскостях,
перпендикулярных плоскости направления
распространения волны.
2. Что такое дифракция
световых волн? Какое
значение она имеет для
разрешающей способности
оптических приборов?
3. Укажите формулу
предела разрешения
Дифракция – огибание волной препятствий, размер
которых меньше или равен длине световой волны.
Дифракция ограничивает разрешающую способность
оптических приборов.
z

2  n  sin  2
. Уменьшить  , например, рассматривать
53
Вопрос
светового микроскопа и
укажите, как его можно
уменьшить, учитывая
волновые свойства света?
4. Какие световые волны
называются
когерентными?
5. Что такое
интерференция световых
волн?
Полный ответ
объект в ультрафиолетовом излучении.
6. Какой свет называется
поляризованным?
Поляризованный свет – это свет, колебания вектора
напряжённости электрического поля которого
осуществляется преимущественно в одной плоскости.
7. Назовите способы
получения
поляризованного света.
Отражение света от границы между двумя
диэлектриками; прохождение через кристаллы,
обладающие дихроизмом или анизотропией.
8. Какие вещества
называются оптически
активными? Приведите
примеры
Оптически активные вещества - вещества, способные
вращать плоскость поляризации поляризованного света,
т.е. поворачивать её на определённый угол. Существуют
L и D  формы таких веществ, а смесь равных количеств
обеих форм, называемая рацематом, оптической
активностью не обладает. Примеры, сахара,
аминокислоты, нуклеотиды и т.д.
9. Что такое поляриметр?
Поляриметр – оптический прибор, позволяющий
определять наличие и концентрацию оптически
активных веществ в растворах по углу поворота
плоскости поляризованного света.
Когерентные волны – это волны, имеющие одинаковую
частоту и постоянную во времени разность фаз.
Интерференция – это наложение световых волн, которое
сопровождается формированием (в случае
когерентности накладываемых волн) устойчивой
интерференционной картины.
54
Вопрос
Полный ответ
10. Нарисуйте
принципиальную схему
поляриметра. Укажите
части схемы и их
назначение.
Принципиальная схема устройства поляриметра
такова (рис.47). Он включает источник естественного
света (И), поляризатор (П), кювету с раствором
оптически активного веществ (К), анализатор (А) и
окуляр (О).
11. Укажите, как угол
поворота плоскости
поляризации связан с
концентрацией оптически
активного вещества?
    c  d , где   угол поворота плоскости поляризации
оптически активным веществом;   удельная
постоянная вращения (зависит от природы оптически
активного вещества, растворителя, температуры, длины
волны света); с- концентрация вещества; d  толщина
слоя оптически активного вещества.
Занятие № 26. Основы биофизики зрения. Диоптриметр
Вопрос
1. Какие преломляющие
поверхности имеет глаз
человека?
2. Какая из преломляющих
сред имеет наибольшую
оптическую силу и
почему?
Полный ответ
Роговица, водянистая влага камер, хрусталик,
стекловидное тело.
3. Что такое
редуцированный глаз?
Это схематическая модель глаза, в которой
рассматривают преломление световых лучей только в 1
точке, находящейся на расстоянии 17мм от сетчатки.
Роговица, т.к. наибольший перепад показателей
преломления на границе воздух-роговица и
значительной её кривизны.
55
Вопрос
Полный ответ
4. Какое изображение
объекта формируется на
сетчатке?
5. Что такое аккомодация
глаза?
Уменьшенное, перевёрнутое, действительное.
6. За счёт чего изменяется
оптическая сила глаза при
аккомодации?
За счёт изменения кривизны хрусталика. При
расслаблении цилиарной мышцы, он становится более
плоским – оптическая сила глаза уменьшается. При
сокращении цилиарной мышцы – хрусталик становится
выпуклым, оптическая сила увеличивается.
7. Что такое расстояние
наилучшего зрения?
Это расстояние, на котором возможно рассматривать
предметы, различая его детали, без напряжения аппарата
аккомодации. Оно для здорового глаза равно около
25см.
8. Что такое ближняя и
дальняя точки глаза?
Ближняя точка глаза – это расстояние до предмета, на
котором при максимальной аккомодации глаза
возможно формирование чёткого изображения на
Аккомодация – это процесс изменения оптической силы
глаза для фокусировки близких и отдалённых объектов.
