Медицинская и биологическая физика - Ремизов А.Н. - Учебник

Год выпуска: 2003

Автор: Ремизов А.Н.

Жанр: Биофизика

Формат: DjVu

Качество: Отсканированные страницы

Описание: Изучение физики в медицинских вузах имеет целый ряд особенностей. По мнению авторов, курс физики в таком вузе наряду с фундаментальностью должен иметь четкий «медицинский адрес», т. е. быть профилизированным. Профилизация заключается в отборе материала и в иллюстрации возможных применений физики в медицине. Она не только является мотивацией для студентов в изучении физики, но и необходима в связи с достаточно ограниченным объемом курса физики в медвузах.
Одна из методических сложностей данного курса — это сочетание фундаментализации с профилизацией. В этом одна из особенностей учебника «Медицинская и биологическая физика». Другая особенность связана с тем, что биофизика не выделена в виде отдельной части, а излагается в соответствующих разделах как физика живого.
В качестве вводного раздела к основному материалу рассматривается введение в метрологию, элементы теории вероятностей и математической статистики.
По сравнению с предыдущим изданием в учебнике «Медицинская и биологическая физика» удален ряд глав (основы кибернетики, механика вращательного движения, электромагнитная индукция) и сокращено изложение отдельных тем (термодинамика, электрический ток). Увеличена «биофизическая составляющая»: автоволновые процессы, квантовая биофизика и др.
Описание аппаратуры в учебнике изложено схематично, так как более подробно оно дано в «Руководстве к лабораторным работам по медицинской и биологической физике» М. Е. Блохиной, И. А. Эссауловой, Г. В. Мансуровой (М., «Дрофа», 2001). Примеры и задачи можно найти в «Сборнике задач по медицинской и биологической физике» А. Н. Ремизова, А. Г. Максиной (М., «Дрофа», 2001). Учебник и перечисленные пособия составляют единый методический комплекс. Ссылки на эти издания будут обозначены в тексте настоящей книги как [1], [2] соответственно.

Содержание учебника

«Медицинская и биологическая физика»

Метрология. Теория вероятностей и математическая статистика

Введение в метрологию
§ 1.1. Основные проблемы и понятия метрологии
§ 1.2. Метрологическое обеспечение
§ 1.3. Медицинская метрология. Специфика медико-биологических измерений
§ 1.4. Физические измерения в биологии и медицине
Теория вероятностей
§ 2.1. Случайное событие. Вероятность
§ 2.2. Случайная величина. Закон распределения. Числовые характеристики
§ 2.3. Нормальный закон распределения
§ 2.4. Распределения Максвелла и Больцмана
Математическая статистика
§ 3.1. Основные понятия математической статистики
§ 3.2. Оценка параметров генеральной совокупности по ее выборке
§ 3.3. Проверка гипотез
§ 3.4. Корреляционная зависимость. Уравнения регрессии

Механика. Акустика

Некоторые вопросы биомеханики
§ 4.1. Механическая работа человека. Эргометрия
§ 4.2. Некоторые особенности поведения человека при перегрузках и невесомости
§ 4.3. Вестибулярный аппарат как инерциальная система ориентации
Механические колебания и волны
§ 5.1. Свободные механические колебания (незатухающие и затухающие)
§ 5.2. Кинетическая и потенциальная энергии колебательного движения
§ 5.3. Сложение гармонических колебаний
§ 5.4. Сложное колебание и его гармонический спектр
§ 5.5. Вынужденные колебания. Резонанс
§ 5.6. Автоколебания
§ 5.7. Уравнение механической волны
§ 5.8. Поток энергии и интенсивность волны
§ 5.9. Ударные волны
§ 5.10. Эффект Доплера
Акустика
§ 6.1. Природа звука и его физические характеристики
§ 6.2. Характеристики слухового ощущения. Понятие об аудиометрии
§ 6.3. Физические основы звуковых методов исследования в клинике
§ 6.4. Волновое сопротивление. Отражение звуковых волн. Реверберация
§ 6.5. Физика слуха
§ 6.6. Ультразвук и его применения в медицине
§ 6.7. Инфразвук
§ 6.8. Вибрации
Течение и свойства жидкостей
§ 7.1. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости
§ 7.2. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля
§ 7.3. Движение тел в вязкой жидкости. Закон Стокса
§ 7.4. Методы определения вязкости жидкости. Клинический метод определения вязкости крови
§ 7.5. Турбулентное течение. Число Рейнольдса
§ 7.6. Особенности молекулярного строения жидкостей
§ 7.7. Поверхностное натяжение
§ 7.8. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления
Механические свойства твердых тел и биологических тканей
§ 8.1. Кристаллические и аморфные тела. Полимеры и биополимеры
§ 8.2. Жидкие кристаллы
§ 8.3. Механические свойства твердых тел
§ 8.4. Механические свойства биологических тканей
Физические вопросы гемодинамики
§ 9.1. Модели кровообращения
§ 9.2. Пульсовая волна
§ 9.3. Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения
§ 9.4. Физические основы клинического метода измерения давления крови
§ 9.5. Определение скорости кровотока

