Теми СПРС. Біофізика

ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

САМОСТІЙНОЇ ПОЗААУДИТОРНОЇ РОБОТИ З ДИСЦИПЛІНИ «ОСНОВИ БІОЛОГІЧНОЇ ФІЗИКИ ТА МЕДИЧНОЇ АПАРАТУРИ»

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ІІ КУРСІВ СЕСТРИНСЬКОГО ВІДДІЛЕННЯ

Тема

Кількість годин

1

Антропометричні та мас-інерційні характеристики людини

2

2

М’язи. Робота м’язів

2

3

Інфразвук та види його впливу на організм людини

2

4

Реографія — метод обстеження загального та органного кровообігу

2

5

Загальні поняття термодинаміки

2

6

Структура та фізичні властивості біологічних мембран і їх функції

2

7

Обладнання (електроди та датчики) для реєстрації медико-біологічної інформації

2

8

Застосування сучасної медичної апаратури в діагностичних, лікувальних та реабілітаційних установах

2

9

Сучасні погляди на механізм дії магнітного поля на організм людини

2

10

Використання волоконної оптики в практичній медицині

2

11

Люмінесцентні методи в медичних та біологічних дослідженнях

2

12

Роль мікрохвильової резонансної терапії (МРТ) в лікуванні захворювань

2

13

Лазеропунктура і акупунктура

2

14

Кріомедицина та напряи її розвитку

2

15

Електронні мікроскопи, їх види та призначення

2

16

Нанотехнології та перспективи їх застосування у медицині

2

17

Радіологія та її застосування в медицині

2

18

Екологічний та санітарно-епідеміологічний стан регіону, країни, світу та його вплив на здоров’я населення та розвиток флори і фауни

3

 

Усього

37

 

Інструкція №1

до підготовки     самостійної позааудиторної роботи    

Тема: М’язи. Робота м’язів. Деформації

   І.  АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: 

     Знання біофізичних основ м’язового скорочення і механічних властивостей м’язів допомагає вивчати механізми  дії цілого ряду лікарських препаратів, в тому числі, спазмолітичних, а також препаратів, що стимулюють м’язову діяльність, наприклад, скорочення серцевого м’язу.

Завдяки найважливішим механічним властивостям (пружність, жорсткість, еластичність, міцність, пластичність, крихкість, в’язкість, плинність) біологічних тканин здійснюються різноманітні механічні явища – такі як функціонування опорно-рухового апарата, процеси деформації тканин і клітин, розповсюдження хвиль пружної деформації, скорочення і розслаблення м’язів, рух рідких і газоподібних біологічних середовищ.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

Знати:

  •  основи м’язового скорочення;

•  механічні властивості біотканин;

 характеристики деформацій біотканин;

  механічні моделі в’язко-пружних властивостей біотканин.

Вміти:

трактувати механічні моделі в’язко-пружних властивостей біотканин;

розв’язувати типові задачі.

ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи

  1. Деформація та її види.
  2. Закон  Гука.
  3. Діаграма розтягу для сталі.
  4. Поняття сили, швидкості, роботи, коефіцієнта корисної дії, кількості теплоти.

ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

Питання

Еталони   відповіді

  1.  

Що таке сила?

Сила – векторна величина, яка є мірою механічного впливу на тіло інших тіл або полів.

  1.  

Що таке швидкість?

Швидкість – векторна величина, яка чисельно дорівнює відстані, пройденій тілом за одиницю часу.

  1.  

Що таке кількість теплоти?

Кількістю теплоти називається зміна внутрішньої енергії тіла в результаті теплообміну.

  1.  

Що таке робота?

Робота – це добуток сили  на переміщення :  

  1.  

Що таке потужність?

Потужність – відношення роботи до часу, протягом якого виконувалась робота:.

  1.  

Що таке деформація?

Деформація – це зміна форми чи об’єму тіла під дією зовнішніх сил.

  1.  

Що таке пружна деформація?

Пружними називають деформації, які повністю зникають після припинення дії зовнішніх сил.

  1.  

Що таке пластична деформація?

При пластичних деформаціях тіло залишається у деформованому стані після припинення дії зовнішніх сил.

  1.  

Що таке абсолютне видовження?

Абсолютне видовження (∆l) – зміна довжини  зразка під дією зовнішньої сили

l=l–l0.

  1.  

Що таке відносне видовження?

Відносне видовження (ε) – відношення абсолютного видовження (∆l) зразка до його початкової довжини l0:

 

  1.  

Що таке деформація розтягу?

Деформація розтягу відбувається в тілі, один кінець якого закріплений, а до другого прикладена зовнішня сила, яка розтягує це тіло.

V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

    Нові терміни:

Повзучість – це явище зміни з часом  розмірів зразка в умовах дії

                          постійного напруження.

Релаксація напруженняявище зменшення з часом величини напруження у

                                          зразку при підтримці постійної величини деформації.

Теоретичні питання до заняття:

1. Деформація. Пружна  і пластична деформації. Деформації розтягу (стиснення), зсуву, кручення, згину.

2.  Кількісні характеристики деформації розтягу (стиску): абсолютне (∆l)   і відносне (ε) видовження, механічне напруження (σ ).

3. Закон Гука. Модуль Юнга. Діаграма розтягу для сталі та її характерні точки і зони.

4. Деформації біологічних тканин: кісткової, м’язової, сухожилля, стінок судин.

5. Різновиди важелів опорно-рухового апарату людини.

6. Механічні властивості біотканин їх значення.

7. Динамічні властивості біотканин: повзучість та релаксація напруження.

Розв’язати задачі:

Задача 1. Під дією сили 100Н дріт, радіус якого 0,9 мм, розтягується. Знайти механічну напругу в дроті.

Задача 2.  До закріпленого з одного кінця алюмінієвого дроту діаметром 2 мм і довжиною 1м підвішено вантаж 4 кг (Еал. = 70· 1010 Па). Знайти абсолютне  видовження.

Завдання для самоконтролю.

1.Деформацією називають:

А) зміну об’єму тіла при нагріванні;

Б) зміну об’єму тіла при зміні температури;

В) зміну форми і об’єму тіла під дією зовнішніх сил;

Г) зміну форми і об’єму тіла під дією внутрішніх сил.

2. Закон Гука має вигляд:

А)    ;      Б)  σ = F·ε  ;    В)    σ = Е·ε ;          Г)    .

3. Для якого виду деформації справджується закон Гука?

А) пластичної;

Б) пружної;

В) всі відповіді вірні.

4. Від чого залежить модуль Юнга?

А) пружних властивостей матеріалу;

Б) розмірів тіла;

В)  виду деформації.

5. Який іон вивільнюється при впливі потенціалу дії?

А) кальцій;

Б) магній;

В) натрій;

Г) хлорид.

6. Тонус м’яза – це стан при якому …

А) він частково скорочується при напруженні, але не спричиняє руху;

Б) він частково скорочується при напруженні і спричиняє руху;

В) він не скорочується, але спричиняє руху.

7. Дайте розгорнуте пояснення поняттю гіпертрофія м’язів, варикозне розширення.

 

Література

  1. Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014, стор 28-30.
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017, стор 19-28.

 

 

Інструкція № 2

до підготовки     самостійної позааудиторної роботи

Тема: Антропометричні та масінерційні характеристики людини

І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

Антропометричні показники – геометричні розміри тіла людини та окремих його частин. Ці величини змінні; їх зміни мають випадковий характер залежно від віку, статі, регіону проживання, виду занять. Масовість антропометричних досліджень дозволяє оцінювати і порівнювати мінливість ознак різних расових, вікових, професійних, статевих груп на основі вимірів великого числа індивідуумів. На антропометричних матеріалах засновані також стандартизація предметів масового виробництва і раціональний пристрій робочих місць.

Виконання деяких фізичних дій пов’язане з великими силами, які діють у суглобах, сухожилках, зв’язках, що зумовлює виникнення деяких захворювань. Для розрахунку цих сил неохідно знати мас-інерційні характеристики окремих частин тіла.

ІІ.НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

Знати:

  • перелік основних антропометричних показників;
  • перелік мас-інерційних характеристик.

Вміти:

  • оцінювати відхилення від норми (статистичні показники) антропометричні показники чоловіка, жінки, дитини;
  • розуміти наслідки відхилення мас-інерційних показників при виникненні різних патологій.

ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

1. Курс фізики в обсязі програ-

    ми для загальноосвітньої

    школи.

 

1. Предмет та термінологія.

2. Вимірювання. Міжнародна СІ.

3. Динамічні показники (сила, прискорення інерція, інертність, маса).

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

П/П

           Запитання

                        Відповіді

1.

Антропометричні показники

геометричні розміри тіла людини та окремих його частин.

2.

Типи показників

ріст, маса, окружність грудини, сила кисті, і т. д.

3.

Індекси оцінки

параметри відхилення від норми

4.

Оцінка швидкісно-силових показників

перелік вправ, які виконуються на нормативний час

5.

Оцінка силових показників

Перелік вправ які оцінюються в кількісному нормативі

V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Уровень физического развития определяют совокупностью методов, основанных на измерениях морфологических и функциональных признаков. Различают основные и дополнительные антропометрические показатели. K первым относят рост, массу тела, окружность грудной клетки (при максимальном вдохе, паузе и максимальном выдохе), силу кистей и становую силу (силу мышц спины). Kроме того, к основным показателям физического развития относят определение соотношения «активных» и «пассивных» тканей тела (тощая масса, общее количество жира) и других показателей состава тела. K дополнительным антропометрическим показателям относят рост сидя, окружность шеи, размер живота, талии, бедра и голени, плеча, сагиттальный и фронтальный диаметры грудной клетки, длину рук и др. Таким образом, антропометрия включает в себя определение длины, диаметров, окружностей и др.

Рост стоя и сидя измеряется ростомером. При измерении роста стоя пациент становится спиной к вертикальной стойке, касаясь ее пятками, ягодицами и межлопаточной областью. Планшетку опускают до соприкосновения с головой.

Измерение роста в положении стоя и сидя

 При измерении роста сидя пациент садится на скамейку, касаясь вертикальной стойки ягодицами и межлопаточной областью.

Измерение роста в положении сидя при сопоставлении с другими продольными размерами дает представление о пропорциях тела. С помощью антропометра определяют и длину отдельных частей тела: верхней и нижней конечностей, длину туловища. Проводить эти измерения помогают принятые в антропологии анатомические точки на теле человека (см. рис. Антропометрические точки). Для определения любого продольного размера нужно знать расположение верхней и нижней антропометрических точек, ограничивающих данный размер. Разность между их высотой и составляет искомую величину.

Антропометрические точки

Длина тела может существенно изменяться под влиянием физических нагрузок. Так, в баскетболе, волейболе, прыжках в высоту и т.п. рост тела в длину ускоряется, в то время как при занятиях тяжелой атлетикой, спортивной гимнастикой, акробатикой — замедляется. Поэтому рост является ориентиром при отборе для занятий тем или иным видом спорта. Зная длину тела стоя и сидя, можно найти коэффициент пропорциональности (KП) тела.

 KП = ((L1 — L2) / 2) x 100

где: L1 — длина тела стоя, L2 — длина тела сидя.

В норме KП = 87—92%, у женщин он несколько ниже, чем у мужчин.

Масса тела определяется взвешиванием на рычажных медицинских весах. Масса тела суммарно выражает уровень развития костно-мышечного аппарата, подкожно-жирового слоя и внутренних органов.

Окружности головы, груди, плеча, бедра, голени измеряют сантиметровой лентой.

Измерение окружностей

Измерение окружностей головы (а); плеча (б); груди (в); голени (г), бедра (д)

Мышечная сила рук характеризует степень развития мускулатуры и измеряется ручным динамометром (в кг). Производят 2—3 измерения, записывают наибольший показатель. Показатель зависит от возраста, пола и вида спорта, которым занимается обследуемый.

Становая сила определяет силу разгибательных мышц спины и измеряется становым динамометром. Противопоказания для измерения становой силы: грыжи (паховая и пупочная, грыжа Шморля и др., менструация, беременность, гипертоническая болезнь, миопия (-5 и более) и др.

 Завдання для самоконтролю.

  1. Охарактеризувати основні антропометричні точки, що їх використовують в медицині.
  2. З якою ціллю проводять антропометричні вимірювання?
  3. Розрахуйте наступні вимірювання для свого тіла:
  • довжину тіла (ріст) (вимірюється від висоти верхівкової точки над площею опори);
  • довжину тулуба (визначається різницею висот верхньогрудинної і лобкової точок);
  • довжину верхньої кінцівки (визначають з урахуванням різниці висот акроміальної та пальцевої точок);
  • довжину плеча – різниця висот плечової і променевої точок (визначається як проекційна відстань між акроміальною та променевою точками);
  • довжина передпліччя (різниця висот променевої та шиловидної точок); довжину кисті (різниця висот шиловидної та пальцевої точок);
  • довжину нижньої кінцівки (обчисляють як напівсуму висот передньої клубово-остистої і лобкової точок);
  • довжину стегна (довжина нижньої кінцівки за відрахуванням висоти верхньогомілкової точки);
  • довжину гомілки (обчисляють як різницю висот верхньогомілкової та нижньогомілкової точок);
  • довжину стопи (відстань між п'ятковою і кінцевою точками);
  • ширину стопи (відстань між плюсневими точками);
  • ширину кисті (відстань по прямій лінії між голівками 2-ї та 5-ї п'ясткових кісток).

Література

 Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014, стор 18-19.

  1. http://faqukr.ru/zdorov-ja/12665-provedennja-antropometrii-ce-antropometrija.html
  2. http://sylukr.ru/zdorov-ja/5314-antropometrichni-dani-ljudini-dlja-chogo-voni.html

 

 Інструкція № 3

до підготовки     самостійної позааудиторної роботи    

 Тема: Інфразвук та види його впливу на організм людини

 І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

Інфразвуком називають акустичні коливання з частотою нижче 20 Гц. Цей частотний діапазон лежить нижче слухового порогу. Слуховий аналізатор людини не спроможний сприймати коливання таких частот. Інфразвук за фізичними характеристиками має однакову природу зі звуком. Він мало поглинається повітрям, тому може поширюватись на великі відстані. Вказані особливості утруднюють захист від низькочастотних коливань. Вони негативно впливають на організм людини, викликаючи загальну слабкість, зниження працездатності, підвищення дратівливості, погіршення сну, психічні розлади.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

  Знати:

  • межі звукового діапазону;
  • властивості інфразвуку;
  • джерела інфразвку;
  • наслідки впливу на організм та його причини.

   Вміти:

  • розраховувати параметри ультразвуку;
  • характеризувати його за частотним діапазоном;
  • біологічну дію інфразвуку.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

1. Поняття про механічні коливання.

2. Параметри механічних коливань.

3. Причини виникнення інфразвуку.

Біофізика

Механічні коливання, застосування в медицині.

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ

П/П

           Запитання

                        Відповіді

1.

Частота

кількість коливань за одиницю часу

2.

Інфразвук

механічні коливання частотою менше 20 Гц

3.

Дифракція

властивість хвиль огинати перешкоди

4.

Діапазон інфразвуку

0 – 20 Гц

5.