сетчатке: f 
1
1
 м  0,07 м  7см.
Dmax 14
Дальняя точка глаза – это расстояние, при котором
аккомодирующий аппарат находится в расслабленном
состоянии, т.е. D  0, а значит расстояние до
удалённого в бесконечность объекта.
9. Что такое близорукость? Близорукость – недостаток оптической системы глаза,
Как её можно устранить?
при котором изображение формируется перед сетчаткой
(например, при большей оптической силе
преломляющих сред, врождённое удлинённое глазное
56
Вопрос
Полный ответ
яблоко). Необходимо для коррекции использование
рассеивающих линз.
10. Что такое
дальнозоркость? Каковы её
причины и как её можно
устранить?
Дальнозоркость – недостаток оптической системы глаза,
в результате которого изображение предметов
фокусируется за сетчаткой (при недостаточном
диапазоне аккомодации, при врождённом укороченном
глазном яблоке или его спазме). Необходимы
собирающие линзы для коррекции.
11. Почему у пожилых Вследствие уменьшения диапазона аккомодации из-за
людей
чаще
всего потери упругости хрусталиком.
наблюдается
дальнозоркость?
12.
Что
такое Диоптриметр – прибор для определения оптической
диоптриметр?
силы очковых стёкол, положения оптического центра и
главных сечений астигматических линз.
Занятие № 28. Характеристики теплового изучения. Основы термографии
Вопрос
1. Что такое тепловое
излучение тел?
Полный ответ
Тепловое излучение - это электромагнитное излучение,
которое возникает за счет энергии вращательного и
колебательного движения атомов и молекул в составе
вещества.
2. Какой температуры
должно быть тело,
чтобы испускать
тепловое излучение?
3. Что такое
энергетическая
светимость тела? В
каких единицах она
Тепловое излучение характерно для всех тел, которые
имеют температуру, превышающую температуру
абсолютного нуля.
Энергетическая светимость - это количество энергии
электромагнитного излучения во всем диапазоне длин
волн, которое излучается телом во всех направлениях с
единицы площади поверхности за единицу времени:
57
Вопрос
измеряется?
Полный ответ
R
E  Дж   Вт 
,

. Энергетическая светимость зависит
S  t  м 2  с   м 2 
от природы тела, температуры тела, состояния поверхности
тела и длины волны излучения.
4. Что такое
спектральная плотность
энергетической
светимости тела? В
каких единицах она
измеряется?
5. Что такое
коэффициент
поглощения теплового
излучения,
монохроматический
коэффициент
поглощения? Какие
значения могут
принимать эти
величины, в каких
единицах они
измеряются?
Спектральная плотность энергетической светимости –
отношение энергетической светимости тела для данных
длин волн (   d ) при данной температуре ( T  dT )
6. В чём суть закона
Кирхгофа для теплового
излучения тел?
 RT

  T
R ,T  f ( , T ).
к диапазону длин волн: r 
R , T
d


, Вт м3 .
Коэффициент поглощения теплового излучения – это
отношение части потока теплового излучения, которая
поглотилась телом, к потоку теплового излучения,

dФпогл
dФпад .
падающему на данное тело:
Монохроматический
коэффициент
поглощения
коэффициент поглощения теплового излучения для
данного диапазона длин волн при заданной температуре:
  ,T  f ( , T ).
Коэффициент поглощения может принимать значения от 0
(абсолютно белое тело) до 1 (абсолютно чёрное тело). Это
безразмерная величина.
  RT
  
 1   T

  ( RT ) ачт    , T .
2
Отношение спектральной плотности энергетической
светимости тела к его монохроматическому коэффициенту
поглощения не зависит от природы тела и равно для всех
тел спектральной плотности энергетической светимости
абсолютно чёрного тела (при тех же самых температуре и
длине волны).
Вт
7. Укажите закон
  5,7  10 8 2
4
м К4 .
Стефана-Больцмана для R    T , где
абсолютно чёрного тела
и его применение к
произвольным телам.
8. В чём сущность
Длина волны  м акс , на которую приходится максимум
правила смещения
спектральной плотности энергетической светимости АЧТ,
Вина? Запишите его
обратно пропорционален его абсолютной температуре Т:
формулу, определение,
в
продемонстрируйте его  м акс  Т , где в  2,9  10 3 м  К - постоянная Вина.

