физика. Билет 1 Клеточная мембрана определение, функции мембран, физические свойства. Ультразвук способы получения (обратный пьезоэффект, магнитострикция), свойства, механизм влияния на биообъекты.
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
БИЛЕТ № 9 Потенциал действия, определение, кривая ПД. Фазы ПД, ионные механизмы их возникновения. Ионизирующее излучение. Виды, физическая характеристика. Естественные и искусственные источники. Принципы защиты от ионизирующего излучения. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием постоянного тока в импульсном режиме. Электростимуляция. Электродиагностика. 1. 9.Потенциал действия,определение,кривая ПД.Фазы ПД,ионные механизмы их возникновения. Потенциал действия - быстрое колебание величины мембранного потенциала, вызванное действием на возбудимую клетку электрического или другого раздражителей. В потенциале действия выделяют несколько фаз: * фаза деполяризации; * фаза быстрой реполяризации; * фаза медленной реполяризации * фаза гиперполяризации При деполяризации клеточ. мембраны до критическ. уровня деполяризации происходит лавинообразное открытие потенциал чувствительных Na+- каналов. Фаза быстрой и медленной реполяризации. В результате деполяризации мембраны происходит открытие потенциалчувствительных К+- каналов. Положительно заряженные ионы К+ выходят из клетки по градиенту концентрации , что приводит к восстановлению потенциала мембраны. В начале фазы интенсивность калиевого тока высока и реполяризация происходит быстро, к концу фазы интенсивность калиевого тока снижается и реполяризация замедляется. Ионный механизм возникновения потенциала действия В основе возникновения потенциала действия лежат изменения ионной проницаемости клеточн. мембраны. При действии на клетку раздражителя проницаемость мембраны для ионов Na+ резко повышается за счет активации натриевых каналов Поскольку поток Na+ в клетку начинает превышать калиевый ток из клетки, то происходит постепенное снижение потенциала покоя. При этом внутренняя поверхность мембраны становится положительной по отношению к ее внешней поверхности. В течение потенциала действия в клетку поступает значительное количество Na+, а ионы К+ покидают клетку. 2.32. Ионизирующее излучение – различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. Такими свойствами обладают радиоактивное излучение, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и т.д. Виды ИИ: Альфа-излучение – это поток положительно заряженных ядер атомов гелия, называемых альфа-частицами. Они образуются при распаде ядер, как правило тяжелых естественных элементов (радий, торий).Начальная скорость а-частиц 10-20 тыс км/с. Они обладают большой ионизирующей способностью, но мало проникающей. Линейная плотность ионизации i = (2-8)*10(в 6ст)пар ионов на метр, линейчатый спектр – энергия 4-9 мэВ. Бета-излучение – это поток электронов, называемых бета-частицами. Они образуются при распаде ядер как естественных, так и искусственных радиоактивных элементов. Скорость в-частиц может достигать скорости света. Имеет меньшую чем у а-частицы ионизирующую способность, но большую проникающую. i = 4600 пар ионов на метр, энергия лежит в пределах от сотых долей до нескольких мэВ. гамма-излучение – (кванты энергии) – электромагнитные волны, образующиеся при распаде ядер многих радиоактивных элементов. Распространяются в воздухе со скоростью 300 тыс км/с на сотни метров. Считается, что энергия квантов г-излучения превышает 10(в 5 ст) эВ. Г-лучи имеют огромную проникающую способность. Ионизирующий эффект обусловлен как расходованием собственной энергии, так и ионизирующим действием электронов, выбиваемых из облучаемого вещества. Рентгеновское облучение – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между УФ лучами и г-лучами в пределах длин волн (лямбда=10 (в кВ) – 10 (в -3ст) нм). По характеру во многом схоже с г-лучами. Ионизация в следствие воздействия рентгеновских лучей происходит в большей степени за счет выбиваемых ими электронов и незначительно за счет непосредственной траты собственной энергии. Эти лучи обладают значительной проникающей способностью. Нейтронное излучение Естественные источники радиации (100-150 мБер в год) космические лучи земная радиация – в 1 т. земли: Уран-238 (1-3 гр), Торий-232 (10-13 гр), Калий-40 (15-25 гр), Рубидий-87 (40 гр) газ радон – невидимый тяжелый газ, высвобождается из земной коры, накапливается в непроветриваемых помещениях внутреннее излучение поступает с пищей, водой, воздухом, накапливается в тканях. Искусственные источники ядерные взрывы (всего было 467) атомная энергетика (аварии) проф.