Децибела

Одинодиниця вимірювання звукової інтенсивності

V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Всебічне вивчення біологічної дії інфразвуку продовжує тривати, але існуючі висновки свідчать про те, що інфразвук, як розповсюджений гігієнічний чинник, залежно від частоти і рівня звукового тиску чинить вплив на функціональний стан організму, несприятливо діючи на нервову, серцево-судинну системи, функцію дихання, стан слухового та вестибулярного аналізаторів.

Внаслідок тривалої дії низькочастотних коливань у працюючих спостерігається слабкість, зниження працездатності, з’являється роздратування і погіршення сну. Особливої уваги заслуговує дія інфразвуку на емоційну сферу людини, на її працездатність і втомлюваність, а у деяких осіб навіть спостерігається порушення психіки.

Встановлено, що у осіб, які перебувають на відстані 200...300 м від реактивних літаків, з’являється відчуття безпричинного страху, підвищується артеріальний тиск, трапляються випадки непритомності. При роботі реактивних двигунів виникає струс грудної клітки, спостерігається стан, що нагадує морську хворобу, розвивається запаморочення, нудота.

Низькочастотні коливання сприймаються як фізичне навантаження, у людини збільшується загальна витрата енергії, знижується гострота зору і слуху.

Характер і вираження змін в організмі залежить від діапазону частот, рівня звукового тиску і часу впливу.

Інфразвук із рівнем звукового тиску до 150 дБ знаходиться в межах витривалості людини тільки при короткочасній дії, а з рівнем понад 150 дБ зовсім не переноситься людиною.

Особливо несприятливу дію чинить інфразвук з частотою коливань від 2 до 15 Гц внаслідок виникнення резонансних явищ в організмі. Найнебезпечнішим для людини є інфразвук з частотою 8 Гц, оскільки він може збігатися з альфаритмом біострумів мозку. Між серцем, легенями та шлунком мрже виникнути тертя, що зумовлює сильне подразнення і порушення їхньої нормальної життєдіяльності. Інфразвук малої потужності діє на внутрішнє вухо, викликаючи морську хворобу та нездужання.

При середніх потужностях спостерігається внутрішні розлади травлення і мозку з усілякими наслідками: паралічами, втратою свідомості, загальною слабкістю. Інфразвук великої потужності особливо небезпечний тому, що викликаючи резонанс внутрішніх органів, може призвести їх до руйнування, гальмування кровообігу і навіть до зупинки серця.

Отже, інфразвук як професійний чинник може несприятливо впливати на організм людини і чинити специфічну дію на орган слуху. Причиною такої біологічної дії інфразвуку є те, що він сприймається не тільки слуховим аналізатором, а всією поверхнею тіла людини.

Теоретичні питання:

  1. Охарактеризуйте негативні наслідки впливу інфразвуку на організм людини.
  2. Назвіть основні фізичні характеристики інфразвуку та одиниці їх вимірювання.
  3. Приведіть приклади джерел інфразвуку в навколишньому середовищі.
  4. Обчисліть задачу.

Шкідливим для здоров’я людини є інфразвук з частотою 8 Гц. Визначити довжину хвилі його в повітрі.

 Література

  1. Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014, стор 60-61.
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017, стор 56-57.
  3. http://bukvar.su/fizika/63193-infrazvuk.html
  4. http://moyaosvita.com.ua/fizuka/vpliv-infrazvuku-na-lyudinu-vikoristannya-infrazvuku-v-medicini/

 

Інструкція № 4

до підготовки     самостійної позааудиторної роботи    

Тема: Реографія – метод обстеження загального та органного кровообігу

 І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

Реографія - метод обстеження загального та органного кровообігу, що ґрунтується на реєстрації коливань електричного опору живих тканин організму при пропусканні через них електричного струму. Суть методу реографії полягає у графічній реєстрації змін електропровідності тканин, що залежить від кровонаповнення судин при пульсових коливаннях крові. Реографія один із найважливіших методів діагностики, який дозволяє визначити кровонаповнення судин в динаміці і в спокої, а також виявити патологію судинної системи.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

Знати:

  • природу виникнення опору в  біологічних тканинах;
  • причини коливання електричного опору біологічних тканин;
  • основи реографії.

Вміти:

  • пояснити особливості проходження змінного струму через живі об'єкти;
  • дати визначення імпедансу органа й тканини;
  • пояснити механізм дисперсії імпедансу та причини її виник­нення;
  • описати і проінтерпретувати залежність імпедансу від частоти струму для живих тканин;
  • пояснити суть реографії.

ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

 

  1. Змінний струм. 
  2. Ємнісний опір. 
  3. Індуктивний опір.
  4. Повний опір електричного кола.

 

Біофізика

Електричні властивості органів та тканин

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

П/П

           Запитання

                        Відповіді

1.

Електричний струм

це напрямлений потік заряджених частинок (електронів, аніонів, катіонів, протонів)

2.

Постійний електричний струм

це струм в якому сталі сила і напрям струму

3.

Змінний струм

це струм в якому сила і напрям струму змінюються з часом

4.

Імпеданс

повний опір кола

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТА:

         Проходження змінного струму через повне коло описується законом Ома:

де Z- повний опір кола (імпеданс).

Кожній клітині, окрім омічного(активного) опору, властивий також ємнісний, зумовлений накопиченням іонів протилежного знаку біля клітинних мембран.

При послідовному з’єднанні активного опору R і ємності С повний опір (імпеданс) дорівнює

 

 

         У результаті досліджень з'ясовано, що опір зменшується під час збільшення частоти змінного струму до деякого значення, після чого залишається практично сталим. Це явище називається дисперсією імпедансу. Воно зумовлене залежністю ємнісного опору від частоти ( R= 1/wС ), а також поляризаційними процесами, які внаслідок інерції іонів послаблюються за високих частот.

         Метод вимірювання імпедансу використовують у медичних дослідженнях. При вивченні процесів у живих клітинах і тканинах за впливу випромінювання, ультразвуку та інших фізичних чинників, а також під час зміни фізіологічного стану. Виявлено, що внаслідок запаль­них процесів на перших стадіях хвороби збільшується опір тканини. Це пояснюється тим, що під час запалення клітина набрякає, міжклітин­ні проміжки зменшуються, активний опір збіль­шується. На наступних стадіях запального процесу змінюються структура та хімічний склад клітин, що призводить до зменшення ємності та опору.

         Реографія — це реєстрація змінної величини електричного опору живих тканин, органів або ділянок тіла при пропусканні через них слабкого по силі змінного електричного струму високої частоти. У цих умовах тканину розглядають як електричний провідник, що має іонну провідність.

         Реокардіографія — метод дослідження серцевої діяльності, який базується на вимірі змін повного електричного опору (імпедансу) грудної клітки, пов'язаних з динамікою кровонаповнення серця і великих судин протягом серцевого циклу.

         Застосовують РКГ для вивчення гемодинаміки в малому колі кровообігу, фазового аналізу серцевого циклу, але головне її призначення — неінвазивне визначення величини ударного об'єму (УО) серця. 

         Реогепатографічне (РГГ) дослідження – це оцінка кровопостачання лівої і правої долі печінки з характеристикою пульсового кровонаповнення, еластикотонiчних властивостей судин різного калібру, стану венозного відтоку. РГГ-электроди — прямокутні металеві пластини, що закріплюються на животі і спині в проекції печінки.

            Реовазографія – метод дослідження кровообігу в кінцівках. Реовазографія – високоінформативний метод діагностики порушень артеріального або венозного кровотоку в кінцівках.

Теоретичні питання

  1. Поясніть природу утворення активного та ємнісного опору.
  2. Охарактеризуйте поняття активні та пасивні електричні властивості органів і тканин.
  3. Виберіть правильні твердження:

1. Продовжіть твердження. Імпеданс - це:

А. Опір біологічних тканин постійному струму.

В. Опір біологічних тканин змінному струму.

С. Ємність біологічних тканин.

D. Стала величина, що описує характер взаємодії між струмом та біологічною

тканиною.

2. Вкажіть правильне твердження.

А. Коли кров потрапляє у судини між електродами, електричний опір

біотканини зменшується.

В. Коли кров потрапляє у судини між електродами, електричний опір

біотканини збільшується.

С. Коли кров відтікає з судин - електричний опір біотканини

збільшується.

D. Коли кров відтікає з судин - електричний опір біотканини

зменшується.

3. Продовжить твердження. Реограма - це ...

А. Графік залежності від часу питомого опору тканини.

В. Графік залежності від часу об'єму крові.

С. Графік залежності від часу пульсових змін імпедансу.

D. Графік залежності від часу ємнісного опору тканини.

 Література

 

  1. Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014, стор 163-166.
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017, стор 120-123.
  3. http://www.all-fizika.com/article/
  4. http://if.dsma.dp.ua/study/met_posob.pdf

 

 

Інструкція № 5

до підготовки     самостійної позааудиторної роботи    

 Тема : Загальні поняття термодинаміки

І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: 

     Термодинаміка – це наука про закони перетворення енергії із одного виду в інший. Існування живого організму і всі процеси життєдіяльності в ньому нерозривно зв’язані з перетворенням  енергії, зі зміною енергетичного балансу в системі «організм – оточуюче середовище». Живі системи поглинають і трансформують енергію у різних формах, використовують її в метаболічних процесах, які забезпечують ріст, розвиток, розмноження.

     Відомо, що перебіг багатьох захворювань і дія на організм лікарських препаратів супроводжується зміною енергетичного метаболізму і температури тіла.

     Термодинаміка не дає відповіді на питання, яка природа чи механізм того чи іншого явища. Вона досліджує виключно енергетичну сторону процесів і здатна відповісти на питання, чи можливе протікання даного процесу з точки зору енергетики.

     Термодинаміка базується на першому і другому законах термодинаміки.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

  Знати:

•  основні терміни і закони термодинаміки.

   Вміти:

трактувати основні положення термодинаміки відкритих біологічних систем;

трактувати процеси впорядкування у фізичних і медико-біологічних системах;

застосовувати термодинамічний метод вивчення медико-біологічних систем;

пояснювати значення термодинаміки;

розв’язувати типові задачі.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

1. Курс фізики в обсязі програ-

    ми для загальноосвітньої

    школи.

 

1. Предмет та термінологія.

2. Види термодинамічних систем.

3. Перше і друге начало термодинаміки.

4. Оборотні і необоротні процеси.

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

П/П

           Запитання

                        Відповіді

1.

Термодинаміка (ТД)

наука про закони перетворення різних видів енергії у термодинамічній системі.

2.

Предмет вивчення ТД

є термодинамічна система.

3.

Термодинамічна система

(ТДС)

це сукупність матеріальних об’єктів відмежованих будь-яким способом від оточуючого середовища.

4.

Параметри ТДС

тиск р, об’єм V, температура Т, кількість речовини.

5.

Види ТДС.

          ізольовані, закриті, відкриті.

6.

Ізольована ТДС.

система, яка не обмінюється з зовнішнім середовищем ні енергією, ні речовиною.

7.

Закрита ТДС.

система, яка не обмінюється з зовнішнім середовищем речовиною, а обмінюється енергією.

8.

Відкрита ТДС

система, яка обмінюється з зовнішнім середовищем енергією і речовиною.

9.

Перший закон ТД.

Зміна внутрішньої енергії системи dU дорівнює сумі кількості теплоти dQ, пере- даній цій системі, і виконаній над нею роботі dA:            dU=dQ+dA

10.

Другий закон ТД

Тепло не може самодовільно переходити від менш нагрітого тіла до більш нагрітого (формулювання Клаузіуса).

11.

Зворотний термодинамічний процес

називається така зміна стану системи, при якій вона може повернутися в початковий стан без затрат енергії ззовні.

12.

Незворотний термодина- мічний процеси

називається така зміна стану, при якій вона не може повернутися в початковий стан без затрат енергії ззовні.

13.

Термічний коефіцієнт корисної дії (ККД)

 

  V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

 Нові терміни:

Ентропія (S)- відношення тепла Q, яке виробляється в зворотному

   ізотермічному процесі, до абсолютної температури Т, при якій протікає

   процес:                                   

Термодинамічна рівновага – це такий стан ТДС, при якому вільна енергія F

   в системі дорівнює нулю, а ентропія Sмає максимальне значення (F=0,

   S=max).

Стаціонарний стан – це такий стан ТДС, при якому її параметри

   залишаються не змінними, але в ній відбувається обмін речовинами і

   енергією з зовнішнім середовищем. (F0;  Smax).

      Теоретичні питання:

1. Зворотні і незворотні процеси. Термічний коефіцієнт корисної дії (η).

2. Друге начало термодинаміки для відкритих систем.

3. Ентропія. Математичний вираз другого начала термодинаміки.

4. Об’єднаний закон термодинаміки (рівняння Клаузіуса). Поняття про

    зв’язану   і вільну енергії.

5. Термодинамічна рівновага і стаціонарний стан системи. Їх порівняння і

    висновки.

6. Застосування другого начала термодинаміки для живих об’єктів. Теорема

     Пригожина.

7. Дайте розгорнуту трактовку наступним поняттям: саморегуляція, аутостабілізація.

8. Розв’язати задачі:

     Задача 1. Визначити зміну ентропії внаслідок перетворення 100г льоду,

температура якого 00С,  на воду (питома теплота плавлення льоду λ=3,4·105).

     Завдання для самоконтролю.

    Приклад розв’язування задач.

      Задача 1. Визначити зміну ентропії внаслідок перетворення 50г води, температура якої 1000С, на пару (питома теплота пароутворення води

r=2,3·106 Дж/кг).

     Дано:                           Розв’язування

m=0,05 кг             Зміна ентропії води внаслідок перетворення її на пару при               

Т=(100+273)К      Т=373К=const:                                                  

r=2,3·106                         

                                                             

     S -?                                                           Відповідь: .

 Література

 Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014, стор 67- 75.

  1. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017, стор 100-112.

 
 

            Інструкція № 6

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

Тема: Структура та фізичні властивості біологічних мембран і їх функції

      І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: 

     Основу всіх біологічних мембран складає подвійний шар молекул ліпідів, з якими зв’язані молекули білків і вуглеводів. Незважаючи на те, що мембрани мають різний хімічний склад і виконують різні специфічні функції в різних клітинах, вони мають загалом універсальну будову і завжди виконують дві основні функції: слугують бар’єром для речовин та іонів і основою для мембранних ферментів, рецепторів та інших вмонтованих у мембрани білків.

     Клітинна будова тканин дає змогу розмежовувати живе від неживого, аналізувати взаємодію клітин із середовищем і між собою, забезпечувати поділ вмісту клітини на окремі фази. Усі ці функції виконують біологічні мембрани.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

     Знати:

•  будову, функції і фізичні властивості біомембран.

      Вміти:

аналізувати структурні елементи біомембран та їх фізичні властивості.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

1.Курс біології в обсязі   програми для

   загальноосвітньої школи.

1. Будова біомембрани.

 

 

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ

П/П

           Запитання

                        Відповіді

1.

Що таке біологічні мембрани?

це специфічно організовані поверхневі утворення клітин.

2.

Яка товщина БМ?

мають товщину 5–10нм.

3.

З яких речовин складається БМ?

ліпіди, білки, вуглеводні сполуки та ін.

  V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Нові терміни:

 • Міцела – замкнута сферична структура, стінка якої є мономолекулярним шаромфосфоліпідів.

