Биомедицинская инженерия

«Утверждаю»
Проектор по УР СГТУ
профессор
Г.В. Лобачева
«___» ______________ 2010 г.
Программа
междисциплинарного экзамена для поступления в магистратуру
по направлению 200300.68
«Биомедицинская инженерия»
по кафедре «Материаловедение и высокоэффективные процессы обработки»
Саратов 2010
ВОПРОСЫ
К
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ
ВСТУПИТЕЛЬНОМУ
ЭКЗАМЕНУ В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 200300.68
«Биомедицинская инженерия»
по кафедре «Материаловедение и высокоэффективные процессы обработки»
«Биофизика »
1. Биофизика как квинтэссенция естественных наук: физики, химии,
биологии, математики. Структура биофизики.
2. Канонические аминокислоты, полипептиды, белки. Первичная, вторичная
и третичная структура белков. Канонические нуклеотиды. ДНК и РНК.
3. Классификация ферментов. Кинетика ферментативных реакций.
Коэффициенты ферментативного ускорения. Коферменты и аллостерические
ферменты.
4. Гомоны. Схема управления гормональной секрецией. Обратная
управляющая связь. Роль минеральных веществ.
5. Генерация и распространение нервных импульсов.
6. Слуховая рецепция. Устройство уха. Коэффициент резонансного усиления
звука и его частотная характеристика. Слышимый диапазон звука.
Вестибулярный аппарат.
7. Обонятельная и вкусовая рецепция. Молекулярный механизм запаха.
8. Зрительная рецепция. Устройство глаза. Фоточувствительные элементы –
палочки и колбочки. Спектральные характеристики колбочек.
9. Биофизика мышечного сокращения. Термодинамика механохимических
процессов (химический и механический циклы). К.п.д. механохимическая
машина Качальского и Оплатки.
10. Биофизика сердца. Строение сердца и его производительность.
Систолически-диастолический цикл и ЭКГ.
11. Биофизика легких. Строение и кровоснабжение легких.
«Биохимия»
12. Предмет и структура биохимии. История биохимических знаний.
13. Механизм синтеза полипептидов на рибосомах.
14. Основные природные моно-, олиго- и полисахариды. Метаболизм
углеводов в организме.
15. Классификация липидов и их основные свойства. Метаболизм жиров в
организме.
16. Цикл трикарбоновых кислот. Пентозофосфатный цикл. Орнитиновый
цикл. Гликолиз и глюконеогенез.
17. Окислительная цепь митохондрий и рассчитать их к.п.д.
18. Общая схема обмена веществ в организме. Гомеостаз и гомеорез.
19. Биохимия костной ткани. Биохимия крови.
«Материаловедение, технология конструкционных материалов»
20.Атомно-кристаллическое строение металлов.
21. Плавление и кристаллизация металлов. Строение кристаллического
слитка.
22. Дефекты кристаллического строения.
23. Полиморфизм металлов.
24. Диаграмма состояния сплавов железо-цементит.
25. Углеродистые и легированные стали. Классификация и маркировка
легированных сталей.
26. Понятие о термической и химико-термической обработке сплавов.
Мартенситное превращение.
27. Методы изучения структуры металлов.
28. Состав и классификация пластмасс.
29. Тугоплавкие металлы и сплавы.
30. Сравнительная характеристика металлов и неметаллов.
31. Основные физико-химические процессы получения чугуна.
32. Классификация способов литья.
33. Общая характеристика обработки металлов давлением.
34. Физико-химические основы свариваемости металлов.
35. Обработка поверхностей лезвийным и абразивным инструментом.
36. Электрохимические и электрофизические способы обработки.
«Моделирование биологических процессов и систем»
37. Применение фракталов в моделировании биологических процессов.
Естественные и искусственные фрактальные структуры биологического
объекта.
38. Дивергенция и ротор в векторном поле биологической среды.
39. Моделирование процесса морфогенеза, нервной системы, работы сердца,
пульсовой волны в артерии человека и роста костной ткани.
40. Термодинамика биологических процессов.