Термодинамика. Физические процессы в биологических мембранах

Термодинамика
§ 10.1. Основные понятия термодинамики. Первое начало термодинамики
§ 10.2. Второе начало термодинамики. Энтропия
§ 10.3. Стационарное состояние. Принцип минимума производства энтропии
§ 10.4. Организм как открытая система
§ 10.5. Термометрия и калориметрия
§ 10.6. Физические свойства нагретых и холодных сред, используемых для лечения. Применение низких температур в медицине
Физические процессы в биологических мембранах
§ 11.1. Строение и модели мембран
§ 11.2. Некоторые физические свойства и параметры мембран

§ 11.3. Перенос молекул (атомов) через мембраны. Уравнение Фика
§ 11.4. Уравнение Нернста—Планка. Перенос ионов через мембраны
§ 11.5. Разновидности пассивного переноса молекул и ионов через мембраны
§ 11.6. Активный транспорт. Опыт Уссинга
§ 11.7. Равновесный и стационарный мембранные потенциалы. Потенциал покоя
§ 11.8. Потенциал действия и его распространение
§ 11.9. Активно-возбудимые среды. Автоволновые процессы в сердечной мышце

Электродинамика

Электрическое поле
§ 12.1. Напряженность и потенциал — характеристики электрического поля
§ 12.2. Электрический диполь
§ 12.3. Понятие о мультиполе
§ 12.4. Дипольный электрический генератор (токовый диполь)
§ 12.5. Физические основы электрокардиографии
§ 12.6. Диэлектрики в электрическом поле
§ 12.7. Пьезоэлектрический эффект
§ 12.8. Энергия электрического поля
§ 12.9. Электропроводимость электролитов
§ 12.10. Электропроводимость биологических тканей и жидкостей при постоянном токе
§ 12.11. Электрический разряд в газах. Аэроионы и их лечебно-профилактическое действие
Магнитное поле
§ 13.1. Основные характеристики магнитного поля
§ 13.2. Закон Ампера
§ 13.3. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренца
§ 13.4. Магнитные свойства вещества
§ 13.5. Магнитные свойства тканей организма. Понятие о биомагнетизме и магнитобиологии
Электромагнитные колебания и волны
§ 14.1. Свободные электромагнитные колебания
§ 14.2. Переменный ток
§ 14.3. Полное сопротивление в цепи переменного тока. Резонанс напряжений
§ 14.4. Импеданс тканей организма. Дисперсия импеданса. Физические основы реографии
§ 14.5. Электрический импульс и импульсный ток
§ 14.6. Электромагнитные волны
§ 14.7. Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных интервалов, принятая в медицине
Физические процессы в тканях при воздействии током и электромагнитными полями
§ 15.1. Первичное действие постоянного тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ
§ 15.2. Воздействие переменными (импульсными) токами
§ 15.3. Воздействие переменным магнитным полем
§ 15.4. Воздействие переменным электрическим полем
§ 15.5. Воздействие электромагнитными волнами

Медицинская электроника

Содержание электроники. Электробезопасность. Надежность медицинской электронной аппаратуры
§ 16.1. Общая и медицинская электроника. Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов
§ 16.2. Электробезопасность медицинской аппаратуры
§ 16.3. Надежность медицинской аппаратуры
Система получения медико-биологической информации
§ 17.1. Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической информации
§ 17.2. Электроды для съема биоэлектрического сигнала
§ 17.3. Датчики медико-биологической информации
§ 17.4. Передача сигнала. Радиотелеметрия
§ 17.5. Аналоговые регистрирующие устройства
§ 17.6. Принцип работы медицинских приборов, регистрирующих биопотенциалы
Усилители и генераторы и их возможные использования в медицинской аппаратуре
§ 18.1. Коэффициент усиления усилителя
§ 18.2. Амплитудная характеристика усилителя. Нелинейные искажения
§ 18.3. Частотная характеристика усилителя. Линейные искажения
§ 18.4. Усиление биоэлектрических сигналов
§ 18.5. Различные виды электронных генераторов. Генератор импульсных колебаний на неоновой лампе
§ 18.6. Электронные стимуляторы. Низкочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура
§ 18.7. Высокочастотная физиотерапевтическая электронная аппаратура. Аппараты электрохирургии
§ 18.8. Электронный осциллограф