Ліпосома – замкнута сферична структура, стінка якої є подвійним шаромфосфоліпідів.

Біологічні мембрани складаються з ліпідів, білків і вуглеводів. Ліпіди становлять приблизно 40% сухої маси мембран. Вони розташовані у два шари. Основним функціональним компонентом біологічних мембран є білки, здатні виявляти свою активність лише в комплексі з ліпідами. Одні білки розташовані на зовнішній або на внутрішній поверхнях мембран. їх називають поверхневими. Вони можуть відносно легко від'єднуватись від мембран після руйнування клітин.

Білки, заглиблені у товщу мембрани на різну глибину називають внутрішніми. Є білки, які перетинають мембрану наскрізь, зв'язуючи її зовнішню та внутрішню поверхні. Вуглеводи входять до складу мембран у вигляді комплексів із білками або ліпідами.

Нині загальноприйнятою вважають рідинно-мозаїчну модель будови біологічних мембран. Таку назву вона дістала тому, що близько 30% ліпідів мембран міцно пов'язані з внутрішніми білками, а інша їхня частина перебуває в рідкому стані. Тому комплекси білків і пов'язаних із ними ліпідів наче «плавають» у рідкій ліпідній масі. У молекул ліпідів, розташованих у вигляді подвійного шару, полярні гідрофільні «головки» обернені до зовнішнього та внутрішнього боку мембран, а гідрофобні неполярні «хвости» - всередину. Тому, якщо поглянути зверху на мембрану, вона нагадуватиме мозаїку, створену полярними «головками» ліпідів і молекулами білків, розташованими поверхнево або перетинаючи мембрану. Між молекулами білків або їхніми частинами часто є пори (канальці). Молекули, які входять до складу біологічних мембран, здатні пересуватись, завдяки чому за незначних пошкоджень мембрани швидко оновлюються.

Плазматична мембрана насамперед захищає внутрішнє середовище клітини від несприятливих впливів і бере участь у процесах обміну речовин із навколишнім середовищем.

Сполуки, потрібні для життєдіяльності клітин, а також продукти обміну речовин перетинають плазматичну мембрану за допомогою дифузії, пасивного чи активного транспорту. Вибіркове проникнення речовин через мембрани забезпечує пасивний транспорт. Для нього, як і для дифузії, характерне переміщення речовин з боку, де концентрація вища. Пасивний транспорт забезпечується за участю рухомих мембранних білків-переносників; зміною просторової структури білкій, які перетинають мембрану; та через канали у мембрані.

Активний транспорт речовин через біологічні мембрани пов'язаний із витратами енергії, оскільки не залежить від концентрації речовин, які мають потрапити в клітину або вийти з неї. На цей процес впливає різниця концентрацій іонів калію і натрію у зовнішньому середовищі та всередині клітини. Тому його назвали калій-натріевим насосом. Концентрація іонів калію всередині клітини вища, ніж ззовні, а іонів натрію - навпаки. Завдяки цьому іони натрію пересуваються в клітину, а калію - з неї. Але концентрація цих іонів у живій клітині і поза нею ніколи не вирівнюється, оскільки існує особливий механізм, який іони натрію «відкачує» з клітини, а калій - «закачує» в неї. Цей процес потребує витрат енергії.

Теоретичні питання:

1. Що таке біологічна мембрана? Основні функції біомембран.

2. Структура біологічних мембран. Рідинно-мозаїчна модель будови

    біомембран.

3. Моделі біологічних мембран.

4. Фізичні методи дослідження структури біологічних мембран.

   Розв’язати задачі:

Задача 1. Обчислити товщинуd мембрани, якщо її частина площею S=1мкм2

                  має електричну ємність С=0,3·10-14Ф. Діелектрична проникність

                  ліпідів дорівнює ε=2.

Задача 2. Скільки молекул фосфоліпіду знаходиться в ліпосомі, діаметр якої

                  d=40нм. Відомо, що площа, яку займає одна молекула

                  фосфоліпіду, дорівнює   А=0,6нм2.  Площі   внутрішнього  і 

                  зовнішнього  шарів приблизно однакові, густина фосфоліпідів в

                  шарі ліпосоми однакова.

 Завдання для самоконтролю.                                   

1.Товщина біологічної мембрани дорівнює:

              А) 0,01 – 0,1нм;           Б) 5 – 10нм;              В) 10 – 100нм.

 2. Який хімічний склад біомембран?

   А)  біліпідний шар

   Б)  ліпіди, білки, вуглеводи   

   В)  два шари фосфоліпідів і білки між ними.

 3. Хвостами ліпідів є хімічна сполука:

     А) СН3(СН2)nСОО–-  

     Б) СН32 Н2)nСОО 

     В) СН22Н2)nСОО

4. Що нагадує біологічна мембрана?

     А) сферичний конденсатор  

     Б) циліндричний конденсатор  

     В) плоский конденсатор. 

Приклади розв’язування задач.

      Задача 1. Діелектрична проникність мембранних ліпідів ε =1,9. Чому дорівнює товщина мембрани, якщо її частина площею S=1мкм2 має електричну ємність  С=1,7·10-14Ф?

       Дано:                                    Розв’язування

ε=1,9                              Із формули для ємності конденсатора:                

ε0=8,85·10-12        знайдемо товщину мембрани d:     

C= 0,17·10-14Ф                                                                                     

S= 10-12м2                  

                                                         Відповідь:  d=9,9нм

    d -?                                                            

                                           Література

  1. Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017.

 

Інструкція № 7

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

Тема: Вивчення біофізичних основ електро- та векторкардіографії

 І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

     Органи, тканини, окремі клітини та їхні складники є електрично-активними, тобто процес їхнього функціонування супроводжується появою у навколишньому середовищі змінного електричного поля, характеристики якого (різницю потенціалів, напруженість, зумовлені ним струми тощо) можна зареєструвати. Отриману інформацію використовують з діагностичною метою та з метою вивчення природи електричних явищ у біологічних тканинах. Реєстрацію різниці потенціалів між точками середовища, яке оточує електрично-активні тканини, називають електрографією, а графік залежності цієї різниці потенціалів від часу – електрограмою (ЕГ).

     Електрографічний метод застосовують для клінічної діагностики серця (електрокардіографія), м’язів (електроміографія), головного мозку (електроенцефалографія), сітківки ока (електроретинографія) тощо. У медичній практиці найбільшого поширення набуло дослідження електричної активності серця – електрокардіографія.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

  Знати:

  • характеристики поля , які лежать в основі електрографії;
  • суть теорії Ейнтховена;
  • електричні характеристики серця;
  • біофізичні основи електро- та векторкардіографії.

   Вміти:

  • виконувати вимоги при знятті електрографій;
  • знімати ЕКГ в стандартних відведеннях;

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

1. Курс фізики в обсязі програми

    для загальноосвітньої школи.

2. Біофізика

1. Електричне поле.

2. Характеристики електричного поля.

1. Лекція «Електричні властивості органів та тканин»

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ

 Електричне поле –   це поле, яке створюється електричними  зарядами і здійснює взаємодію між ними.

Напруженість - векторна величина, яка дорівнює відношенню сили, що діє з боку поля на розміщений в даній точці пробний заряд q  до величини цього заряду: .

Потенціал (φ) – скалярна фізична величина, яка характеризує здатність поля здійснювати роботу і визначається відношенням потенціальної енергії пробного заряду W, вміщеного в дану точку поля, до величини цього заряду q:  .

Різниця потенціалів між двома точками дорівнює відношенню роботи поля по переміщенню заряду з початкової точки в кінцеву до цього  заряду: Δφ = φ1  φ2 =.

 Еквіпотенціальні поверхні– це поверхні, потенціали всіх точок яких однакові.

 Електричним  диполем називають сукупність двох рівних за величиною точкових зарядів q протилежного знака, що знаходяться один від одного на малій відстані.

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

            Біопотенціали, які виникають в органах і тканинах живого організму, надзви­чайно чутливо відображають їх функціональний стан. Тому аналіз зареєстрованих біопотенціалів набув широкого використання в медичній практиці. Реєстрація різниці потенціалів між точками середовища, що оточує електрично активні тканини, на­зивається електрографією. Особливого поширення набув метод електрокардіог­рафії - дослідження функціонального стану серця, його автоматизму, збудливості і провідності шляхом графічної реєстрації зміни електричних потенціалів, які вини­кають у серцевому м'язі під час його збудження і проведення збудження.

Охоплення збудженням величезної кількості клітин робочого міокарда викликає появу негативного заряду на поверхні цих клітин. Серце стає потужним електрогенератором. Тканини тіла, володіючи порівняно високою електропровідністю, дозволяють реєструвати електричні потенціали серця з поверхні тіла. Така методика дослідження електричної активності серця, введена в практику Ст. Эйнтховеном, А. Ф. Самойловим, Т. Льюїсом, В. Ф. Зеленіним та ін., отримала назву електрокардіографії, а реєстрована з її допомогою крива називається електрокардіограмою (ЕКГ). Відповідно до теорії Ейнтховена серце людини, розташоване в грудній клітці зі зміщенням вліво, знаходиться в центрі своєрідного трикутника. Вершини цього трикутника, який так  і називається трикутник Ейнтховена, утворені трьома кінцівками – правою рукою, лівою рукою, лівою ногою. Ейнтховен запропонував реєструвати різницю потенціалів між електродами, що накладаються на кінцівки.

            Внаслідок певного положення серця в грудній клітці і своєрідної форми тіла людини електричні силові лінії, що виникають між збудженими (-) і невозбужденными (+) ділянками серця, розподіляються по поверхні тіла нерівномірно. З цієї причини в залежно від місця прикладання електродів форма ЕКГ вольтаж її зубців будуть різні. Для реєстрації ЕКГ виробляють відведення потенціалів від кінцівок і поверхні грудної клітки. Зазвичай використовують три так званих стандартні відведення від кінцівок: I відведення: права рука - ліва рука; II відведення: права рука - ліва нога; III відведення: ліва рука - ліва нога .

Завдання для самоконтролю

1. Фізичні основи електрографії. Суть теорії Ейнтховена.

2. Що називають електричним диполем? Яка величина характеризує електричне поле диполя?

3. Що називають відведеннями? Назвіть стандартні відведення.

Література

  1. Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. 2.      Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017.

 

Інструкція № 8

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Тема: Застосування сучасної медичної апаратури в діагностичних, лікувальних та реабілітаційних установах

І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

Результатом дії фізичних чинників на біологічні об’єкти є фізичні, фізико-хімічні або хімічні явища, що відбуваються в ділянці прямої їх дії. Окрім цього, діючи на клітину, вони спричиняють зміну їхнього функціонального стану, тобто збудження або гальмування діяльності. Через нейрогуморальні або рефлекторні регуляторні механізми цей процес зумовлює функціональні зміни у відповідних органах і тканинах, що і є основою лікувального ефекту.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • Різновид фізичних чинників, які використовуються в медичній апаратурі;
  • Характеризувати функціональні зміни від фізичних чинників;
  • Класифікувати медичну апаратуру;
  • Заходи безпеки при роботі з медичною апаратурою.

   Вміти:

  • Дотримуватися правил безпеки під час роботи з електронною апаратурою;
  • Аналізувати вихідну інформацію;
  • Пояснювати призначення та принцип дії апаратури;
  • Характеризувати методики та наслідки впливу фізичних чинників на організм.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Електромагнетизм, коливання, рентгенівське та радіоактивне випромінювання, оптика.

Біофізика

Електричні властивості клітин, тканини, органів.

Фізичні основи електролікування.

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Електроніка

Напрям науки і техніки, який вивчає роботу та застосування електровакуумних, йонних, напівпровідникових пристроїв та ін.

2.

Фізичний чинник

Будь-яка дія на клітину, тканину, орган в основі якої лежить фізичне явище (електричний струм, випромінювання, магнітне поле)

3.

Фізіологічна відповідь

Зміна яка відбувається внаслідок впливу фізичного чинника

4.

Типи медичної апаратури

Діагностична, лікувальна

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Розвиток сучасної медицини обумовлено використання методів, в основі яких лежать електронні прилади та пристрої, що використовуються з діагностичною, лікувальною, профілактичною метою. Перед темою стоїть питання вивченні медико-біологічних та технічних характеристик пристрою.

Медична електроніка - це область електротехніки, яка займається розробкою, виготовленням, експлуатацією електричних пристроїв для діагностики, лікування та профілактики захворювань.

Основним призначенням медичної апаратури є вимірювання фізіологічних параметрів, які, як правило змінюються з часом і які викликані фізіологічними процесами, що протікають в живих тканинах і органах. Вимірювання фізіологічних показників необхідно як при діагностиці захворювання так і при спостереженні за динамікою лікувального процесу.

Медична електронна апаратура

діагностичні електронні системи             лікувальні електронні системи

- пристрої для знімання медичної              - високочастотна терапія

 інформації (ПЗМІ)

- пристрої підсилення (ПП)                        - магнітотерапія

- пристрої відображення і реєстрації                     - імпульсні струми

 медичної інформації (ПВРМУ)                 - аероінотерапія

- системи дистанційної передачі                - гальванізація і електрофорез

 медичної інформації (СДПМУ)                - ультразвукова терапія

 Пристрої знімання медичної інформації

                         Датчики                                                        Електроди

 
   

 

Біокеровані                           Енергетичні

           Активні         Пасивні

Діагностичні електронні системи

ПЗМІ (Пристрої для знімання медичної інформації) - це пристрої, що забезпечують отримання сигналу, зв'язаних з явищем, процесом які відбуваються в живих організмах.

Електроди - це дроти спеціальної форми для зняття електричних сигналів, що реально існують в організмі.

Електроди розрізняють:

  • по виду сигналу, що реєструється (ЕКГ, Ленц);
  • по матеріалу (металеві, скляні, карбонові);
  • по конструкції (плоскі, багатоточкові);
  • за призначенням (одноразові - кабінети функціональної діагностики, екстреного призначення);
  • за місцем розміщення (поверхневі, ті що вводяться в тканину).

Датчики - це пристрої для зняття медичної інформації, які своїм чутливим елементом реагують на дію величини, що вимірюють і здійснюють перетворення даної дії в форму зручну для сприйняття, підсилення, реєстрації, обробки. Наприклад:

  • рентгенівські датчики - в якості випромінювання використовуються рентгенівські промені, а в якості чутливого елемента фотопластинка, люмінесцентний екран, рентгеночутливий екран;
  • при ультразвуковому дослідженні використовується УЗ - хвиля, а для реєстрації п'єзодатчики;
  • в контактних датчиках використовується два контакти, які замикаються і розмикаються при періодичному русі. Наприклад, при вимірюванні розмірів грудної клітки на вдові і видохі.

ПП (Пристрої підсилення) - які використовуються для підсилення сигналу на виході ПЗМІ, вони підсилюють напругу, струм, потужність електричних коливань за рахунок енергії сторонніх джерел.

ПВРМІ (Пристрої відображення і реєстрації медичної інформації) - дають можливість отримати в графічній чи в іншій формі характеристики параметрів об'єкту, що контролюється (самописці; магнітний запис; електронно-променева трубка; стрілкоподібні).

Лікувальні електронні системи

І. Високочастотна терапія - це дія на тканини і органи високочастотними електромагнітними полями.