41. Методы планирования и математического анализа биологических
экспериментов.
«Технические методы диагностических исследований и лечебных
воздействий»
42. Виды измерительных сигналов. Основные формы измерительных
сигналов и их математические модели.
43. Понятие модуляции измерительного сигнала. Виды модуляции.
44. Понятие фильтрации сигнала. Задачи фильтрации в медикобиологических исследованиях.
45. Принцип действия фотоэлектрических преобразователей. Виды
диагностики с применением этих преобразователей.
46. Схема рентгеновской трубки. Принцип действия и ее применение в
медицинской диагностике.
47. Методы преобразования цифровых сигналов в аналоговые и аналоговых в
цифровые.
48. Структурная схема микропроцессорной системы. Технические средства,
необходимые для создания информационно-вычислительных комплексов на
базе микропроцессорной техники.
49. Схема электронного микроскопа. Области применения оптической и
электронной микроскопии.
«Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы»
50. Функциональная схема электрокардиографа. Назначение электродов и
электронных усилителей в приборе.
51. Принцип действия кардиостимулятора. Типы кардиостимуляторов, их
медицинские особенности.
52. Принцип действия магнетрона. Примеры применения СВЧ излучения для
медицинских целей.
53. Принцип действия тепловизионной системы. Примеры применения
телевидения в медицине.
54. Понятие манипулятора, робота. Примеры применения манипуляторов в
медицинской аппаратуре.
55. Функциональная схема ультразвуковой аппаратуры.
56. Схема и принцип действия стабилизированного выпрямителя. Типы
источников питания, применяемых в медицинской аппаратуре. Схема
управляемого выпрямителя на тиристорах.
57. Принцип действия медицинского аппарата «искусственная почка».
58. Основные технические элементы вакуумной техники. Принцип действия
механического вакуумного насоса. Использование вакуумной техники в
медицинской практике.
«Организация научных исследований»
59. Представление научной информации в виде комбинации двоичных
разрядов. Типы вычислительных сетей. Операционная система реального
времени. Слоистая структура операционной системы. Взаимодействие между
уровнями.
60. Одно и многопроцессорные компьютеры. Структура современного
компьютера для обработки научных результатов. Шины адреса, данных,
управления. Применение стека.
61. Искусственные нейронные сети, применяемые для интеллектуализации
компьютеров в научных исследованиях.
62. Оперативная память для хранения научных результатов. Классификация
периферийных устройств. Аппаратура приема-передачи научной
информации. Устройства защиты от ошибок в передаваемой научной
информации ( код Хэмминга, циклический код Файра, обнаруживающие
коды, итеративный код).
63. Методы компьютерной обработки результатов научного эксперимента на
основе математической статистики.
«Физико-химические и медико-биологические свойства биоактивных
материалов»
64. Остеопластические материалы биологического происхождения:
Аутогенная (аутологичная) костная ткань. Аллогенные трансплантаты.
65. Материалы небиологического происхождения: полимеры: органические
полимеры, неорганические полимеры; металлы: титан и его сплавы,
цирконий, тантал, кобальтохромовые сплавы, стали; композиционные
материалы.
66. Биосовместимые покрытия имплантатов. Способы нанесения пористых
покрытий на имплантаты.
67. Электроплазменное напыление биокомпозиционных покрытий. Схема
плазменного напыления. Зависимость основных характеристик покрытий от
режимов процесса напыления и предварительной подготовки поверхности.
68. Биоактивные кальций-фосфатные материалы в качестве компонентов
покрытий дентальных имплантатов.
69. Контроль качества плазмонапыленных биокомпозиционных покрытий
имплантатов.
70. Ультразвуковое обезжиривание и очистка титановых основ дентальных
имплантатов.
71. Кинетика воздушно-абразивной обработки титана.
72. Методика синтеза гидроксиапатита. Рентгеновский фазовый анализ
порошковых биоактивных материалов.
«Новые технологии в обработке материалов»
73. Основные понятия о новых методах и технологиях обработки.
Физические и химические методы формирования покрытий. Классификация
технологий.