Т3
58
Полный ответ
Вопрос
суть графически.
9. В чём сущность
теории Планка и её
значение?
Планк выдвинул теорию о квантовом характере излучения:
E  h  , где E  энергия кванта; h  постоянная Планка;  
частота излучаемой волны. Это позволило объяснить
спектральную плотность энергетической светимости АЧТ
во всём диапазоне длин волн.
10. Как можно
рассчитать мощность
теплового излучения с
поверхности тела
человека с учётом того,
что его температура и
температура
окружающей среды
различны?
11. Что такое
термография?
Приведите примеры
использования
термографии в
медицине.
Р      Т 1  T24  S . , где   коэффициент поглощения тела,
Вт
  5,7  10 8 2
м  К 4 , T1 ,T2  температуры окружающей среды и
12. Какие способы
осуществления
термографии Вам
известны?

4

тела человека, S  площадь открытой поверхности тела.
Термография – диагностический метод, основанный на
регистрации теплового излучения тела человека и
определения температуры различных участков тела.
Термография применяется для обнаружения опухолей,
воспалительных реакций, нарушений местного кровотока.
Диагностический признак – нарушение симметрии
температурных полей на симметричных участках тела.
А. контактная холестерическая термография – метод,
основанный
на
применении
оптических
свойств
холестерических жидких кристаллов, избирательно
отражающих разные длины волн в зависимости от
температуры поверхности, на которую они нанесены. Это
позволяет получать на пленках этих веществ изображения
теплового поля поверхности тела человека.
Б. Телетермография – метод, базирующийся на
превращении ИК-излучения тела человека в электрические
сигналы, которые регистрируются на экране тепловизора
или другом записывающем устройстве. Метод
бесконтактный.
59
Полный ответ
Вопрос
Занятие № 29,30. Люминесценция, лазеры, радиоспектроскопия
Вопрос
1.
Что
люминесценция?
Полный ответ
такое Люминесценция
–
это
излучение
веществом
электромагнитных волн в спектре частот видимого света,
длительность которого превышает период световых волн,
и которое является избыточным над тепловым
излучением тела при данной его температуре (холодное
свечение).
Спонтанное излучение.
виды Хемилюминесценция, радио-, рентгено-, катодо-, фото-,
по трибо-, электро- и т.д.
её
2.
Назовите
люминесценции
механизму
возбуждения.
3. Перечислите виды
люминесценции по её
длительности.
4.
Приведите
формулировку
закона
Стокса
для
люминесценции
и
покажите его суть на
графике.
Флюоресценция
(кратковременное
послесвечение),
фосфоресценция (сравнительно длинное послесвечение).
Длина волны люминесцентного излучения больше длины
волны света, вызвавшего люминесценцию.
5.
Что
такое   W . Сначала увеличивается, а затем резко снижается
W0
энергетический
выход
люминесценции? Как он

h 
 0 . Однако при дальнейшем увеличении
до 0.  
зависит
от
длины
h  0

падающего
на  энергии квантов становится недостаточно, чтобы
0
люминофор
света?
вызвать люминесценцию.
Поясните ответ.
60
Вопрос
Полный ответ
6. Укажите направления
применения
люминесценции
в
медицине.
1. Люминесцентный микро- и макроанализ. Исследование
люминесцентного
свечения
микроорганизмов
(диагностика кожных болезней, а также контроль
качества продуктов питания и фармацевтических
препаратов),
использование
люминесцентного
микроскопа.
2. Создание осветительной и медицинской аппаратуры
(лампы дневного света в операционных, бактерицидные
лампы, электроннолучевая трубка и генератор развертки в
осциллографе).
7.
Что
такое
индуцированное
излучение?
Что
для
такого
излучения
характерно?
Индуцированное излучение – это электромагнитное
излучение тела, которое возникает при переходе атома из
возбуждённого состояния в основное под действием
внешнего источника энергии.
Излучаемый фотон является копией фотона, вызвавшего
переход из возбуждённого состояния в основное, т.е.
имеет то же направление и ту же частоту.
8. Какие основные части
лазерной установки Вы
знаете?
Для
чего
необходима каждая из
них?