Метод дії високочастотних коливань на об'єкти називається місцевою дарсонвалізацією. Інтенсивність високочастотного заряду змінюється від тихого, що викликає тонізуючу дію на нервові рецептори шкіри та слизистої до слабкого іскрового, що викликає подразнюючу дію. Основний елемент - коливальний контур.

Діатермія - метод дії на тканини високочастотним струмом. Ефект - тепловий, механізм виділення тепла зв’язаний зі збільшенням коливальних рухів іонів у тканинах через які проходить струм. Широко діатермія використовується в хірургії. При зменшенні розмірів електроду, коливальні процеси концентруються в одній точці.

Індуктотерапія - дія на тканини змінним високочастотним магнітним полем. Магнітне поле відтворюване в котушці наводить в тканинах вихрові струми, які викликають ефект теплоутворення (м'язова, нервові тканини, кров'яні судини).

УВЧ- терапія- дія змінного високочастотного електричного поля (40-50 МГц). Ефекти -підсилюється коливальний рух іонів та обертальний рух диполів,в результаті чого виділяється тепло.

Мікрохвильова терапія - відкритим коливальним контуром випромінюється потік електромагнітних хвиль. Ефект - тепловий.

Імпульсні струми - дія УВЧ електричним полем не постійно в часі а дискретно, порціями, імпульсами. Ефект - менше тепла, але відбувається зміна в структурі складних білкових молекул (ферментів), змінюється функціональний стан клітини. Використовують для:

  • відтворення втрачених функцій м'язів;
  • для підсилення функцій (вшивають генератор імпульсів - стимулятор серцевої діяльності):
  • стимуляції при повній втраті функцій;
  • пригнічення функцій (електросон, електроанальгезія).

II. Магнітотерапія - дія на тканини постійним або змінним низькочастотним магнітним полем.

Магнітне поле діє на парамагнітні елементи тканин, такі як 0,Fе, Мп, які приймають участь в окислювальних процесах, що призводить до покращення обміну, МП підсилює іонізаційні процеси, прискорює рух заряджених частинок, йому притаманна протизапальна дія, анальгетична, протинабрячна, підсилює трофіку, процеси регенерації. Дія МП збільшує кількість функціональних капілярів, кровонаповненість, підсилює тканинний кровопотік, насичення артеріальної крові киснем.

III.Гальванізація - дія постійного струму невеликими порціями (60-80 В). Струм подається через електроди (РЬ), контакт електродів зі шкірою виключають, так як продукт електролізу (NaСІ) може викликати припікання (використовують фланелеву прокладку змочену водою, або лікувальним засобом)

IV. УЗ -терапія - дія УЗ частотою 880-2640 кГц. Ефект - механічний (коливання частинок тканини, мікро масаж); тепловий (поглинання УЗ-енергії тканинами); хімічний (зміна інтенсивності окисних процесів, підсилення процесів)

V. Аероіонотерапія - метод дії легкими аероіонами в лікувальних цілях. Легкі аерофони -заряджені частинки повітря (іони повітря). Важкі аероіони - астинки пилу диму. Вони утворюються під дією космічного випромінювання та радіоактивних променів. Ефект - тонізуюча дія рецепторів шкіри, слизистої. В медицині використовують кварцеві лампи (ультрафіолетове випромінювання) - засіб для загартовування організму, бактерицидна дія проти грибків, мікроорганізмів в хірургії, стоматологічних кабінетах.

Правила техніки безпеки

Компетенції, якими має володіти медичний працівник, це розуміти фізику процесів, на яких грунтуються будова і функціонування медичної апаратури, знати класифікацію її, принципи роботи пристроїв і систем, вимоги до обладнання для забезпечення надійності та безпеки пацієнтів та персоналу.

            Кожен фахівець, який працює з медичною апаратурою, має знати правила техніки безпеки. Одна з головних вимог – зробити недоступний дотик до частин апаратури, які розміщені під напругою. Для цього ізолюють всі частини приладів і апаратів, що перебувають під напругою, один від одного і від корпусу апаратури. Апарати повинні проходити періодичну повірку, щоб можна було гарантувати безпечну роботу та отримання бажаного результату в роботі.

            Загальні вимоги з техніки безпеки:

-          не дотикатися до приладів одночасно обома руками, частинами тіла;

-          не працювати на вологій підлозі, землі;

-          не дотикатися до труб (газ, вода, опалення), металевих конструкцій при роботі з електроапаратурою;

-          не дотикатися одночасно до металевих частин двох апаратів;

-          електроапаратура має бути заземлена.

 Завдання для самоконтролю.

  1. Охарактеризуйте принцип поділу медичної апаратури на види: діагностична і лікування.
  2. Назвати фізичні чинники які використовуються в медичній електроніці.
  3. Вкажіть основні частини будь-якої діагностичної системи.
  4. Дайте характеристику лікувальних систем за фізичними чинниками.
  5. Які наслідки дії електричного струму на організм людини? (Т.А.Свідрук «Основи біологічної фізики та МА»: розділ 6)
  6. Вкажіть загальні вимоги при проведенні НВЧ терапії.

 Література

  1. Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017.

 

Інструкція № 9

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Тема: Сучасні погляди на механізм дії магнітного поля на організм людини

  І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

     Функціонування організму зумовлює виникнення магнітних полів. Магнітні властивості речовин пов’язані з магнітними моментами їхніх атомів (молекул). Ступінь біомагнетизму об’єктів залежить від кількості елементів у них, що мають діа- або парамагнітні властивості, а систем – від типу метаболізму і кінетики біохімічних реакцій. Патологічні процеси супроводжуються змінами відносної магнітної проникності тканин (μ), що є наслідком деструкції клітин, зсувів активності ферментних систем та перерозподілу мікро- та макроелементів під час хвороби. Біомагнітні поля об’єктивно відображають загальний стан організму, окремих його органів і систем, тому значення їх магнітної сприйнятливості використовують як діагностичний тест.

     Магнітне поле, діючи на біооб'єкти, зумовлює в них енергетичні зміни, що супроводжуються біохімічними порушеннями; і, як наслідок, виникає реакція організму на дію цього фізичного чинника. А саме: зміна артеріального тиску, пульсу, електрофізіологічних функцій серця, центральної та периферичної гемодинаміки, клінічних та біохімічних показників крові. Біологічна дія магнітних полів виявляється через зміну нейроендокринних та метаболічних співвідношень, тканинної гіпоксії, порушення функцій мембран.

     Беручи до уваги біологічну активність магнітного поля, слід аналізувати індивідуальні особливості організму людини та схильності фізіологічних функцій організму до розвитку декомпесованих станів.

    ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

  Знати:

  • властивості діа-, пара- і феромагнітних речовин.

Вміти:

  • розрізняти властивості діа-, пара- і феромагнетиків за поведінкою в зовнішньому магнітному полі;
  • пояснювати механізм дії магнітного (постійного і змінного) полів на біооб'єкти.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

1. Курс фізики в обсязі програми для

    загальноосвітньої школи.

2. Біофізика.

1. Магнітне поле.

2. Характеристики магнітного поля.

1. Лекція «Вплив електричного та магнітного полів на організм людини»

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ

            Магнітне поле – це один із видів електромагнітного поля, який створюється струмами, магнітами, рухомими зарядами, змінними електричними полями, і діє на внесені в нього струми, магніти і рухомі заряди.

Магнітна індукція () дорівнює відношенню максимального обертального моменту (Мmax), який діє на пробну (нескінченно малих розмірів) рамку із струмом I у даній точці, до магнітного моменту (Р=I·S) рамки: , де S – площа рамки.

Напруженістю магнітного поля називають відношення:  де Вмагнітна індукція, μ0магнітна стала; μ – відносна магнітна проникність. Напруженість Н не залежить від властивостей середовища.

Відносна магнітна проникність (μ) середовища показує, у скільки разів магнітна індукція в середовищі відрізняється від магнітної індукції у вакуумі: . Магнітна проникність  μ характеризує магнітні властивості речовини   і  залежить від її природи і стану.

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

            Магнітотерапевтичний метод лікування визнаний медичними. Магнітотерапія сьогодні - це галузь медицини, яка використовує вплив магнітного поля на організм людини. У медичних закладах є безліч приладів з магнітними властивостями. Залежно від цілей і завдань, на людину в лікувальних цілях впливають різними магнітними полями: постійним, змінним, пульсуючим, обертовим.

            Магнітне поле впливає на процеси гальмування в спинному і головному мозку. І як наслідок зникають головні болі і депресія, поліпшується надходження кисню до тканин, функціонування всіх органів. Найбільш чутливі до магнітного поля кров, нервова і ендокринна системи, серце і судини. Магнітотерпапія покращує еластичність судин, збільшує швидкість кровотоку і розширює систему капілярів. Відбувається нормалізація сну і самопочуття в цілому. За допомогою магнітотерапії лікують захворювання опорно-рухового апарату (зокрема, артрити). Спостерігається більш швидке купірування запального і больового синдрому, зменшення набряку, відновлення рухливості. Цей метод може застосовуватися і для профілактики. Магнітотерапія активно використовується для загоєння ран.

Магнітні властивості речовин. Ступінь намагніченості біологічних об'єктів залежить від кількості елементів у них, що мають діа- або парамагнітні властивості, а систем — від типу метаболізму і кінетики біохімічних реакцій. Результати досліджень свідчать, що парамагнетизм біологічних об'єктів залежить від вільних радикалів, що відіграють головну роль в енергообміні. Магнітним матеріалом клітин можуть бути феритин, хромопротеїди (гемоглобін, ітохроми), феродоксини, інші металопротеїди, металоферменти, хімічні сполуки, яким властивий високий рівень парамагнетизму. Феритин — залізовмісний білок. Цей білок у людському організмі зосереджений у клітинах тонкої кишки, яєчок, нирок, серця, скелетних м'язів, легенів, підшлункової та щитовидної залоз, плаценти, надниркових залоз.

Хромопротеїди — також залізовмісні білки. До них належать гемоглобін, міоглобін та інші металоферменти. Найбільшу намагніченість виявляє гемоглобін, що складається з білка глобіна і чотирьох атомів заліза в складі гемів.

У клітинах, тканинах, біологічних рідинах наявні декілька парамагнетиків (кисень, калій, алюміній) та порівняно невеликий вміст заліза (3...5 г в організмі людини), що має феромагнітні властивості. Відсотковий склад феромагнетичних мікроелементів залежить від фізіологічного стану, віку, пори року та інших чинників.

Феромагнетики  – сильномагнітні  речовини, внутрішнє магнітне поле яких значно підсилює зовнішнє поле: μ>>1 (залізо, кобальт, нікель). Характерна особливість     феромагнетиків – залишкове намагнічення.

Парамагнетики –   слабомагнітні речовини, внутрішнє магнітне поле яких мало підсилює зовнішнє поле: μ>1 (платина, алюміній, повітря).

Діамагнетики – слабомагнітні речовини, внутрішнє магнітне поле яких мало послаблює зовнішнє поле: μ<1 (срібло, мідь, вісмут, вода).

Магнітобіологія -   розділ біофізики, який вивчає вплив магнітного поля на живі організми.

Магнітоокулографія – метод реєстраціїзмінимагнітного поля, утвореного змінним електричним сигналом, що виникає під час руху очей.

Магніторетинографія –метод реєстраціїзміни магнітного поля, утвореного зміною різниці потенціалів на сітківці ока внаслідок подразнення її світлом.

Магнітоенцефалографіяметод реєстрації змінимагнітного поля, утвореного електричною активністю мозку.

Магнітокардіографіяметод реєстрації змінимагнітного поля, утвореного електричною активністю серця.

Магнітотерапія – це дія змінним низькочастотним або постійним магнітним  полем на тканини організму з лікувальною метою.

 Завдання для самоконтролю.

1. Пояснити суть теорії Ампера щодо магнетизму в природі.

2. Магнітні властивості речовини. Діа-, пара- і феромагнетики.

3. Чим обумовлені магнітні властивості органів та тканин?

4. Фізичні основи магнітобіології. Магнітотерапія.

5. Дати відповіді на наступні тестові завдання:                             

1. За якою формулою обчислюється сила Лоренца?

         а) F = qυB;           б) F = qυ;           в)  F =  υB.

2. Від чого залежить відносна магнітна  проникність речовини?

         а) від природи речовини;

         б) від будови речовини;

         в) від природи, будови і стану речовини.

3. Діагностичний метод реєстрації зміни магнітного поля серця протягом

    кардіоциклу називається:  

         а) кардіографія;   б) електрокардіографія;    в) магнітокардіографія.                                                                                                                                          

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017


 

Інструкція № 10

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Тема: Використання волоконної оптики в практичній медицині

 І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

            Волоконна оптика – це розділ оптики, який розглядає передачу світла і зображення по світловодам. Генріх Ламм був перший, хто продемонстрував передачу зображень через джгут волокон. На той час він був ще студентом-медиком і його мета була подивитись всередину тіла без хірургічного втручання. Сучасна медицина використовує волоконну оптику для вирішування одразу двох завдань: освітлення холодним світлом внутрішніх порожнин і передачі зображення. Волоконна оптика широко застосовується в медицині, в медичних інструментах. Світлопроводи при введенні в тіло пацієнта передають зображення органа або ураженої ділянки на зовнішню телекамеру, що виключає необхідність хірургічного втручання. Завдяки волоконній оптиці лікарям набагато легше виявити причини захворювання та встановити правильний діагноз або слідкувати за ураженими тканинами та органами. Слід зазначити, що в медицині застосовуються виключно світлопроводи, створені з високочастотного кварцового скла, так як висока механічна міцність і якісні оптичні властивості дають можливість регулювати світлові втрати.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • закони геометричної оптики;
  • поняття абсолютний та відносний показник заломлення світла;
  • напрямки використання світловодів;
  • можливості волоконної оптики в медицині.

   Вміти:

  • диференціювати медичні методики в яких використовуються світоловоди;
  • пояснювати принцип роботи з такими приладами.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Закони геометричної оптики.

Інтерференція, дифракція

Біофізика

Оптичні явища в медицині

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Геометрична оптика

Розділ, який вивчає закони поширення світла, утворення зображення в оптичних приладах та принципи розробки досконалих конструкцій цих приладів

2.

Абсолютний показник заломлення світла

Показник заломлення будь-якого середовища відносно вакууму

3.

Оптичне волокно

Тонка прозора скляна нитка, якою може передаватися оптичне випромінювання за рахунок явища повного внутрішнього відбивання. 

4.

Ендоскопія

Огляд стінок органів або порожнин організму за допомогою оптичних приладів

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

            Волоконна оптика – це розділ оптики, у якому розглядають передавання світла і зображення по світловодах. Оптичне волокно у найпростішому випадку являє собою тонку прозору скляну нитку, якою може передаватися оптичне випромінювання за рахунок явища повного внутрішнього відбивання. Сучасні оптичні волокна є надзвичайно прозорими і здатні передавати оптичні сигнали без спотворення на великі відстані понад 100 км.

Поява всесвітньої мережі «Інтернет» та постійно зростаюча потреба в інформаційній пропускній здатності каналів зв'язку посприяли ще більшому розвитку і використанню волоконної оптики в системах передачі даних.