74. Основы теории лазерной, плазменной, ионно- и электроннолучевой
обработки. Понятие концентрированных потоков энергии.
75. Кристаллические и аморфные структуры материалов. Аморфизация и
наноструктурирование. Движение ионов и электронов в аморфном и
кристаллическом теле.
76. Виды энергетического воздействия при обработке. Тепловая и
механическая энергии, как основной вид энергии в контактной зоне.
Закономерности развития упруго-пластических деформаций и напряжений
при обработке.
77. Фазовые переходы и объемные фазово-структурные превращения.
Поверхностная закалка и скин-эффект.
78. Методы и технические средства изучения и контроля материалов,
подвергнутых лучевой, плазменной и физико-химической обработке.
79. Профилометрия и исследование морфологии поверхности материалов.
80. Масс-спектрометрия вторичных ионов.
81. Особенности взаимодействия потоков энергии с материалом при
формообразовании с увеличением массы изделия (нанесение покрытий).
82. Лазерная металлизация. Электрофорез. Электроискровое легирование.
Ультразвуковая металлизация. Плазменная и электродуговая металлизация.
Ионно-лучевая имплантация. Плазменное и детонационное напыление.
83. Конструктивные особенности ионно-лучевых, плазменных и вакуумных
установок осаждения тонких пленок. Принцип действия установок ионной
имплантации.
84. Устройства формирования и ускорения пучка. Основные понятия ионной
и электронной оптики. Общие свойства ионно-оптических элементов. Масссепаратор.
85. Системы сканирования ионного и электронного луча. Приемные
фотоэлектронные и полупроводниковые устройства. Системы измерения
тока и дозы имплантации.
86. Вакуумные системы. Системы управления и обратной связи.
Особенности взаимодействия КПЭ с материалом при формообразовании с
уменьшением массы изделия (размерная обработка).
87. Лазерная обработка и электронно-лучевая обработка.
88. Плазменная резка и электроэрозионная обработка.
89. Электрохимическое растворение.
90. Ультразвуковая обработка.
91. Особенности конструкции и эксплуатации установки типа ВРЕС
744.3227.001.
92. Особенности конструкции и эксплуатации установки электроискрового
проволочно-вырезного станка 4321.
«Конструирование и технология производства приборов и аппаратов»
93. Содержание процесса конструирования. Основные работы, выполняемые
при разработке медицинской техники.
94. Техническое задание на разработку.
95. Функциональный анализ. Функциональная схема и ее назначение.
96. Порядок и этапы разработки конструкторской документации.
Технические предложения. Эскизно-технический проект. Рабочий проект.
97. Правила простановки размеров. Понятие о посадках и их применение.
Выбор баз. Предельные отклонения формы и взаимного расположения
поверхностей. Шероховатость поверхности и ее связь со служебным
назначением детали, ее точностью и методами обработки.
98. Метод проб и ошибок. Метод мозгового штурма.
99. Морфологический и системный анализ. Направленный поиск решения.
«Материалы и технологии формирования покрытий для биомедицинской
техники»
100. Виды композиционных материалов. Волокнистые композиционные
материалы.
101. Состав и классификация полимерных материалов. Термопластичные и
термореактивные полимерные материалы. Их применение в медицине.
102. Основные характеристики пленочных материалов и методы их оценки.
Придание пленочным материалам бактериостатических свойств.
103. Технологическое оборудование, используемое при нанесении
порошковых покрытий в производстве имплантатов.
104. Титан и его сплавы. Свойства, фазовые превращения. Промышленная
обработка, коррозионная стойкость.
105. Методы исследования пленочных и объемных материалов: сходства и
отличия.
Литература
1.
Бекренев Н.В, Протасова Н.В. Родионов И. В., Лясникова А.В.
Конструирование
производство
и
применение
внутрикостных
стоматологических имплантатов: Учебное пособие. - Саратов: СГТУ.- 2003
2.
Казаков Ю.Н. Концентрированные потоки энергии для
технологических целей.- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. – 224 с.
3.
Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой
обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1978. – 239 с.