Активная среда – вещество, в котором создаётся
инверсная заселённость энергетических уровней, за счёт
чего
она
становится
источником
мощного
индуцированного излучения.
Система накачки – источник энергии, который создаёт
инверсную заселённость энергетических уровней в среде.
Оптический резонатор – зеркала, способствующие
многократному прохождению первичных фотонов через
активную среды с последующим формированием
вторичных и т.д., являющихся точными копиями друг
друга.
61
Вопрос
Полный ответ
9. Какими свойствами Лазерный пучок света является монохроматическим,
обладает
лазерный когерентным, поляризованным. Можно обеспечить
пучок света?
высокую интенсивность и очень узкую направленность
лазерного пучка.
10. Приведите примеры Диагностика – гастроскопы, в которых лазер
использования лазеров в используется для формирования голографического
медицине.
изображения внутренних органов; в стоматологии – для
исследования трещин эмали; для обнаружения раковых
опухолей
путём
введения
гематопорфирина,
накапливающегося в раковых клетках и святящегося при
облучении тела лазером; в ангиологии – для выявления
атеросклеротического поражения сосудов.
Терапия – создано множество методик с использованием
лазерного излучения. Имеет противовоспалительное,
противоболевое и т.д. положительное действие.
Значительно повышает микроциркуляцию в органах и
тканях. Поэтому в сочетании с соответствующими для
данной болезни лекарственными препаратами лазер
увеличивает их тропность к органам и помогает снизить
дозу.
Хирургия – проведение операций с помощью лазерного
скальпеля, имеющего ряд преимуществ перед другими
скальпелями: 1. бескровный разрез из-за фотокоагуляции;
2. надежность в работе (не сломается об косточку). 3.
прозрачный, что расширяет поле зрения хирурга, 4.
абсолютная стерильность (это луч света +убивает
микробы
вследствие
высокой
температуры).
5.
Локальность. 6. аналгитический эффект. Рана быстро
заживает. В офтальмологии (лечение глаукомы,
близорукость, отслоения сетчатки); в онкологии –
разрушение опухолей.
11. Что такое
электронный
парамагнитный резонанс?
Ядерный магнитный
Электронный парамагнитный резонанс – это
резонансное поглощение парамагнитными частицами
(атомами, молекулами, свободными радикалами),
помещёнными в постоянное магнитное поле,
62
Вопрос
резонанс?
Полный ответ
электромагнитных волн радиодиапазона, энергия которых
соответствует энергии переходов между подуровнями
Зееманского расщепления.
Ядерный
магнитный
резонанс – резонансное
поглощение атомами с нечётным числом протонов в ядре,
помещёнными
в
постоянное
магнитное
поле,
электромагнитных волн радиодиапазона.
12. Охарактеризуйте суть
применения ЯМР в
медицине.
Ядерная магнитная томография используется для
получения изображения внутренних органов человека во
всех проекциях. Основа – ядерный магнитный резонанс
атомов водорода в составе воды – основного (в данном
случае по %-содержанию) вещества в теле человека. На
основе различия спектров поглощения и излучения
электромагнитных волн радиодиапазона в слабом
магнитном поле, которое определяется различием
содержания воды в тех или иных микроструктурах тела
получают изображения, в том числе послойные,
различных органов и тканей.
Занятие № 31. Физические основы рентгенодиагностики и применения
радионуклидов в медицине
Вопрос
Полный ответ
1. Что такое рентгеновское Рентгеновское излучение – это электромагнитное
излучение?
излучение с длиной волны 80-10-5нм.
2.
Какие
виды
рентгеновского излучения
по
способу
их
возникновения Вы знаете?
Чем они отличаются друг
от друга?
По способу образования различают:
- Тормозное рентгеновское излучение, которое возникает
вследствие торможения пучка электронов об анод и
характеризуется сплошным спектром излучения.
- Характеристическое рентгеновское излучение,
возникающее вследствие выбивания ускоренными
электронами, испускаемыми катодом, электронов с Куровня атомов вещества анода с последующим
переходом на вакантное место электронов с более
высоких энергетических уровней, что сопровождается
излучением электромагнитных рентгеновских волн.
Спектр характеристического излучения линейчатый.