Крім систем передачі даних, волоконна оптика сьогодні також ефективно використовується в системах передачі зображення, системах освітлення, у давачах фізичних величин. Сучасні волоконно-оптичні давачі дозволяють вимірювати майже все, наприклад: температуру, тиск, зміщення, положення в просторі, швидкість обертання, швидкість лінійного переміщення, прискорення, коливання, масу, рівень рідини, деформації, показник заломлення, електричне поле, магнітне поле, електричний струм, концентрацію газу, дозу радіаційного опромінення та ін. Оптичне волокно в таких давачах може використовуватися як лінія передачі або як чутливий елемент такого давача. В системах передачі зображення використовуються виключно волоконні джгути з впорядкованими волокнами. Такі джгути знайшли широке застосування в медичних ендоскопах для візуального спостереження внутрішніх органів людини, виключаючи тим самим необхідність хірургічного втручання.

Діагностичний метод, в основі якого лежить використання волоконної оптики, називають ендоскопією. Його застосовують для огляду внутрішніх порожнин організму: трахеї, бронхів, стінок шлунку, сечового міхура.

Волоконні світловоди дають можливість передавати лазерне випромінювання безпосередньо  на злоякісне новоутворення на внутрішніх стінках органів, тобто завдяки поєднання явища повного відбивання світла з лазерним випромінюванням вдалося розробити ще один метод лікування онкологічних захворювань.

Завдання для самоконтролю.

  1. З якою метою застосовують волоконну оптику в медицині?
  2. З якою метою використовують ендоскопію в медицині?
  3. Чому в медичних світловодах не використовують «монолітні» волокна?
  4. Від чого залежить якість зображення, що отримують в світловодах?
  5. Поясніть поняття узгоджені волокна. Чому тільки їх можна використовувати для передавання зображення?
  6. Яке завдання виконує сучасна ендоскопічна хірургія?

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017

 

 Інструкція № 11

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

Тема: Люмінесцентні методи в медичних та біологічних дослідженнях

 І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

Люмінесцентні методи використовують у гістології і цитології для дослідження структури біологічних мембран та конформаційних процесів у них, у судовій медицині та діагностиці захворювань.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • основні поняття квантової механіки (фотони, енергія фотона, стаціонарний стан, хвильова функція і т.д.);
  • теоретичні засади квантової механіки (погляди Планка та Ейнштейна, гіпотеза де Бройля, принцип Гейзенберга, рівняння Шредінгера)

   Вміти:

  • пояснювати механізм збудження люмінесцентного світіння;
  • називати характеристики люмінесцентного випромінювання;
  • пояснювати процес хемілюмінесценції, характеризувати його види;
  • описувати напрямки використання світіння в діагностиці.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Основи квантової механіки

Біофізика

Елементи квантової механіки. Люмінесценція. Індуковане випромінювання. Лазери.

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Стаціонарний стан

це стан системи, у якому ймовірність перебування частинки в кожній точці стала, тобто не залежить від часу.

2.

Хвильова функція

деяке коливне значення фізичної величини (напруженість, індукція)

3.

Люмінесценція

нерівноважне випромінювання, надлишкове над тепловим випромінюванням тіла, тривалість якого більша, ніж період світлових коливань.

4.

Фотон

Елементарна частинка світла, яка має властивості хвилі

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ
           Визначення природи та складу речовини за спектром її люмінесцентного випромінювання називається люмінесцентний аналіз. За його допомогою можна визначити наявність речовин масою 10-10 г.

          Люмінесцентний аналіз поділяють на:

  • макроаналіз – спостереження за допомогою зору;
  • мікроаналіз – спостереження за допомогою мікроскопа.

Макроаналіз використовують для оцінення якості речовини в санітарній гігієні та медицині.

Більша частина органічних сполук (ефіри, жири, кислоти) після опромінення дає характерне випромінювання, що використовують під час перевірки якості продуктів харчування, фармакологічних сполук, шкіри, тканин, для виявлення в них сурогатів, фальсифікацій.

Прилад, який використовую при цьому, називають флуорометр.

Під дією ультрафіолетового випромінювання флуоресціюють тканини організму людини (нігті, зуби, рогівка, кришталик). За характером випромінювання можна в деяких випадках визначити патологію тканин, що з діагностичною метою використовують у дерматології (розовий лишай).

Для успішного люмінесцентного контролю за функціонуванням різних органів людини необхідно знати характер їхнього природного світіння. Внутрішньовенне або підшкірне введення люмінофора дає змогу вивчати функціональний стан органів. Для цього найчастіше використовують флуоресцеїн, який у невеликій кількості не шкідливий для організму. Уводять його для дослідження функціональної активності печінки і нирок, а також нервової системи.

Доведено, що злоякісні новоутворення здатні накопичувати деякі люмінофори. Після внутрішньовенного введення флуоресцеїну у здорових людей він повністю виводиться з організму за 50-70 годин, а в онкологічних хворих – протягом 2000 годин. Такий феномен використовують під час операціях на легенях. За 3-4 години до операції хворому вводять 1 г флуоресцеїну. На операційному столі під ультрафіолетовим світлом, яке випромінюється з лампи, проявляється чітка межа між тканиною пухлини, що має жовто-коричневе світіння, і здоровою тканиною, яка має сіро-голубе світіння.

У техніці люмінесценцію використовують для створення ламп денного світла. У сучасних дослідженнях застосовують флуоресцентні зонди і мітки.

 Завдання для самоконтролю.

  1. За яких умов виникає люмінесцентне світіння?
  2. Як застосовують люмінесценцію в медицині?
  3. У чому відмінності між фосфоресценцією та флуоресценцією?
  4. 4.      Наведіть приклади використання хемілюмінесценції в діагностиці захворювань.

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017

 

 

Інструкція № 12

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Темa: РОЛЬ МІКРОХВИЛЬОВОЇ резонансної терапії (МРТ) в лікуванні захворювань.

І. Актуальність теми:

Мікрохвильова резонансна терапія - сучасний безболісний, не медикаментозний метод лікування, спрямований на відновлення і нормалізацію біологічних процесів клітинних структур і функціональних систем організму. Він органічно поєднує в собі принципи давньосхідної медицини з новими досягненнями фундаментальної та біомедичної фізики. В основі методу лежить вплив електромагнітними хвилями певної інтенсивності та частоти на біологічно активні точки організму. 

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

   Вміти:

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Основи квантової механіки

Біофізика

Елементи квантової механіки.

Біологічні мембрани

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Клітинна мебрана

зовнішня оболонка живої клітини, яка відокремлює цитоплазму клітини від навколишнього середовища і складається з двох шарів ліпідів, також містить білки і вуглеводи.

2.

Резонансна терапія

лікування спеціальними електромагнітними хвилями

3.

Акупунктурні точки

це невеликого розміру (1-3 мл) ділянки на тілі, де розташовані скупчення енергіі.

4.

Обртальні ступені свободи молекули

ймовірність вибору напрямку та площини обертальних рухів молекули

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

 Мікрохвильова резонансна терапія - сучасний безболісний, не медикаментозний метод лікування, спрямований на відновлення і нормалізацію біологічних процесів клітинних структур і функціональних систем організму. Він органічно поєднує в собі принципи давньосхідної медицини з новими досягненнями фундаментальної та біомедичної фізики. В основі методу лежить вплив електромагнітними хвилями певної інтенсивності та частоти на біологічно активні точки організму. 

Як відомо, електромагнітні хвилі мм-діапазону розташовуються на кордоні з інфрачервоним діапазоном і майже 80% їх поглинається тканинами людини (решта відбиваються). У мм-діапазоні енергія кванта значно менше енергії теплового руху, електронних переходів, коливальної енергії молекул і енергії водневих зв'язків. Саме тому ця енергія не може вплинути навіть на найслабший хімічний зв'язок. Отже, мм-хвилі здатні впливати тільки на обертальні ступені свободи молекул, тобто надавати інформаційний вплив. 

У середині шістдесятих років у нас в країні під керівництвом академіка Девяткова Н.Д. почалися дослідження ефектів нетеплового впливу вкрай високими частотами (КВЧ) випромінювання міліметрового діапазону хвиль на біологічні об'єкти. У його роботах було показано, що живі організми самі можуть випромінювати хвилі в мм-діапазоні, що КВЧ випромінювання мм-діапазону використовується ними з метою управління міжклітинними взаємозв'язками. Тому біологічний об'єкт, що володіє власним набором внутрішніх частот хвильових процесів, може (на цих частотах) брати участь в явищі біорезонансу з випромінюваннями зовнішніх впливів. 

У КВЧ діапазоні існують інформаційні канали, які для кожної людини індивідуальні. Організм людини здатний вибірково розрізняти "родинні" йому мм-хвилі, реагуючи на них швидкою зміною ЕЕГ, ЕКГ та ін (інакше кажучи, організм відповідає заздалегідь визначеної реакцією, яка, при правильному використанні методу, є ефективнішим засобом в плані лікування багатьох захворювань). Саме на цьому принципі і будується мікрохвильова резонансна терапія (МРТ). 

У результаті зовнішнього впливу мм-хвиль на точки акупунктури в організмі пацієнта виникає своєрідний комплекс суб'єктивних відчуттів, так звані сенсорні реакції організму. Їх можна підрозділити на три групи: 

  1. Місцеві - виникають в точці впливу (поколювання, оніміння і т.д.).
  2. Системні - виникають на рівні хворого органу (тепло, зняття больового синдрому, посилення перистальтики і т.д.).
  3. Генералізовані - носять загальний характер (розслабленість, сонливість, що переходить в сон).

У 65-70% хворих спостерігаються сенсорні реакції, а в 30-35% хворих вони відсутні. Роль сенсорних реакцій при лікуванні дуже важлива. З їх допомогою можна підібрати необхідну частоту, скласти акупунктурну рецептуру, визначити час дії на крапку, кількість сеансів і т.д. 

При лікуванні методом мікрохвильової резонансної терапії виділяють наступні види частот:

  • Індивідуальна - характерна тільки для певного хворого;
  • Системна - характерна для певної системи організму;
  • Сенсорна - для цієї частоти характерно виникнення "відгуку";
  • Терапевтична - це частота, яку вибирає лікар для лікування конкретного хворого з конкретною патологією;
  • Скануюча - ця частота дозволяє пройти весь діапазон мм-хвиль за короткий час з певною модуляцією.

 Вплив мм-хвиль ефективніше сприймається акупунктурними точками, які є свого роду приймачами електромагнітних хвиль. За рахунок сприйнятливості біологічно активних точок організм вибирає ту інформацію, яка необхідна для лікування в даний момент. Отже, акупунктурні точки, що складаються з екстерорецепторов, є найкращими посередниками між зовнішнім світом і внутрішнім середовищем організму.  Переваги даного методу лікування зводяться до наступного:

  • значно знижуються терміни лікування в порівнянні з медикаментозними методами (у середньому в 1,5-2,5 рази);
  • методика застосовується безконтактно, на відстані 0,5 см від поверхні шкіри, тим самим гарантується безпека в плані інфікування;
  • методика безболісна і немедікоментозна;
  • вона не викликає негативних ефектів або ускладнень;
  • дана терапія чудово поєднується практично з усіма іншими методами як класичної, так і традиційної медицини;
  • методика надає загальний вплив на весь організм в цілому, починаючи зі структурно-функціональних одиниць клітини, коректуючи порушення, зумовлені патологічними процесами основного і супутніх захворювань.
  • усуває гормональні дисфункції, порушення ферментативних і біоенергетичних процесів, надає іммунокоррігирующєє вплив.

У мікрохвильової резонансної терапії є ще один плюс - широта її застосування. Вона з високою ефективністю може використовуватися в таких областях медицини як:

  • гастроентерологія (виразкові хвороби 12-палої кишки і шлунку, гастрити, хронічні панкреатити та ентероколіти, дискінезія жовчних шляхів);
  • пульмонологія (бронхіальна астма, хронічні бронхіти тощо);
  • кардіологія (ішемічна хвороба серця, порушення серцевого ритму, реабілітація в постінфарктному періоді);
  • травматології та ортопедія (артрози, артрити, остеохондрози, різні пошкодження хребта);
  • неврологія (дитячий церебральний параліч, вегетосудинна і нейроциркуляторна дистонії, реабілітація хворих після інсульту, травм голови і спинного мозку);
  • психіатрія (маніакально-депресивний і діенцефальний синдроми, неврози, страхи і т.п.);
  • ендокринологія (цукровий діабет, діабетичні ангіопатії, дисфункції щитовидної залози);
  • урологія (уретропростатиту, ниркові кольки, імпотенція);
  • гінекологія (хронічні запальні захворювання геніталій, ерозія шийки матки, фіброміома матки);
  • онкологія (підвищення імунного статусу і стимуляція неспецифічних захисних сил організму).

 Завдання для самоконтролю.

  1. Напрямки розвитку та завдання МР-терапії.
  2. Як біологічний об’єкт реагує на вплив електромагнітних хвиль мм-діапазону?
  3. Охарактеризуйте властивості енергію кванта мм-діапазону.
  4. Розкрийте суть поняття «сенсорні реакції». Які їх типи можуть виникати в організмі людини?
  5. Назвіть переваги МР-терапії в порівнянні з іншими аналоговими методиками.
  6. Охарактеризуйте напрямки в медицині, що використовують дану методику.

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017


 

Інструкція № 13

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

Темa: Лазеропунктура і акупунктура

І. Актуальність теми:

Лазерне випромінювання має властивості як хвиль, так і частинок. Властивості лазерного випромінювання, які зумовили його широке використання в різних галузях науки та техніки, - це монохроматичність, когерентність, вузький пучок, велика густина енергії, поляризація. Дія лазера на організм виявляється через певні структурні, функціональні, та біохімічні зміни. А отже напрямки  його використання обумовлюються цими змінами.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • природу лазерного випромінювання;
  • структурні складові лазера;
  • механізм впливу на організм людини;
  • властивості лазерного випромінювання;
  • принцип методики лазеропунктури та акупунктури.

   Вміти:

  • характеризувати зміни, що виникають під впливом лазерного випромінювання на організм людини;
  • називати і пояснювати основні напрямки використання лазерного випромінювання у медичній практиці.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Квантова оптика. Лазери

Біофізика

Індуковане та спонтанне випромінювання

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Індуковане випромінювання

виникає при переході кванвої системи на нижчий рівень під впливом зовнішнього електромагнітного поля

2.

Лазери

джерела потужного когерентного випромінювання

3.

Інверсна система

квантова ситстема, в якій кількість атомів у збудженомі стані перевищує кількість атомів в основному стані

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Лазеропунктура – метод пунктурной физиотерапии, заключающийся в воздействии на точки акупунктуры низкоэнергетическим лазерным излучением. Метод называют также лазерной рефлексотерапией и пунктурной лазеротерапией. Инициатива воздействия лучом лазера в точки акупунктуры принадлежит В.М. Инюшину.

Выделяют два основных способа лазерной рефлексотерапии: лазеропунктура – воздействие лазерным излучением на точки акупунктуры без нарушения целостности кожных покровов; лазероакупунктура – глубокая лазерная стимуляция акупунктурных точек через полую иглу, в которую вводится световод, проводящий лазерное излучение.