4.
Дворецкий С.И. Моделирование систем. Учебник 2009.-320с.
5.
Барац Я.И. Математические модели технологических процессов.Саратов: СГТУ. - 2009. -119с.
6.
Неверов А. С. Коррозия и защита материалов : учеб. пособие / А. С.
Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - Минск : Вышэйшая школа, 2007. 222 с.
7.
Колесов С. Н. Материаловедение и технология конструкционных
материалов : учебник для вузов / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. - 2-е изд.,
перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2007. - 535 с.
8.
Электротехнические и конструкционные материалы : учеб. пособие
/ В. Н. Бородулин. - 4-е изд., испр. - М. : ИЦ "Академия", 2008. - 280 с.
9.
Дикусар А.И., Бобанова Ж.И., Ющенко С.П. Основы электрохимии
и электрохимических технологий. Уч. пособие для ВУЗов. Тирасполь, 2005.
10.
Бржозовский Б.М. Физические основы, технологические процессы
и оборудование ультразвуковой обработки материалов / Бржозовский Б.М.,
Бекренев Н.В., Захаров О.В., Трофимов Д.В. – допущено УМО АМ для
студентов вузов, изд-во СГТУ, 2006. – 208 с.
11.
Бекренев Н. В. Высокоэффективные процессы обработки
материалов и нанесения покрытий концентрированными потоками энергии
(теоретические основы) / Н. В. Бекренев, А. В. Лясникова, Д. В. Трофимов //
Учеб. пособие под ред. проф. В. Н. Лясникова: Ч. 2 / СГТУ – Саратов, 2004.
117 с.
12.
Каримов Р.Н. Обработка экспериментальной информации. Ч.1-4:
учеб. пособие, Саратов: СГТУ, 2004.
13.
Артамонов Б.А., Волков Ю.С., Дрожалова В.И. и др.
Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов :
учеб. Пособие (в 2-х томах) / под ред. В.П. Смоленцева. - М.: Высшая школа,
1983. - 247 с. и 208 с.
14.
Моряков О. С. Материаловедение: учеб. / О. С. Моряков. - М.: ИЦ
"Академия", 2008. - 240с.
15.
Материаловедение и технология конструкционных материалов :
учеб. / В. Б. Арзамасов [и др.]; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. М.: ИЦ "Академия", 2007. - 448с.
16.
Основы техносферного материаловедения: Учеб. пособ.\ В.В.
Перинский, В.Н. Лясников и др. Саратов: СГТУ, 2009, 230с.
17.
Лясников В.Н. и др. Материалы приборостроения. Учеб. пособ. Саратов: СГТУ,2005. – 236 с.
18.
Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов. М.:
Высшая школа, 2000, 638с.
19.
Основы трибологии и триботехники: учеб. пособие / Н.С. Пенкин,
А.Н. Пенкин, В.Н. Сербин. – М.: Машиностроение, 2008. – 200 с.
20.
Казаков Ю.Н., Хореев В.В., Сперанский С.К. Формообразование и
проектирование мелкоразмерных деталей машин и инструментов с
наплавленными рабочими элементами Саратов, СГТУ, 2005. – 190 с.
21.
Триботехника: конструирование и эксплуатация машин: учебник /
Д.Н. Горбунов. – М.: МСХА, 2002. – 632 с.
22.
Трение и модифицирование материалов трибосистем / Ю.М.
Машков, К.Н. Полещенко, С.Н. Поворознюк, П.В. Орлов. – М.: Наука, 2000.
– 280 с.
23.
Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности
твердых тел. М.: Высшая школа, 1985.
24.
Евсиков В.В., Оськин В.А. Материаловедение. Технология
конструкционных материалов. Книга 1. М.: Изд-во «Колос», 2007г.
25.
Чередниченко В.С. Материаловедение. Технология конструкционных
материалов. 2-е изд., перераб. М.: изд-во «Омега-Л», 2006 г.
26. Райгородский Ю.М., Лясников В.Н., Серянов Ю.В., Лепилин А.В.