3. По какому признаку По длине волны выделяют:
определяют жесткое и - мягкое рентгеновское излучение (80нм-0,01 нм)
мягкое
рентгеновское - жесткое рентгеновское излучение (0,01 нм – 10-5 нм).
63
Вопрос
излучение? Какое из них
обладает
большей
проникающей
способностью?
4.
Каковы
первичные
механизмы
взаимодействия
рентгеновского излучения
с веществом? (Либо какие
способы взаимодействия
рентгеновского излучения
с веществом Вы знаете?)
Кратко
их
охарактеризуйте.
Полный ответ
Жёсткое рентгеновское излучение обладает большей
проникающей способностью
5. По какому закону
изменяется
поток
рентгеновского излучения
при прохождении через
вещество?
6.
От
чего
зависит
линейный
коэффициент
поглощения
рентгеновского излучения?
Какие
практические
выводы можно сделать,
исходя
из
такой
зависимости?
Поток энергии рентгеновских лучей изменяется по
закону: Фd  Ф0  e  d , где   линейный коэффициент
поглощения.
7. Укажите известные Вам
методы
рентгенодиагностики.
Дайте
им
краткую
характеристику.
Рентгенография – пропускание через участки тела
человека рентгеновского излучения с регистрацией
потока прошедших лучей на рентгеновской плёнке.
Информативна, снимки можно хранить, исследуя
динамику патологического процесса. Применяемые
- когерентное рассеивание. Если энергия рентгеновского
кванта меньше энергии ионизации атома вещества
h   Ai , то фотоны изменяют только направление
распространения.
- фотоэффект. Если энергия рентгеновских лучей
сравнима или большая, чем энергия ионизации h   Ai ,
то рентгеновские лучи поглощаются веществом, в
результате чего происходит возбуждение его атомов или
их ионизация с появлением электрона, обладающего
малой кинетической энергией.
- эффект Комптона (некогерентное рассеивание)
наблюдается, если h   Ai , и состоит в поглощении
атомами и молекулами вещества квантов, ионизации
атомов с появление электронов с большим значением
кинетической энергии.
      3  Z 3 , где   плотность вещества,   длина
волны рентгеновского излучения, Z  порядковый номер
вещества в таблице Менделеева.
Выводы: кости поглощают лучше мягких тканей за счёт
большого содержания в них кальция и фосфора.
- для защиты от рентгеновских лучей необходимо
использовать свинец, имеющий большую плотность и
атомный номер.
64
Вопрос
Полный ответ
дозы излучения – средние.
Рентгеноскопия – то же, только изображения получают
на рентгенолюминесцирующем экране. Недостаток –
большие дозы, невозможно хранить изображения,
необходимость в дополнительной защите персонала.
Флюорография – применение малых доз рентгеновского
излучения для предварительной оценки состояния
внутренних
органов
человека
с
получением
изображения на фотоплёнке.
Рентгеновская компьютерная томография – получение
послойных изображений тела человека, которое в
современных
томографах
требует
минимальной
экспозиции тела в рентгеновском излучении.
8. В каком случае в
рентгенодиагностике
используют контрастные
вещества? В чём принцип
их применения? Приведите
примеры.
Если исследуемый орган
и окружающие ткани
поглощают одинаково рентгеновские лучи, то
используют контрастные вещества. Принцип –
увеличение за счёт их большого порядкового номера
поглощения рентгеновского излучения органами, в
которые эти контрастные вещества вводятся. Например,
при исследовании желудка и кишечника таким
веществом является сульфат бария (пор. № 56). Для
исследования почек, желчного пузыря, кровеносных
сосудов
(ангиография)
используют
растворы,
содержащие йод (№53). Иногда используются газы,
плотность которых меньше, чем плотность ткани
(отрицательные контрастные вещества).
9.
Что
радиоактивность?
10. Приведите
использования
радионуклидов
медицине.
такое Радиоактивность – способность ядер некоторых
элементов
(радионуклидов)
самопроизвольно
распадаться с выделением радиоактивных излучений.
примеры Диагностика – введение в организм радионуклидов с
целью исследования физиологического состояния
в органов
(например,
радиоактивного
йода
для
исследования функциональной активности щитовидной
железы). Используют способность различных органов
накапливать те или иные элементы с последующей
регистрацией излучений, образующихся при распаде
радионуклида. Эмиссионная позитронная томография один из наиболее ценных методов диагностики с
использованием радионуклидов.