Для лазеропунктуры наиболее часто используют маломощные лазеры, генерирующие излучение в красной и ближней инфракрасной областях оптического спектра. Для чрескожного воздействия на более поверхностно расположенные точки следует использовать излучение красного спектра, для воздействия на более глубинные структуры излучение инфракрасного спектра. Одним из требований к аппаратуре для лазерной рефлексотерапии является возможность ограниченного по площади воздействия (до 1 см2). При чрескожной лазеропунктуре наиболее эффективно контактное с компрессией воздействие, что существенно уменьшает потери лазерного излучения. Лазеропунктура может осуществляться как в непрерывном, так и в импульсном режимах генерации излучения. При выборе частоты следует учитывать, что низкая частота (1-10 Гц) оказывает преимущественно тонизирующий эффект, а более высокие частоты (20-100 Гц) – седативный.

Параметры воздействия весьма существенно зависят от локализации облучаемых точек. Плотность потока мощности равна ориентировочно 5 мВт/см2 (максимально 20 мВт/см2) на одну корпоральную точку и 2 мВт/см2 (максимально 10 мВт/см2) на аурикулярную точку. Время воздействия на одну корпоральную точку составляет 10-20 с (но не более 30 с), на одну аурикулярную точку – 3-5 с (но не более 10 с). Суммарное время воздействия до 2 мин (максимально 5 мин) на корпоральную точку и 20-30 с (максимально 1 мин) – на аурикулярную. Суммарная плотность энергии при пунктурной лазеротерапии не должна превышать 2 Дж/см2. Число облучаемых точек – до 8-10. Курс лечения обычно составляет 10-15 процедур.

Пунктурная лазеротерапия обладает противовоспалительным, обезболивающим, спазмолитическим, сосудорасширяющим, седативным, стимулирующим обменные и регенераторные процессы действием. Лазеропунктура отличается высокой эффективностью, безболезненностью, быстротой получения терапевтического эффекта и асептичностью, однако ее проведение требует строгого соблюдения технологии и техники безопасности.

Лазеропунктура показана при: артериальной гипертензии, бронхиальной астме, воспалительных процессах различной локализации, остеохондрозе позвоночника с неврологическими проявлениями, болевых синдромах различного генеза, гипоталамическом синдроме, мигрени, неврозах и других заболеваниях.

Противопоказана лазеропунктура при: доброкачественных и злокачественных опухолях любой локализации, активных васкулитах, нефритах и пиелонефритах, диффузных коллагенозах.

Широко применяется при ЛОР-патологии. В результате многолетней практики наблюдаются хорошие результаты при воздействии на слизистые оболочки ротовой и носовых полостей.

Сущность метода сводится к воздействию на точки акупунктуры непрерывным или импульсным поляризованным инфракрасным излучением. Время воздействия от 8 сек до 2 мин. на каждую точку. Лазеропунктура находит все большее применение, прежде всего в лечении заболеваний, в основе которых лежат нарушения нейро - сосудистой трофики (нейрогенные и сосудистые заболевания, воспалительные процессы, обменные нарушения, типа артрозов и др.). Выбор точек воздействия осуществляется в соответствии с правилами китайской медицины. За один сеанс осуществляется воздействие на 4- 20 АТ. Очень близкое действие оказывает облучение АТ с помощью инфракрасных диодов.

Акупунктура– напрямок в традиційній китайській медицині, в якому дія на організм здійснюється спеціальними голками через особливі точки на тілі шляхом введення їх в ці точки і маніпуляції ними. Метод застосовується для зняття болю або в лікувальних цілях. Дію на точки здійснюють також теплом, струмом, променем лазера та іншими факторами.

Біологічно–активна точка (БАТ) як місце подразнення шкіри, що викликає рефлекторну реакцію, має дуже малі розміри, до 5 мм в діаметрі. В ній самій та в більш глибоких тканинах, що лежать під нею, знаходяться багаточисельні нервові закінчення – рецептори, що сприймають подразнення. БАТ відрізняється від інших ділянок шкіри деякими суттєвими особливостями: з’єднувальна тканина, що її утворює, більш рихла, має більш низький електричний опір, більш високий рівень тканинних обмінних процесів, більш чутлива до болю. Ці властивості дають змогу їх відшукувати на тілі.

Кожний орган має певні притаманні йому біологічно – активні точки, з якими він зв’язаний стійким двостороннім зв’язком: з одного боку дія на точку здійснює рефлекторний вплив на орган, з іншого боку – стан органа відбивається на реактивності точок, їх чутливості, електропровідності тощо. Подразнення точок викликає складні нейроендокринні, вегетативно – судинні реакції, що діють на патологічний процес.

В наш час акупунктура, як частина традиційної китайської медицини, зберігає свою популярність в Китаї, де переважає погляд про її науковість. В інших країнах акупунктура отримала розповсюдження в 20 сторіччі в якості альтернативної медицини. Про її ефективність заявили ряд організацій в області охорони здоров’я. Але багато вчених критикують цю думку і вважають ефективність акупунктури не вище, ніж ефект плацебо.

 Завдання для самоконтролю

  1. Охарактеризуйте напрямки використання лазерного випромінювання в медицині.
  2. Охарактеризуйте лазеропунктурну методику, її недоліки та позитивні сторони.
  3. Охарактеризуйте акупунктурну методику, її недоліки та позитивні сторони.
  4. Введіть поняття біологічно-активна точка. Розкрийте її значення для вище вказаних методик.

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017

 

Інструкція № 14

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Тема: Кріомедицина та напряки її розвитку

І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:                  

За останні роки з'ясовано, що природа впливу холоду двоїста: він може бути шкідливим і корисним одночасно. З прогресом науки холод з успіхом стали застосовувати для лікування багатьох захворювань. Холод у медицині стали використовувати близько 100 років тому, застосовуючи для цієї мети спочатку рідке повітря, потім «снігову» вуглекислоту, а за останній час - рідкий азот. З тих пір, як було з'ясовано, що холод здатний руйнувати тканини, його стали застосовувати для лікування шкірних захворювань, хвороб слизової оболонки, хірургії. 

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • типи речовин для впливу на організм холодом;
  • механізм впливу холоду на тканини;
  • фізичні основи кріобіології, кріотерапії, кріохірургії.

   Вміти:

  • пояснювати наслідки впливу холоду на організм людини;
  • пояснювати приорітетність даної методики.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Теплове випромінювання

Біофізика

Біологічна дія тепла та холоду

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Кріотерапія

методика заснована на дозованому охолодженні тканин, окремих органів.

2.

Кріохірургія

місцеве заморожування тканин з метою їх видалення або руйнування.

3.

Гіпотермія

переохолодження, патологічний стан організму, при якому температура тіла падає нижче необхідної для підтримки нормального обміну речовин і функцій організму. 

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Холод в медицині стали застосовувати біля 100 років тому, застосовуючи з цією метою спочатку рідке повітря, потім тверду вуглекислоту, а зараз – рідкий азот. Застосування холода для лікування називається кріовпливом.

В фізіотерапії застосовують процедури місцевого та загального впливу. Розрізняють:

-помірнонизькі ( біля 00 );

-низькі ( до -15 - -200 );

-наднизькі ( до -110 - -1600 ) температури лікувальних впливів.

Для лікування холодом помірно низьких температур застосовують колотий лід, вміщений в гумовий мішечок, ватно – марлеві прокладки, змочені водою і поміщені в морозильник, спеціальні пластикові мішечки з кріогелем, низька температура яких обумовлена хімічними реакціями, а також напівпровідниковими кріо – аплікаторами. Місцеві холодові процедури звужують поверхневі та глибокі артеріальні і венозні судини, спричиняють анестезію поверхневих рецепторів, що веде до рефлекторного зменшення порога збудливості глибоко розташованих нервових рецепторів. Таким чином, відбувається обмеження запального процесу, зупинка кровотечі, поверхнева та глибока анестезія, зменшення всмоктування токсичних речовин із запального вогнища, набряків. Локальне охолодження проводиться 20 – 30 хвилин.

Для локального охолодження низькими температурами застосовують різні гіпотермічні апарати ( «Іней – 1», «Холод», «Норд – 1», «Ятрань» ), у яких на охолоджувальній головці створюється температура -5 - -100С. В інших апаратах для локальної кріотерапії ( на хребет, на суглоб ) генерується сухе холодне повітря -40 - -600, а установка «Кріо Джет» (Германія ) подає на ділянку тіла сухе повітря температурою -300. Короткочасність дії ( 10 – 15 хв.) виключає обмороження.

Для загальної дії наднизькихтемператур застосовуються установки загальної аерокріотерапії, в яких охолодження до -160 - -1700С здійснюється за допомогою азото–повітряної суміші. Наприклад, в камері кріосауни «Кріо – Спейс» на людину діє протягом 2 – 3,5 хвилин потік сухого повітря температурою -60 - -1200С. Кріотерапія забезпечує інтенсивну стимуляцію імунної і ендокринної систем, викликає насичення крові ендорфінами, на декілька годин блокує біль. Лікувальну дію вона здійснює на весь організм, але інтенсивність і довжина дії напряму зв’язані з площею контакту між тілом і охолоджуючим газом.

Після відкриття того факту, що холод руйнує тканини організму, його стали широко застосовувати в хірургії, гінекології, нейрохірургії. Під дією низьких температур відбувається кріонекроз тканин з послідуючим безкровним відторгненням її протягом 2 – 3 тижднів. Наприклад, на піднебінні мигдалики діють кріоаплікатором з застосуванням рідкого азоту, що забезпечує температуру -1960С. Мигдалики замерзають до зледеніння, біліють, стають твердими, некротизуються. Омертвілі тканини протягом 2 – 3 тижнів відторгаються безболісно і безкровно. Операція проводиться під місцевим наркозом у сидячому положенні хворого. Вона називається тонзилотомія.

Кріовплив застосовується при доброякісних пухлинах носа, гортані, слухового проходу, середнього вуха тощо, для лікування шкірних захворювань і захворювань слизової оболонки (бородавках, папіломах, судинних пухлинах) і багатьох інших захворюваннях.

Кріохірургія застосовує заморожування пухлин, вводячи рідкий азот в саму пухлину при температурах -1900С. Наприклад, британські лікарі через надріз в грудній стінці вводять рідкий азот в пухлину в легені. Пухлина замерзає, перетворюючись на льодяну кульку. Потім протягом 3 – 6 місяців вона розпадається, не надаючи шкоди пацієнту. Метод малоінвазивний, пацієнти можуть залишити клініку на четвертий день після операції.

Завдання для самоконтролю

  1. Які джерела холоду застосовують в медицині?
  2. Який фізичний зміст поняття «кріохірургія»?
  3. Поясніть поняття гіпотермія
  4. Поясніть фізіологічні наслідки гіпотермії для організму людини.
  5. Поясніть фізичні основи методу краніоцеребральної гіпотермії.

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017

 

Інструкція № 15

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Тема: Електронні мікроскопи, їх види та призначення

І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

            Сучасна оптика вивчає природу світла, закономірності його поширення і взаємодії з речовиною. Світлові хвилі мають подвійну природу: хвильову і корпускулярну. Явища, у яких виявляється хвильова природа світла, є основою методів лабораторної діагностики, що використовують в медичній практиці. Методи геометричної оптики застосовують при розробці та створенні оптичних приладів - мікроскопів. За їх допомогою вивчають біологічні об`єкти на клітинному рівні.

 ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • закони геометричної оптики;
  • принципи побудови зображення в лінзах та інших оптичних приладах;
  • напрямки розвитку сучасної мікроскопії.

   Вміти:

  • формувати, пояснювати та робити розрахунки використовуючи закони геометричної оптики;
  • визначати роздільну здатність та корисне збільшення мікроскопа;
  • будувати зображення в оптичних приладах, які використовують в медицині.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

  1. Закони геометричної оптики
  2. Оптичні системи

Біофізика

Оптичні прилади в медицині

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Оптичний пристрій

пристрій, який збільшує кут зору і, відповідно, величину зображення на сітківці

2.

Роздільна здатність системи

властивість оптичної ситеми давати зображення дрібних об`єктів без спотворення їхнього виду

3.

Збільшення мікроскопа

збільшення об`єктива (Коб) ∙ збільшення окуляра (Кок)

4.

Збільшення окуляра

Кок=d÷Fок

5.

Збільшення об`єктива

Коб=L÷Fоб

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Зародження електронної оптики пов'язане із створенням в кінці 19 століття електронно-променевої трубки. Перший електронний мікроскоп був збудований в 1931 році німецькими інженерами Ернстом Рускою і Максом Кнолем. Ернст Руска отримав за це відкриття Нобелівську премію з фізики в 1986 році. Він розділив її з винахідниками тунельного мікроскопу, оскільки Нобелівський комітет відчував, що винахідників електронного мікроскопу несправедливо забули.

Сучасна електронна мікроскопія - сукупність методів дослідження за допомогою електронних мікроскопів мікроструктур тіл (аж до атомно-молекулярного рівня), їх локального складу і локалізованих на поверхнях або в мікрооб'ємах тіл електричних і магнітних полів. Електронна мікроскопія включає також удосконалення і розробку нових електронних мікроскопів і інших корпускулярних мікроскопів (протонного мікроскопа) та приставок до них; розробку методик підготовки зразків, досліджуваних в електронних мікроскопах; вивчення механізмів формування електронно-оптичних зображень; розробку способів аналізу одержуваної інформації.

В електронному мікроскопі для отримання зображення використовуються фокусовані пучки електронів, якими бомбардується поверхня досліджуваного об'єкта. Зображення можна спостерігати різними способами — в променях, які пройшли через об'єкт, у відбитих променях, реєструючи вторинні електрони або рентгенівське випромінювання. Фокусування пучка електронів відбувається за допомогою спеціальних електронних лінз.

Електронні мікроскопи можуть збільшувати зображення у 2 млн разів. Висока роздільна здатність електронних мікроскопів досягається за рахунок малої довжин хвилі електрона. В той час, як довжина хвилі видимого світла лежить в діапазоні розміром з атом, хоча практично здійснити це важко.

Будову електронного мікроскопа можна розглянути на прикладі приладу, який працює на пропускання. Монохроматичний пучок електронів формується в електронній гарматі. Його характеристики покращуються конденсорною системою, яка складається з конденсорної діафрагми і електронних лінз. В залежності від типу лінз, магнітних чи електростатичних, розрізнять магнітні й електростатичні мікроскопи. Надалі пучок потрапляє на предмет, розсіюючись на ньому. Розсіяний пучок проходить через апертуру і потрапляє в об'єктивну лінзу, яка призначена для розтягування зображення. Розтягнутий пучок електронів викликає світіння люмінофора на екрані. В сучасних мікроскопах використовуються кілька ступенів збільшення.

Апертурна діафрагма об'єктива електронного мікроскопа дуже мала, складає соті долі міліметра.

Якщо пучок електронів від об'єкта потраплає безпосередньо на екран, то об'єкт виглядатиме на ньому темним, а навколо утворюватиметься світлий фон. Таке зображення називається світлопольним. Якщо ж в апертуру об'єктивної лінзи потрапляє не основий пучок, а розсіяний, то утворюється темнопольне зображення. Темнопольне зображення контрастніше, ніж світлопольне, але роздільна здатність у нього менша.