облучение источники в медицине Защита временем заключается в том, что в работу с радиоактивными источниками проводят за такой период времени, чтобы доза облучения, полученная персоналом, не превышала предельно допустимого уровня. Стационарные и передвижные защитные экраны предназначены для снижения уровня излучения на рабочем месте до допустимой величины. Защитные сейфы применяются для хранения источников гамма-излучения. Они изготавливаются из свинца и стали. Защитные контейнеры и сборники для радиоактивных отходов изготавливаются из тех же материалов, что и экраны – органического стекла, стали, свинца и др. При проведении работ с источниками ионизирующих излучений опасная зона должна быть ограничена предупреждающими надписями. К средствам индивидуальной защиты от ионизирующих излучений относится спецодежда – халаты, комбинезоны, полукомбинезоны и шапочки, изготовленные из хлопчатобумажной ткани. При значительном загрязнении производственного помещения радиоактивными веществами на спецодежду из ткани дополнительно надевают пленочную одежду, изготовленную из пластика. Для защиты рук следует использовать просвинцованные резиновые перчатки. В тех случаях, когда приходится работать в условиях значительного радиационного загрязнения, для защиты персонала используют скафандры из пластмассовых материалов с поддувом по гибким шлангам воздуха или снабженные кислородным аппаратом. Для защиты зрения применяют очки со стеклами, содержащими специальные добавки (фосфат вольфрама или свинец), а при работе с источниками альфа- и бета-излучений глаза защищают щитками из органического стекла. 3. 55.Электростимуляция - лечебное применение импульсных токов для восстановления деятельности органов и тканей, утративших нормальную функцию. Электростимуляцию как лечебный метод воздействия на возбудимые структуры (нервная и мышечная ткани), используют не только в физиотерапии, но и реаниматологии и кардиохирургии . В практике физиотерапевта электростимуляцию применяют для воздействия на поврежденные нервы и мышцы, а также внутренние органы, содержащие в своей стенке гладкомышечные элементы (бронхи, желудочно-кишечный тракт). Под влиянием импульсного электрического тока происходит деполяризация возбудимых мембран, опосредованная изменением их проницаемости. При превышении амплитуды электрических импульсов над уровнем критического мембранного потенциала(КМП) происходит генерация потенциалов действия (спайков). еполяризация вызывает кратковременное открытие что приводит к увеличению натриевой проницаемости плазмолеммы. В последующем происходит компенсаторное нарастание калиевой проницаемости мембраны и восстанавливается ее исходная поляризация. При действии импульсов электрического тока, вызывающих формирование потенциалов действия, происходят изменения возбудимости нервов и мышц. Происходящие при электростимуляции сокращения и расслабления мышечных волокон препятствуют атрофии мышц и особенно эффективны при иммобилизации конечностей. В саркоплазме нарастает содержание макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфата и др.) , усиливается их энзиматическая активность, повышается скорость утилизации кислорода и уменьшаются энерготраты на стимулируемое сокращение по сравнению с произвольным. Активация кровоснабжения и лимфооттока приводит к усилению трофоэнергетических процессов. Происходящее одновременно с пассивным сокращением мышц расширение периферических сосудов приводит к активации кровотока в них. Вследствие уменьшения периневрального отека восстанавливается проводимость чувствительных нервных проводников, что ведет к ослаблению болевой чувствительности пациента. В силу сегментарно-рефлекторного характера соматической иннервации, наряду с улучшением функциональных свойств стимулируемых нервов и мышц, происходит усиление метаболизма в симметричных мышцах, активируется нейрогуморальная регуляция органов и тканей. Лечебные эффекты: мионейростимулирующий, нейротрофический, вазоактивный, местный анальгетический. Электростимуляцию проводят при помощи воздействия импульсным током на пораженный двигательный нерв или мышцу. До начала электростимуляции осуществляют электродиагностику - использование импульсного тока для определения исходных функциональных свойств нервов и мышц в зависимости от их реакции на электрические импульсы и определения характера лечебных воздействий. Выделяют следующие виды электродиагностики: - классическая ; - расширенная ; - хронаксиметрия; - определение кривой "сила-длительность"; - электромиография; - электронейромиография. В клинической практике наиболее часто используют первые два вида, остальные для анализа динамики состояния пораженных нервов и мышц. Классическую электродиагностику производят для определения степени повреждения нервов и мышц однополюсным методом. БИЛЕТ № 10 Механический сердечный цикл. Сердце как 6-камерный бионасос. Ударный, минутный объем крови. Работа, мощность сердца. Рентгеновское излучение и его свойства. Рентгеновская трубка и принцип её работы. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием тока средней частоты. Местная дарсонвализация. Принцип работы аппарата для местной дарсонвализации «ДЕ-212 КАРАТ». 1. Механическая работа сердца связана с сокращением его миокарда. Работа правого желудочка в три раза меньше работы левого желудочка. Сердце это как бы насос ритмического действия, чему способствует клапанный аппарат. Ритмические сокращения и расслабления сердца обеспечивают непрерывный ток крови. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, его расслабление - диастолой. При каждой систоле желудочков происходит выталкивание крови из сердца в аорту и лег. ствол. Период, включающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, составляет сердечный цикл. Его продолжительность у взрослого человека равна 0,8 секунды при частоте сокращений 70 - 75 раз в минуту. Началом каждого цикла является систола предсердий. Она длится 0,1 сек. По окончании систолы предсердий наступает их диастола, а также систола желудочков. Систола желудочков=0,3 сек. В момент систолы в желудочках повышается давление крови, оно достигает в правом желудочке 25 мм рт. ст., а в левом - 130 мм рт. ст. После систолы желудочков фаза общего расслабления=0,4 сек. В целом период расслабления предсердий равен 0,7 сек., а желудочков - 0,5 сек. В период расслабления происходит восстановление работоспособности сердечной мышцы. Основные показатели работы сердца Систолический (ударный) объем - объем крови, выталкивающийся из сердца за одну систолу. Он в среднем в покое у взрослого человека равен 150 мл (по 75 мл для каждого желудочка). Умножив систолический объем на число сокращений в минуту, можно узнать минутный объем. Он составляет в среднем 4,5 - 5,0 литров. Систолический и минутный объемы непостоянны, они резко меняются в зависимости от физической и эмоциональной нагрузки. Минутный объем может достигать 20 - 30 литров. У нетренированных людей увеличение минутного объема идет за счет частоты сокращений, а у тренированных - за счет увеличения систолического объема. Работа состоит из двух фаз: систолы (сокращения) и диастолы (расслабления). Во время диастолы кровь из предсердий попадает в желудочки, а во время систолы сердце выталкивает кровь в сосуды. Кровь, оттекающая от органов, попадает в правое предсердие по нижней и верхней полым венам и венечным синусам . Как только сокращается правое предсердие, кровь из него через открытый клапан попадает в правый желудочек. Правый желудочек по мере наполнения сокращается, и кровь выталкивается в легочный ствол. Работа сердца Ас=Алж+Апж Апж=0,2Алж Ас=1,2Алж Алж=Р*Vуд+ (mv2 /2) m=плотность на объем ударный Ас=1,2Vуд(Р+ Плотность* v2 /2) Работа сердца при 1 сокращении примерно равна 1дж Мощность сердца N=Ac\t 2.33. Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением игамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10−2 до 103 Å (от 10−12 до 10−7 м).[1] Рентге́новская тру́бка — электровакуумный прибор, предназначенный для генерации рентгеновского излучения. Принцип действия и устройство Излучающий элемент представляет собой вакуумный сосуд с тремя электродами: катодом, накал катода и анодом. Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов (характеристическое излучение). Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее называвшийся такжеантикатодом). В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, так как ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий . 3. 56.Ответная реакция на воздействие среднечастотного тока при местной дарсонвализации носит локальный или сегментарный характер. Кратковременный спазм сосудов сменяется расширением их просвета, улучшается циркуляция крови и лимфы, снижаются явления венозного застоя, рассасываются воспалительные очаги, улучшается тканевый кровоток с повышением содержания кислорода в коже. Тихий разряд а в большей степени искровой вызывает бактерицидное действие. Угнетается чувствительность нервных периферических рецепторов с блокадой импульсов в ЦНС. Снижается функция потовых и сальных желез. Через час после проведенной процедуры выявляется гиперемия, которая исчезает через сутки. Местная дарсонвализация – лечебное воздействие на отдельные участки тела больного слабым импульсным переменным током средней частоты и высокого напряжения (напряжение в разряде 50 В, сила тока в разряде 0.02 мА). «ДЕ-212 КАРАТ»: Апп. представляет собой генератор электрических колебаний средней частоты, высокого напряжения и малой интенсивности, обеспечивающий возникновение тихого и искрового разрядов в газонаполненном электроде. Апп. обеспечивает возможность регулирования величины напряжения , подаваемого на электрод. Основные части апп.: 1.трансформатор питания (сетевой адаптер) 2. электронный блок-генератор высокого напряжения 3. комплект газонаполненных электродов Преимуществом лечения является то, что апп. обеспечивает точную дозировку выходной мощности с использованием газонаполненных электродов с размерами поражённой зоны у пациента. БИЛЕТ № 11 Механизм преобразования импульсного выброса крови из сердца в непрерывный кровоток в артериальных сосудах. Теория "пульсирующей камеры". Пульс, пульсовая волна. "Периферическое сердце". Виды рентгеновского (тормозное, характеристическое) излучения и механизм их возникновения. Спектры тормозного и характеристического излучений. Эволюция взглядов о строении атома. Модель Томсона, опыт Резерфорда. Модель атома Бора. Постулаты Бора. 1.11. В связи с тем что кровь выбрасывается сердцем отдельными порциями, кровоток в артериях имеет пульсирующий характер, поэтому линейная и объемная скорости непрерывно меняются: они максимальны в аорте и легочной артерии в момент систолы желудочков и уменьшаются во время диастолы. В капиллярах и венах кровоток постоянен, т. е. линейная скорость его постоянна. В превращении пульсирующего кровотока в постоянный имеют значение свойства артериальной стенки. Непрерывный ток крови по всей сосудистой системе обусловливают выраженные упругие свойства аорты и крупных артерий.