Терапия – введение в организм радионуклидов, при
распаде которых образуются ионизирующие излучения,
оказывающие губительное действие на патологические
65
Вопрос
Полный ответ
(например, опухолевые клетки).
Занятие № 32, 33. Биофизические механизмы действия на организм та дозиметрия
ионизирующих излучений
Вопрос
1. Какие излучения
называются
ионизирующими?
Перечислите известные
Вам виды ионизирующих
излучений.
Полный ответ
Ионизирующие излучения – такие излучения, которые
при прохождении через вещество вызывают ионизацию
составляющих его атомов и молекул.
Волновые - ультрафиолетовое ????, рентгеновское,  
излучение;
Корпускулярные – поток  ,   частиц, нейтронов.
2. Почему перечисленные
Вами излучения способны
ионизировать вещество?
3. Что такое   распад?
Запишите правило
смещения для такого
распада.
4. Какие виды   распада
Вы знаете? Запишите для
них правила смещения.
Т.к. энергия их фотонов превышает энергию ионизации
атомов в составе вещества.
  распад – это распад радионуклидов,
сопровождающийся образованием потока   частиц.
A
A4
 2  4 , 2  4 2 He 4
Z X Z 2Y
Z
X A Z 1Y A  1 0  (электронный распад с испусканием
антинейтрино),
Z
X A Z 1Y A  1 0   (позитронный распад с испусканием
нейтрино)
5. Как образуется  
излучение?
6. Охарактеризуйте
известные Вам
радиоактивные излучения
по их проникающей
способности и
ионизирующей
способности.
7. Что такое поглощённая
доза излучения? Каковы
единицы её измерения?
 - лучи появляются при всех видах радиоактивного
распада испускаются в дочерних ядрах при переходе
ядер с высших энергетических уровней на низшие или
при взаимодействии нейтрино с антинейтрино.
  частицы обладают максимальной ионизирующей, но
минимальной проникающей способностью из всех видов
излучения.
  излучение – минимальной ионизирующей и
максимальной проникающей способностью.
  промежуточное положение между первыми двумя
излучениями по ионизирующей и проникающей
способностям.
Это энергия, поглощённая единицей массы вещества:
D
E  Дж 
,
 Гр . Внесистемная единица - Рад.
m  кг 
66
Вопрос
Что определяет
поглощённая доза? Можно
ли её непосредственно
измерить?
8. Что такое
экспозиционная доза?
Зачем её необходимо
знать?
Полный ответ
Чем больше поглощённая доза, тем большую ионизацию
вещества вызовет излучение.
Нельзя.
Это общее количество ионов, образуемых в единице
массы сухого воздуха в стандартных условиях (00C, 760
мм.рт.ст.) при действии на него рентгеновского и  
излучений. Единицей измерения экспозиционной дозы
является кулон на килограмм   . Но более удобной
 кг 
единицей измерения экспозиционной дозы является
Кл
Кл
, что составляет
кг
приблизительно 2 миллиона пар ионов на 1 см 3 воздуха.
рентген (Р). 1 Рентген равен 2,58 104
Экспозиционная доза измеряется
радиочувствительными приборами, и по ней можно
судить о поглощённой дозе. Один рентген
экспозиционной дозы равен приблизительно 0,01 Грей
поглощенной дозы в мягких тканях человека.
9. Что такое биологическая
(эквивалентная доза
излучения) доза? Каковы
единицы её измерения.
Это
доза
излучения,
которая
характеризует
биологическое действие излучения с учётом вида
излучения,
т.е.
различной
ионизирующей
и
проникающей способности отдельных видов излучения,
которые обуславливают величину так называемого
коэффициента
относительной
биологической
эффективности излучения (или коэффициент качества
излучения – КК).
для рентгеновского и  
излучения, 5- 10 для нейтронного и   излучения; 20 –
для   частиц. Измеряется в Зиветах (внесистемная
единица БЭР – «биологический эквивалент рентгена»).
Dэквив  Dпогл  КК ,
10. Что такое эффективная
эквивалентная доза?