Основні типи електронних мікроскопів:

  1. Просвічуючий електронний мікроскоп — прилад, в якому електронний пучок просвічує предмет наскрізь.
  2. Скануючий електронний мікроскоп використовує для дослідження поверхні об'єкта, вибиті електронним пучком вторинні електрони.
  3. Скануючо-просвічуючий електронний мікроскоп дозволяє вивчати окремі ділянки об'єкта.
  4. Рефлекторний електронний мікроскоп використовує пружно-розсіяні електрони.

Електронний мікроскоп можна, також, спорядити системою детектування рентгенівських променів, які випромінюють сильно збуджені, при зіткненні з високоенергетичними електронами, атоми речовини. При вибиванні електрона з внутрішніх електронних оболонок, утворюється характеристичне рентгенівське випромінювання, досліджуючи яке можна встановити хімічний склад матеріалу.

Завдання для самоконтролю.

  1. Яке зображення дає оптичний мікроскоп? Побудуйте це зображення та поясніть, від чого залежить роздільна здатність і збільшення мікроскопа.
  2. Чим обумовлена висока роздільна здатність електронного мікроскопа? Від яких параметрів мікроскопа вона залежить?
  3. Поясніть принцип відтворення зображення в електронному мікроскопі.
  4. Охарактеризуйте основні елементи в будові електронного мікроскопа.
  5. Поясніть принципову відмінність просвічуючого, скануючого, просвічуючи-скануючого, рефлекторного електронних мікроскопів.

   Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017


 

Інструкція № 16

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

 Тема: Нанотехнології та перспективи їх застосування у медицині

 І. АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ:

            Дослідження останніх років в області розвитку нанотехнологій окреслюють широкі перспективи. Актуальні фармакологічні напрямки, тобто наноструктура як засіб «поставки» ліків до «мішені», створення реконструкційних нанокомпозицій та нанопокриття.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • перспективні напрямки розвитку технологій;
  • різноманіття структур наноматеріалів.

   Вміти:

  • пояснювати приорітетність нанотехнологій;
  • класифікувати наночастинки.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс біології в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Будова клітина

Біофізика

-

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Нанотехнологія

міждисциплінарна область фундаментальної і прикладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядку декількох нанометрів або часток нанометра.

2.

Наночастинки

маленькі часточки розмірами 1-100 нм, які мають специфічні фізичні, хімічні, біологічні, фармакологічні, фармацевтичні та фізико-хімічні властивості.

3.

Фулерен

алотропна модифікація карбону

4.

Нанокомпозит

багатокомпонентний матеріал, який складається з пластичної полімерної основи (матриці) і наповнювача органомодифікованого компоненту з покращеними властивостями.

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

Нанотехнології базуються на вивченні та застосуванні структур, які мають розміри порядку 1–100 нм, що обумовлює їхні унікальні фізичні і хімічні властивості: електронні, оптичні, каталітичні тощо. За визначенням академіка Б.О.Мовчана «Нанотехнології – сукупність наукових знань, способів і засобів спрямованого регульованого складання (синтезу) із окремих атомів і молекул різних речовин, матеріалів і виробів з лінійним розміром елементів структури до 100 нм».

До нанооб’єктів відносяться:

  • окремі утворення, що мають розмір 1–100 нм в одному або більше вимірах (наночастинки, нановолокна, наносфери, нанокапсули, ліпосоми, дендримери, нанотрубки, наноплівки тощо); багато біологічних молекул мають розміри наночастинок: лінійні розміри інсуліну близько 2,2 нм, гемоглобіну та фібронектіну – від 4,5 до 7,0 нм, ліпопротеїнів – близько 20 нм, фібриногену – від 5 до 70 нм.
  • нанокомпозити – матеріали, що складаються з макроскопічної полімерної матриці і диспергованих в ній нанорозмірних утворень.

 Серед наук, що досліджували нанооб’єкти задовго до «вибуху нанотехнологій», слід згадати насамперед колоїдну хімію, молекулярну біологію та мікроелектроніку. Тепер майже кожна галузь знань і практичної діяльності (за виключенням, мабуть, гуманітарних дисциплін) одержала «нове дихання» завдяки швидкому впровадженню нанотехнологій.

 Давно відомими нанооб’єктами, що використовуються як засіб доставки ліків, є ліпосоми –замкнені пухирці (везикули), які самочинно утворюються у сумішах фосфоліпідів з водою. Оболонка ліпосом складається з одного чи декількох подвійних шарів молекул фосфоліпідів, здебільшого фосфатидилхоліну. Моноламелярні ліпосоми, що складаються лише з одного подвійного шару фосфоліпідів, як правило, мають нанометровий розмір.

Найбільшого застосування ліпосоми знайшли в експериментальній онкології. «Ідеальна» конструкція ліпосоми (фармакосоми) як засобу адресної доставки ліків.

Незважаючи на досить тривалий період розробки й вивчення ліпосомальних препаратів лише обмежену їх кількість на даний час впроваджено у медичну практику. Зокрема, можна назвати:

• ліпосомальні протипухлинні препарати доксорубіцину, ліпосомний протигрибковий антибіотик амфотерицин В;  вертепорфирин для фотодинамічної терапі, тощо;

• вітчизняні препарати: ліпін – ліпосомальна форма фосфатидилхоліну для відновлення сурфактанту легень, ліподокс – ліпосомний доксорубіцин, та ліпофлавон – ліпосомальна форма кверцетину, кардіопротектор, антиоксидант.

Як перспективна розробка заслуговують на увагу ліпосоми, що виділяють речовини під дією змінного магнітного поля. В них парамагнітні наночастинки оксиду заліза розміром 5 нм вбудовані в ліпідну оболонку . Такі ліпосоми призначені для візуалізації результатів при обстеженні методом магнітної резонансної томографії (МРТ). Тверді частинки нанометрового розміру, що знайшли застосування у біомедичній галузі, можна класифікувати наступним чином:

             Серед наночастинок медичного призначення мабуть найбільш згадуваним є наносрібло. Слід зауважити, що ще у 1902 році німецький хімік Карл Пааль одержав антисептичні засоби Коларгол та Протаргол – колоїдне срібло, стабілізоване альбумінатами. Ці препарати застосовують досі.

            У фотодинамічній терапії раку використовують наночастинки діоксину титану. Засновником цього підходу вважають японського вченого A. Fujishima. Після опромінення поверхні TiO2, який є напівпровідником, відбувається розділення електронів і електропозитивних дірок, що спричиняє фотокаталітичний розклад води з утворенням активних форм кисню згубних для ракових клітин. Для адресної доставки наночастки TiO2 ковалентно зв’язують з олігонуклеотидом, комплементарним до онкогену у складі ДНК ракових клітин. Приєднання такого кон’югату до мутантної ДНК можна використати для діагностики та знищення ракових клітин.

            Необхідно також згадати про захист шкіри від сонячного УФ-опромінення за допомогою косметичних засобів, що містять діоксид титану. Наночастинки золота сильно поглинають світло з певною довжиною хвилі з подальшим перетворенням світлової енергії на теплову (ефект поверхневого плазмонного резонансу). Цю властивість використовують для біомедичної візуалізації, для чого створені спеціальні препарати – ковалентно зв’язані з біомакромолекулами наночастинки золота, а також наночастинки у золотій оболонці.

            Вуглецеві нанооб’єкти представлені нанотрубками, фулеренами і графеном.

Завдання для самоконтролю.

  1. Дайте характеристику нанооб’єктів.
  2. Які напрямки і можливості розвитку нанотехнологій в світі? Які відові університети наукового світу займаються цією проблемою?
  3. Охарактеризуйте біологічні об’єкти, які ми можемо віднести до досліджень нанонаукою.
  4. Охарактеризуйте фулерен як наноматеріал, які його можливості використання в медицині?

                          Література

  1.  http://ua-referat.com/Нанотехнології_в_медицині
  2. http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/e-journals/peb/2012_1/Geracshenko.pdf
  3. http://med88.ru/stati/4379:25-sposobov-ispolizovaniya-nanotexnologiie-v-medicine/

 

 Інструкція № 17

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

Темa: Радіологія та її застосування в медицині

І. Актуальність теми:

            Радіацію називають іонізуючою, якщо вона здатна розривати зв’яки молекул, що входять до складу біооб’єктів, зумовлюючи негативні зміни. Природний радіоактивний фон створюється випромінюванням природних та штучних радіоактивних ізотопів, а також космічним випромінюванням. Цей фон діє на живі організмиі відіграє певну роль у стимулюванні мутацій у ДНК клітини та пришвидшенні процесів еволюції живих організмів.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • природу радіоактивного випромінювання;
  • види радіоактивного випромінювання та принцип його дії на організм людини;
  • основні методи радіоізотопної медицини.

   Вміти:

  • пояснювати біологічну дію іонізуючого випромінювання;
  • характеризувати основні методи фізичного і хімічного захисту від радіації;
  • пояснювати методики радіоізотопної медицини.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Курс фізики в обсязі програми для загальноосвітньої школи.

Ядерна фізика. Закони радіоактивного розпаду. Період піврозпаду, активність, дози поглинання.

Біофізика

Радіоактивність. Дозиметрія іонізуючого випромінювання.

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Радіонукліди

радіоактивні ізотопи хімічних елементів

2.

Активність

кількість атомів радіоактивної речовини, які розпадаються за одиницю часу

3.

Радіоактивність

спонтанне перетворення одних нестійких елементів на ядра інших елементів

4.

Ядерна медицина (радіологія)

розділ, який розробляє і використовує радіонуклідні методи діагностики та лікування захворювань.

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

            Радіологія — наука про вплив іонізуючого опромінювання на організм людини, застосування його для діагностики і лікування різних захворювань. Радіологія медична включає п'ять розділів: радіобіологію, радіоізотопну діагностику, променеву терапію, клініку і терапію променевих уражень, гігієну радіаційну. Теоретичною основою радіології є радіобіологія.

            У розвитку радіології можна простежити два періоди: перший, що тривав близько сорока років і який характеризується становленням, технічним і методичним освоєнням та удосконаленням рентгенодіагностики, рентгено-кюрітерапії, нагромадженням і систематизацією фактичного матеріалу і розробкою теоретичних знань. Другий період радіології стосується досліджень біологічної дії випромінювань на основі точної дозової оцінки променевого впливу, а також діагностичного і терапевтичного використання радіації з врахуванням ступеня впливу і особливостей просторового розподілу опромінювання в органах і тканинах людини.

            Після відкриття штучної радіоактивності і одержання штучних радіоактивних речовин розширилися межі радіології. З застосуванням радіоактивного фосфору (34Р) для лікування лейкозів і поліцитемії (1937), а далі — радіоактивного кобальту (60Со), натрію (24Na), йоду (131І), стронцію (85Sr), золота (198Аu) та ін. виникла радіоізотопна діагностика й з'явилися нові методи кюрітерапії. Ще більшого значення радіологія набула з розвитком атомної енергетики та використанням радіоактивних ізотопів і випромінювань в різних галузях народного господарства. Використання нових видів випромінювання (нейтронного, протонового і електронного випромінювання великих енергій та ін.) висунуло нові проблеми радіології і перш за все проблему відносної біологічної ефективності цих випромінювань. Її завдання ще більш розширилися у зв'язку з розвитком і формуванням нового розділу медичної науки — космічної медицини. Розвиток радіології здійснюється на основі досягнень в галузі фізики, хімії, гістології, фізіології, патофізіології, біохімії, мікробіології, клініки (терапії, хірургії та ін.), гігієни. Методи, що їх розробляють, широко використовуються в різних розділах медицини. Так, радіоізотопний аналіз відкрив нові можливості пізнання закономірностей обміну речовин, що знайшло застосування в біохімії, фармакології, клініці.

Завдання для самоконтролю.

  1. Як радіонукліди впливають на біологічні тканини?
  2. У чому суть методу мічених атомів, який використовують для діагностики захворювань?
  3. Поясніть принцип роботи кобальтової «гармати».
  4. Які ізотопи використовують для діагностики захворювань?
  5. Складіть таблицю ізотопів, які використовуються в різних галузях медицини.

Ізотопи

Період піврозпаду

Галузь використання

32Р

14,3 дня

Лікування лейкемії, інших злоякісних пухлин

51Cr

 

 

60Co

 

 

75Se

 

 

85Sr

 

 

90U

 

 

198Au

 

 

             Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014, стор 377-379
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017, стор 252-256

 

 

Інструкція № 18

до підготовки самостійної позааудиторної роботи

Темa: Екологічний та санітарно-епідеміологічний стан регіону, країни, світу та його вплив на здоров’я населення та розвинок флори і фауни

І. Актуальність теми:

            Особливо відчутним в умовах кризових явищ в економіці стало загострення екологічної ситуації. Унаслідок нераціонального й неконтрольованого використання природних ресурсів дедалі чіткіше вимальовуються прикмети екологічної катастрофи. Частота захворювань, пов'язаних із забрудненням довкілля, зниженням імунитету, стресами, недостатнім та неповноцінним харчуванням, тощо, також мабула тенденції зростання.

ІІ. НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ:

   Знати:

  • основні чинники які впливають на екологічний та санітарно-епідеміологічний стан місцевості;
  • основні напрямки вирішення демографічних проблем;
  • основні напрямки вирішення сучасних екологічних проблем.

   Вміти:

  • характеризувати чинники, які впливають на демографічні, екологічні, епідеміологічні показники;
  • характеризувати статистичні дані по захворюваннях;
  • встановлювати співвідношення між чинниками, що формують здоров`я.

 ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНА ІНТЕГРАЦІЯ

Назва попередніх дисциплін

                   Отримані базові знання

Основи профілактичної медицини

Закони гігієни

Біофізика

Вплив фізичних чинників на навколишнє середовище

 ІV. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИХІДНОГО РІВНЯЗНАНЬ

           Питання

                        Еталони   відповіді

1.

Екологія

наука, що вивчає життя різних організмів у їх природному середовищі існування, або навколишньому середовищу.

2.

Профілактичні заходи

це завчасне проведення заходів з недопущення або усунення причин та передумов виникнення джерел надзвичайних ситуацій антропогенного походження, а також обмеження збитків від них.

3.

Демографія

наука про чисельність, склад та зміну народонаселення

4.

Захворювання

патологічний процес, який проявляється порушеннями морфології обміну речовин чи / та функціонування організму (його частин) у людини.

 V. САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ

У сучасних умовах в Україні продовжує погіршуватися медико-демографічна ситуація. Середня очікувана тривалисть життя населення України становить значно менше 70 років. За середньорічними показниками чисельність населення продовжує скорочуватись. Скорочення чисельності населення відбувається головним чином, унаслідок перевищення показника смертності над народжуваністю, що триває з 1993 року.

Природне скорочення населення зареєстровано в усіх регіонах України, крім Закарпатської області. З найвищою інтенсивностю воно відбувається у Північно-східному регіоні. Із окремих областей Північно-східного регіону найвищий рівень природного скорочення населення спостерігається в Чернігівській та Сумській областях. Значне природне скорочення населення відбулось і в Південно-східному регіоні, особливо в таких його областях, як Луганська, Донецька, Кіровоградська. Дещо нижчий рівень природного скорочення відзначений у Центральному та Південному регіонах. Зниження рівня народжуваності найнебезпечніший параметр демографічної кризи.