Оптика

Интерференция и дифракция света. Голография
§ 19.1. Когерентные источники света. Условия для наибольшего усиления и ослабления волн

§ 19.2. Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики
§ 19.3. Интерферометры и их применение. Понятие об интерференционном микроскопе
§ 19.4. Принцип Гюйгенса—Френеля
§ 19.5. Дифракция на щели в параллельных лучах
§ 19.6. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр
§ 19.7. Основы рентгеноструктурного анализа
§ 19.8. Понятие о голографии и ее возможном применении в медицине
Поляризация света
§ 20.1. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса

§ 20.2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
§ 20.3. Поляризация света при двойном лучепреломлении
§ 20.4. Вращение плоскости поляризации. Поляриметрия
§ 20.5. Исследование биологических тканей в поляризованном свете
Геометрическая оптика
§ 21.1. Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики
§ 21.2. Аберрации линз
§ 21.3. Понятие об идеальной центрированной оптической системе
§ 21.4. Оптическая система глаза и некоторые ее особенности
§ 21.5. Недостатки оптической системы глаза и их компенсация
§ 21.6. Лупа
§ 21.7. Оптическая система и устройство микроскопа
§ 21.8. Разрешающая способность и полезное увеличение микроскопа. Понятие о теории Аббе
§ 21.9. Некоторые специальные приемы оптической микроскопии
§ 21.10. Волоконная оптика и ее использование в оптических устройствах
Тепловое излучение тел
§ 22.1. Характеристики теплового излучения. Черное тело
§ 22.2. Закон Кирхгофа
§ 22.3. Законы излучения черного тела
§ 22.4. Излучение Солнца. Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей
§ 22.5. Теплоотдача организма. Понятие о термографии
§ 22.6. Инфракрасное излучение и его применение в медицине

§ 22.7. Ультрафиолетовое излучение и его применение в медицине
§ 22.8. Организм как источник физических полей

Физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики

Волновые свойства частиц. Элементы квантовой механики
§ 23.1. Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов и других частиц
§ 23.2. Электронный микроскоп. Понятие об электронной оптике
§ 23.3. Волновая функция и ее физический смысл
§ 23.4. Соотношения неопределенностей
§ 23.5. Уравнение Шредингера. Электрон в потенциальной яме
§ 23.6. Применение уравнения Шредингера к атому водорода. Квантовые числа
§ 23.7. Понятие о теории Бора
§ 23.8. Электронные оболочки сложных атомов
§ 23.9. Энергетические уровни молекул
Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами
§ 24.1. Поглощение света
§ 24.2. Рассеяние света
§ 24.3. Оптические атомные спектры
§ 24.4. Молекулярные спектры
§ 24.5. Различные виды люминесценции
§ 24.6. Фотолюминесценция
§ 24.7. Хемилюминесценция
§ 24.8. Лазеры и их применение в медицине
§ 24.9. Фотобиологические процессы. Понятия о фотобиологии и фотомедицине
§ 24.10. Биофизические основы зрительной рецепции
Магнитный резонанс
§ 25.1. Расщепление энергетических уровней атомов в магнитном поле
§ 25.2. Электронный парамагнитный резонанс и его медико-биологические применения
§ 25.3. Ядерный магнитный резонанс. ЯМР-интроскопия (магнито-резонансная томография)

Ионизирующие излучения. Основы дозиметрии

Рентгеновское излучение
§ 26.1. Устройство рентгеновской трубки. Тормозное рентгеновское излучение
§ 26.2. Характеристическое рентгеновское излучение. Атомные рентгеновские спектры
§ 26.3. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

§ 26.4. Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине
Радиоактивность. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
§ 27.1. Радиоактивность
§ 27.2. Основной закон радиоактивного распада. Активность
§ 27.3. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом

§ 27.4. Физические основы действия ионизирующих излучений на организм
§ 27.5. Детекторы ионизирующих излучений
§ 27.6. Использование радионуклидов и нейтронов в медицине

§ 27.7. Ускорители заряженных частиц и их использование в медицине
Элементы дозиметрии ионизирующих излучений
§ 28.1. Доза излучения и экспозиционная доза. Мощность дозы

§ 28.2. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза
§ 28.3. Дозиметрические приборы
§ 28.4. Защита от ионизирующего излучения

скачать учебник: «Медицинская и биологическая физика»