КК  1
Это доза излучения, которая характеризует действие
излучения с учётом как вида излучения, так и органа,
который поддаётся облучению. За 1 принимают эффект
от облучения всего организма и вычисляют
коэффициент
вклада
различных
органов
в
биологический
эффект
радиации.
Наиболее
чувствительные органы, характеризующиеся активной
пролиферацией клеток – гонады (0,20), красный костный
мозг (0,12), эпителий кишечника, желудка, лёгкие (по
0,12). Наименее – кожа (0,01),поверхностный слой
67
Вопрос
Полный ответ
костей (0,01), нервные клетки, т.е ткани, в которых не
проходит активного деления клеток.
11. Дайте определение
мощности дозы. Почему
важна не только
полученная человеком доза
облучения, но и мощность
дозы.
Это любая доза, приведённая к единице времени
действия ионизирующего излучения. Важна, поскольку
радиобиологические эффекты зависят именно от
мощности дозы: одну и ту же дозу лучше получить за
больший срок вследствие частичной компенсации
повреждений процессами биологической репарации.
12. Как
радиобиологические
эффекты зависят от
возраста облучаемого?
Крайние возрастные группы населения - старики и дети
– характеризуются повышенной чувствительностью к
радиации, т.к. у первых - замедлены процессы
репарации (снижены адаптивные процессы в организме,
в целом), а у вторых - активная пролиферация тканей
всех
органов,
делающих
эти
клетки
очень
чувствительными к радиации. И другие причины!!!
12. Какая основная
реакция возникает в
тканях человека при
поглощении энергии
ионизирующего
излучения? Какие
вторичные процессы эта
реакция вызывает?
13. Что такое дозиметрия
ионизирующих излучений?
Основная реакция – радиолиз, т.е. образование
свободных радикалов из молекул воды, составляющих
основную часть по %-содержанию в тканях человека,
которые обладают большой реакционной способностью
– взаимодействуют с биологическими макромолекулами
(белками, нуклеиновыми кислотами), нарушая их
структуру и функцию.
14. Какие методы
дозиметрии Вы знаете? На
каких принципах основана
их работа?
Сцинтилляционные – используются вещества (нафталин,
антрацен и т.д.), которые под действием ионизирующих
излучений дают вспышки света (сцинтилляции), частота
которых зависит от интенсивности радиоактивного
излучения.
Регистрация
–
фотоэлектронным
умножителем или на фотоплёнке.
Дозиметрия ионизирующих излучений - определение с
помощью соответствующих приборов экспозиционной
дозы излучений и вычисление на их основе
поглощенной,
биологической,
эффективной
биологической (эквивалентной) и др. доз облучения (в
зависимости от задач).
Ионизационная камера – представляет собой замкнутую
ёмкость, в которую впаяны электроды, разность
потенциалов между которыми составляет от 100 до
1000В. Ионизация радиоактивными излучениями газа
68
Вопрос
Полный ответ
камеры вызывает падение напряжения между
электродами, т.к. потенциал каждого из электродов
компенсируется ионами противоположного знака.
Падение
напряжения
пропорционально
степени
ионизации газа камеры.
Авторадиографический – основанный на способности
ионизирующих
излучений
взаимодействовать
с
фотоэмульсией. Регистрация – на фотоплёнку,
рентгеновскую плёнку, фотопластинку и т.д.
Химические - основаны на превращениях некоторых
веществ под действием ионизирующего излучения
(химический дозиметр Фрике - сульфат железа (2)
окисляется в сульфат железа (3). Количество
превращённого вещества зависит от дозы действующего
излучения и определяется спектрофотометрией).
И т.д.
69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чалий О.В. та ін. Медична і біологічна фізика: Підручник. - К.:”ВІПОЛ”, 1999.
2. Тиманюк В.О., Животова Е.В. Биофизика. – К.: ИД «Профессионал», 2004.
3. Ємчик Л.Ф., Кміт Я.М., Медична і біологічна фізика: Підручник – Львів: Світ,
2003. – С. 301 – 332.
4. Биофизика /Под ред. П.Г. Костюка. – К.: Выща. шк, 1988.
5. ОСНОВЫ БИОФИЗИКИ// Учебное пособие для студентов медицинского
факультета - Запорожье, ЗГМУ, 2011.
6. МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА // Учебное пособие для студентов медицинского
факультета - Запорожье, ЗГМУ, 2011.