Визначальними у динамиці рівня народжуванності є здоров'я населення дітородного віку, що визначається умовами життя. В сучасній Україні дітородна активність падає, відтворення населення не досягає навіть 50 % належного рівня.

Негативні тенденції спостерігаються і щодо смертності населення. Структура причин смертності залишається майже постійною: хвороби системи кровообігу та новоутворення посідають перші місця.

Найвищій рівень смертності традиційно має місце у Північно-східному - 18,6% (у Чернігівській області навіть - 19,7%), Південно-східному (16,7%) і Центральному (16,4%) регіонах. У південному регіоні смертність була на рівні 14,9%, Західному - 12,1%.

Найбільше міського населення та міських поселень раніше припадало на Донецьку область. У Луганській області показники становили відповідно 37 міст і 109 смт (86,4 %), Дніпропетровській 21 місто і 47 смт (83,6 %), Харківській області - 17 міст і 61 смт (79,1 %), Львівській - 43 міста і 35 смт (60,8 %), Київській (без м. Києва) - 25 міст і 29 смт (58,9 %). Висока територіальна концентрація міських поселень і населення в цих регіонах призвела до формування агломерацій як найактивнішого фактора впливу на всі компоненти природного середовища.

Частота захворювань, пов'язаних із забрудненням довкілля, зниженням імунитету, стресами, недостатнім та неповноцінним харчуванням, тощо, також має тенденцію зростання. Так, значно зросла частота хвороб крові та кровотворних органів, хвороб системи кровообігу.

Останніми роками зниження обсягів надходження шкідливих речовин в атмосферне повітря від промисловості та транспорту позитивно позначилося на показниках захворювальності населення, пов'язаної з забрудненням повітря, зокрема хвороб органів дихання. Таким чином, існує тісний зв'язок між динамікою сумарного рівня забруднення повітря та захворюваністю населення України на хвороби органів дихання.

Особливості забруднення атмосфери впливає на здоров'я дитячого населення. У дітей, які живуть в умовах високого забруднення повітря (Східний регіон) загальна захворюваність вища на 11 %, захворюваність на інфекційні хвороби - на 50 %, на новоутворення - на 26 %, на хвороби нервової системи - на 60 %, вуха - на 14 %, системи кровообігу - на 76 %, органів дихання - на 17 %, кістково-м'язової системи - на 49 %, алергійні реніти - 44 %, бронхіальну астму - на 70 %, ніж у дітей Західного регіону, які мешкають в умовах меншого забруднення повітря. Тобто в умовах вищої забрудненості повітря у дітей частіше реєструють хвороби, виникнення яких пов'язано з пригніченням імунітету, онкологічним та алергійними ефектами тощо.

За останні десять-п'ятнадцять років в Україні сталися значні зміни в динамиці захворюваності населення. Частота хвороб органів дихання мала стійку тенденцію до зниження, обумовлену зменшенням забрудненості атмосферного повітря, але рівень захворюваності іншими хворобами зростав. Якщо в кінці 90-х років минулого сторіччя, найпоширенішими серед дітей були хвороби органів дихання, ендокринної системи (здійснено масове ультразвукове обстеження щитовидної залози), інфекційні хвороби, що є характерними для дитячого контингенту, то в останні роки у структурі захворюваністі поширилися хвороби органів дихання та нервової системи. Слід зазначити, що поширення хвороб нервової системи серед дітей набуває зростаючої тенденції. Тільки за останні п'ять років їхня кількість зросла на 35 % і вони посіли друге місце серед захворювань. Якщо серед хворих на рак щитовидної залози - переважно евакуйовані молоді люди та мешканці радіоційно забруджених територій, то хворі на лейкемію - це переважно діти четвертої групи обліку (народжені від постраждалих батьків).

Невирішеність багатьох проблем у соціальній, економічній та екологічній сферах збільшує в країні випадки інфекційних захворювань.

Унаслідок недосконалої системи комунального господарства, зокрема проблем забезпечення населення питною водою, забруднення відкритих водоймів стічними водами в країні існує постійна загроза розповсюдження інфекції бактеріальної та вірусної природи. У зв'язку із зростанням мікробного забруднення води підвищилась її роль як фактора передачі кишкових інфекцій. Відмічено високі показники захворюваності на вірусний гепатит, на який щорічно в країні хворіє від 30 до 150 тис. осіб. Вода практично всіх відкритих водойм в Україні містить вірус гепатиту.

Найгірший стан довкілля в Україні за загальним токсикомутагенним фоном з оцінкою "катастрофічний" та критичний стан інтегрального здоров'я населення відзначається в регіоні видобутку та переробки уранових руд - м. Жовті Води Дніпропетровської області. У регіонах видобутку і збагачення марганцевих руд, на територіях, прилеглих до виробничих комплексів, сховищ промислових відходів, стан довкілля за токсичномутагенним фоном оцінено також як "катастрофічний", а стан здоров'я населення міста Марганця - як "загрозливий". У вуглевидобувних регіонах Дніпропетровської, Донецької та Львівської областей стан довкілля дістав оцінку "незадовільний", а стан здоров'я населення міст Павлограда, Донецька і Червонограда - "загрозливий". Аналогічні оцінки якості довкілля та стану здоров'я населення одержали Криворізький залізорудний регіон та район Рибальського гранітного кар'єра, розташованого у Сашарському районі Дніпропетровської області.

Таким чином, ситуація у гірничодобувних регіонах потребує невідкладних заходів із розробки та реалізації програми поліпшення стану довкілля і реабілітації здоров'я населення.

Слід зазначити, що статистичні дані реєстрації захворювань, як правило, занижені через недосконалу діагностику та низький відсоток звернень за медичною допомогою, особливо сільського населення.

В Україні функціонує більше 11000 оздоровчих закладів, зокрема біля 700 санаторіїв, 70 будинків відпочинку, 40 кемпінгів, 150 туристичних баз, 7000 міських і позаміських дитячих таборів відпочинку. Основними причинами незадовільного стану рекреаційних об'єктів країни є недостатній розвиток інженерної інфраструктури і, як наслідок, значні антропогенні навантаження в цих зонах, їх незадовільний санітарно-технічний стан. Санітарно-гігієнічний стан рекреаційних зон потребує впровадження ефективних заходів їх захисту. Важливе значення для цього має розробка низки підза-конних актів з реалізації положень Закону України "Про курорти".

Загальні екологічні проблеми всієї України деякою мірою притаманні також територіям курортів країни. Це особливо небезпечно для територій, де формуються лікувальні мінеральні води, сольові лікувальні грязі та інші природні бальнеологічні ресурси. Забруднення їх може призвести не тільки до погіршення якості, а й повної втрати лікувальних властивостей таких ресурсів. У зв'язку з цим важливими є комплексний моніторинг навколишнього середовища санаторно-курортних і рекреаційних зон країни.

 Встановлено (Ю. П. Лісицин, Ю. М. Комарів, 1987), що якщо всі етіологічні чинники неінфекційної природи, які можуть змінювати рівень здоров'я населення, прийняти за 100 %, то питома вага кожного з них буде такою: провідне значення у формуванні рівня здоров'я населення має спосіб життя (49—53 %), друге місце займає генетичний чинник (18—22 %), третє — чинники забруднення навколишнього середовища (17—20 %) і лише четверте (8—10 %) — медичні етіологічні чинники (несвоєчасно надана медична допомога, низька якість її, неефективність профілактичних заходів і ін.). З цих даних виходить, що всім відповідальним за здоров'я людей службам країни, у тому числі санітарно-епідеміологічній, основний упор слід робити на формування здорового способу життя, а потім на боротьбу із забрудненням навколишнього середовища речовинами, які можуть бути потенційними мутагенами і можуть сприяти виникненню генетичних дефектів, що виявляються в першому і подальших поколіннях.

Перший (основний) закон гігієни базується на принципах, встановлених в основу одного з провідних законів епідеміології, який сформулював академік Л. В. Громашевській. Згідно цьому закону, рушійними силами (умовами), що визначають епідемічний процес, є: джерело інфекції — хвора людина або заразоносій, механізм передачі і сприйнятливий до даної інфекції організм. При виключенні (відсутності) хоча б одній з цих рушійних сил виникнення інфекційного захворювання або епідемії (епідемічного процесу) неможливе.

Перший закон гігієни (про три рушійні сили несприятливого впливу чинників навколишнього середовища на здоров'я населення) можна сформулювати таким чином: порушення рівня здоров'я людей (хвороба, зниження резистентності, імунного статусу, адаптаційно-компенсаторних можливостей організму), викликане фізичними, хімічними, біологічними і психогенними етіологічними чинниками, може виникнути тільки за наявності трьох рушійних сил: джерела шкідливості (забруднюючої речовини) або комплексу шкідливостей, чинника (механізму) дії або передачі цієї забруднюючої речовини і сприйнятливого (чутливого до дії шкідливості) організму. За відсутності хоча б однієї з цих умов, або рушійних сил процесу зміни рівня здоров'я під впливом чинників навколишнього середовища для даної віково-статевої або професійної групи людей порушення здоров'я не відбудеться.

Другий закон гігієни  закон неминучого негативного впливу на навколишнє середовище діяльності людей

Третій закон гігієни — закон неминучого негативного впливу на навколишнє середовище і здоров'я людей природних екологічних катастроф (повені, землетруси і т. п.), природних і техногенних біогеохімічних провінцій і техногенних аварій (на АЕС, підприємствах, транспорті).

Природне навколишнє середовище забруднюється не тільки під впливом фізіологічної, побутової і виробничої діяльності людей, але і при екстремальних природних явищах, катаклізмах, таких як спалахи на Сонці, вулканічна діяльність, землетруси, активна циклонна і антициклонна діяльність і т.д. Так, в процесі геологічного формування земної кори утворилися під впливом екстремальних умов геохімічні аномалії із збільшеним або зменшеним змістом активних мікроелементів, таких як фтор, йод, молібден і ін. Такі аномалії привели до виникнення біогеохімічних провінцій, в яких спостерігаються захворювання природного осередкового характеру які отримали назву ендемічних. Самі відомі серед них: ендемічний зоб, ендемічний флюороз, карієс, ендемічний молібденоз і ін.

Ендемічний зоб зустрічається в місцевостях, що характеризуються дефіцитом йоду в об'єктах навколишнього середовища (ґрунту, воді, харчових продуктах місцевого походження), який необхідний для синтезу тіреоїдних гормонів. Ендемічний зоб зустрічається в Україні (Карпатах, Прикарпаття, північно-західних областях), а також в Білорусі, Татарстані, гірських районах Кавказу, Алтаї, Середньої Азії, Хакасії, Примор'я, Південної Америки.

Фтор — один з найважливіших біологічно активних мікроелементів, необхідних організму в певних кількостях. Після надходження в організм різної кількості фтору спостерігаються ті або інші порушення здоров'я, обумовлені розвитком біогеохімічних ендемій — флюорозу або карієсу зубів. Ендемії флюорозу досить поширені і зустрічаються на всіх континентах. Вони зустрічаються в Полтавській, Дніпропетровській, Харківської і інших областях України.

 Збільшений вміст в ґрунті, воді, рослинності молібдену (Вірменія) сприяє виникненню молібденових геохімічних ендемій, що супроводяться підвищенням активності ксантиноксидази, збільшенням в крові змісту сечової кислоти (молібденова подагра), сульфгідрильних груп, лужної фосфатази, гістоморфологічними змінами внутрішніх органів.

Четвертий закон гігієни — закон позитивного впливу на навколишнє середовище людського суспільства.

Проте не слід думати, що навколишнє середовище абсолютно беззахисне перед діяльністю людини. Природа володіє величезними ресурсами самозбереження, самооновлення, саморегуляції, підтримка екологічної рівноваги, самоочищення, хоча ці резерви і не безмежні. Так, завдяки сонячному випромінюванню, температурним процесам, що відбуваються в атмосфері, виникають вітри, сприяючі переміщення і розсіюванню димів і газів, які викидаються промисловістю і автотранспортом. Ультрафіолетова частина сонячного спектру, розсіювання, осідання, нейтралізація сприяють розкладанню багатьох хімічних компонентів викидів, звільненню повітря від біологічних добавок. Процеси самоочищення водоймищ (озер, річок, морів) проходять завдяки тому ж сонячному випромінюванню і його ультрафіолетової складовій, температурному режиму, фізичним, хімічним, біологічним процесам: осадженню, розбавленню забруднюючих речовин, швидкості перебігу води, аерації (насичення повітрям), окислювальним процесам, дії мікрофлори, фіто- і зоопланктону та ін.

На процеси самоочищення ґрунту робить вплив те ж сонячне випромінювання, температурні умови, антибіотики, ферменти, антагонізм мікроорганізмів, фізико-хімічні процеси (сорбція, поглинаюча здатність ґрунту) і ін.

Впливаючи на навколишнє природне середовище, пізнаючи її закони, використовуючи її ресурси, людина позитивно впливає на соціальні умови свого життя і життя суспільства в цілому — використовує ці ресурси для створення матеріальних і духовних благ: будівництво і впорядкування жител і населених місць, транспортних комунікацій, створення харчових ресурсів, одягу, взуття, задоволення духовних потреб.

Чим вище рівень культури, науки, свідомість населення, тим ефективніші профілактичні, оздоровчі заходи, направлені на попередження забруднення навколишнього середовища, збереження склалися в процесі еволюції екологічної рівноваги і саморегуляції як в неживій, так і в живій природі.

П'ятий закон гігієни — закон неминучого негативного впливу забрудненого природного навколишнього середовища на здоров'я населення. При контакті людини з навколишнім середовищем, забрудненим фізіологічними виділеннями, побутовими або техногенними забруднювачами в кількостях, що перевищують гігієнічні нормативи, неминуче наступає зміна рівня здоров'я у бік його погіршення.

Перші повідомлення про вплив на здоров'я населення забрудненого атмосферного повітря з'явилися у пресі в першій половині XX в. Так, 1 грудня 1930 р. в долині р. Маасс в Бельгії унаслідок сталої антициклонної погоди з температурною інверсією, що супроводилася накопиченням промислових викидів в навколоземному шарі атмосфери, з'явилися масові захворювання населення із смертельним результатом. Протягом трьох днів були зареєстровані сотні захворювань, 63 з яких закінчилися смертельно.

Шостий закон гігієни — закон позитивного впливу чинників природного навколишнього середовища на здоров'я населенняПриродні чинники навколишнього середовища (сонячне випромінювання, чисте повітря, чиста вода, доброякісна, повноцінна їжа) позитивно впливають на здоров'я людей, сприяючи його збереженню і зміцненню при розумному, використовуванні.

Завдання для самоконтролю.

  1. Які основні причини погіршення медико-демографічної ситуації в нашому регіоні?
  2. Чим викликане скорочення населення в Україні, харківській області?
  3. Охарактеризуйте наслідки територіальної концентрації міст.
  4. Чи змінився і як екологічний стан нашого регіону за останні роки (20-25 років)?
  5. Назвіть регіони з «катастрофічним» токсикомутагенним фоном та  охарактеризуйте причини їх становлення.
  6. Зформулюйте закони гігієни.

                          Література

  1.  Ємчик Л.Ф. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2014
  2. Свідрук Т.А. Основи біологічної фізики та медичної апаратури. – К.: ВСВ «Медицина», 2017