Форетические свойства физических полей и приборы для оптимальной
физиотерапии в урологии стоматологии и офтальмологии -Саратов: СГТУ,
2000.
27. Божокин С.В. Фракталы и мультифракталы .-Ижевск: НИЦ
«Регулярная и хаотическая динамика», 2001, 128 с.
28. Куприй В.Т. Моделирование в биологии и медицине. Изд-во ЛГУ,
1989.
29. Таран В.М. Лясникова А.В. «Технические устройства и системы
медицинской аппаратуры»- Саратов, СГТУ, 2008
30. Ильясов Л.В. «Биомедицинская измерительная техника».- М: Высшая
школа, 2007.
31.
Попечителев Е.П., Кореневский Н.А. «Электрофизиологическая и
фотометрическая медицинская техника». - М: Высшая школа, 2002
32.
Справочник по физитерапии / Под ред. В.И. Шумякова. - М.:
Медицина, 1992
33. Введение в компьютерные технологии. Пер.с англ.-М.: Издательский
дом «Вильямс», 2001.-688 с. ил.
34.
Научное издание «Технология Интернет – на службу обществу». –
Сб.статей по материалам Всероссийской научно-практической
конференции.- 2005.-274с.
35. Лясникова А.В. Биосовместимые материалы в дентальной
имплантологии: учеб.пособие / А.В. Лясникова, Г.А. Воложин; под ред.
проф. Н.В. Бекренева. – Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2006. 124с.
36. Лясникова А.В. Стоматологические имплантаты. Исследование,
разработка, производство и клиническое применение / Лясникова А.В.,
Лепилин А.В., Бекренев Н.В., Дмитриенко Д.С. Саратов. 2006. – 256с.
37.
Бутовский К.Г. Электроплазменное напыление в производстве
внутрикостных имплантатов / Бутовский К.Г., Лясникова А.В., Лепилин А.В.,
Пенкин Р.В., Лясников В.Н. Саратов. 2006. – 200с.
38.
Биоактивные материалы и покрытия в дентальной имплантологии:
Учеб. пособие. / А.В. Лясникова, К.Г. Бутовский, А.В. Лепилин, В.Н.
Лясников. – Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2004. – 94с.
39.
Иванов С.Ю. Стоматологическая имплантология / С.Ю. Иванов, А.Ф.
Бизяев, М.В. Ломакин и др. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2000. – 96с.: ил.
40.
Галимов Э.Р. Полимерные материалы в биомедицинской технике / Э.Р.
Галимов, В.М. Солдаткин, А.Г. Исмаилова и др. – Учеб.пособие. Казань:
Изд-во Казан.гос.техн.ун-та, 2003. 242 с.
41.
Вихров С.П. Биомедицинское материаловедение: Учеб.пособие. – Ч.1.
Общие свойства и совместимость материалов с биологическими средами /
С.П. Вихров, Т.А. Холомина, П.И. Бегун и др.; - Вологда: ВоГТУ, 2003. –
138с.
42.
Волова Т.Г. Полиоксиалканоаты (ПОА) – биоразрушаемые полимеры
для медицины / Т.Г. Волова, В.И. Севастьянов, Е.И. Шишацкая –
Новосибирск, Издательство СО РАН, 2003. – 330с.
43.
Внутрикостные стоматологические имплантаты. Конструкция,
технологии, производство и применение в клинической практике /Лясников
В.П., Лепилин А.В. Протасова Н.В. и др.: Под ред. проф. Лясникова В.Н.,
проф. Лепилина А.В. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. - 2002 . - 100 с.
44.
Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных
имплантатов / Лясников В.Н., Лепилин А.В., Бутовский К.Г., Пенкин Р.В.,
Лясникова А.В. – Саратов: изд-во СГТУ, 2006.- 200 с.
Обсуждено на заседании кафедры МВПО
Протокол № __ от «__» _________ 2010 г.
Утверждено на заседании УМКС
Протокол № __ от «__» _________ 2010 г.
Заведующий кафедрой МВПО
д.т.н., профессор
В.Н. Лясников