В сердечно-сосудистой системе часть кинетической энергии, развиваемой сердцем во время систолы, затрачивается на растяжение аорты и отходящих от нее крупных артерий. Последние образуют эластическую, или компрессионную, камеру, в которую поступает значительный объем крови, растягивающий ее; при этом кинетическая энергия, развитая сердцем, переходит в энергию эластического напряжения артериальных стенок. Когда систола заканчивается, растянутые стенки артерий стремятся спасаться и проталкивают кровь в капилляры, поддерживая кровоток во время диастолы. Артериальным пульсом называют ритмические колебания стенки артерии, обусловленные повышением давления в период систолы. Пульсацию артерий можно легко обнаружить прикосновением к любой доступной ощупыванию артерии: лучевой (a. radialis), височной (a. temporalis), наружной артерии стопы (a. dorsalis pedis) и др.Пульсовая волна,распространяющаяся по аорте и артериям,вона повышенного давления,вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы. В это время давление в аорте резко повышается и стенка ее растягивается. Волна повышенного давления и вызванные этим растяжением колебания сосудистой стенки с определенной скоростью распространяются от аорты до артериол и капилляров, где пульсовая волна гаснет.Периферическое сердцеПри различных сокращениях мышечные волокна воздействуют на расположенные параллельно с ними кровеносные сосуды, и в виде многочисленных своеобразных внутримышечных микронасосов присасывают артериальную, кровь на входе в мышцу, облегчая тем самым нагнетательную работу сердца, проталкивают эту кровь по внутримышечным сосудам и нагнетают на выходе из скелетной мышцы венозную кровь к сердцу с энергией, превышающей максимальное артериальное давление в 2—3 раза. Если сердце, как мы хорошо знаем, нагнетает артериальную кровь с давлением 120 мм рт. ст., то скелетная мышца способна нагнетать венозную кровь с силой в 200, 250 и даже 300 мм рт. ст., возвращая ее к сердцу для его наполнения.Полностью изолированная из организма мышца, будучи заключенной на искусственный круг кровообращения, способна при сокращении самостоятельно передвигать кровь по этому кругу по образу и подобию сердца. Поэтому ее можно назвать «периферическим сердцем» (ПС). Чрезвычайно важно, что эти многочисленные «периферические сердца» — а их по количеству скелетных мышц у человека более 1000 — работают самостоятельно как присасывающе-нагнетательные микронасосы не только при различных видах сокращений: ритмических, аритмических, тонических, тетанических, ауксотонических и др., но и при растяжении. Иначе можно сказать, что они не имеют «холостого хода». 2.34. Тормозное излучение: Нагретый катод испускает электроны, под действием электрического поля анод притягивает электроны, электрическое поле совершает работу: A=eu Ek=mυ2/2 Электроны приобретают кинетическую энергию. При ударе об анод электроны тормозятся, теряют энергию и она превращается в энергию рентгеновских лучей и через стекло выходят кванты излучения. Оно называется тормозным. Спектр тормозного излучения сплошной:   Ф3 2  1   U1 Z1 Спектр различен, зависит от силы тока, вещества анода, напряжения подаваемого на электроды. Характеристическое излучение:       Если увеличить напряжение то на фоне сплошного спектра появятся всплески-это и есть характеристическое излучение.     Ф     Отдельный атом анода: E1>E2>E3  На место выбитого электрона может перейти электрон с любой орбитали. Избыток энергии излучается в виде кванта рентгеновского излучения и появляется всплеск. Если выбить электрон с L-орбитали, то появится L-всплеск 3. 57.Томсон предложил первую модель атома, представив атом как сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что превращает его в электрически нейтральное образование. В этой модели предполагалось, что электроны могли двигаться ускоренно. Положительно заряженных частиц внутри атома модель атома Томсона не предполагала. Модель атома Томсона не давала ответа на многие вопросы. Опыт по рассеянию веществом альфа частиц. 1911 год.Резерфордом была предложена планетарная или ядерная модель атома. Согласно этой модели,в центре атома находиться ядро, в котором сосредоточена вся масса атома и имеет положительный заряд,равный общему заряду электронов. Вокруг ядра под действием кулоновских сил движутся электроны. (Дальнейшее развитие в т. Бора.) Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом 1909–1911 годах. Резерфорд применил зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивном распаде .От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы испытывали отклонение на углы, близкие к 180°. Атом - это чисто механическая модель с ядром и электронами, которые вращаются вокруг ядра по оптимальным, жестко фиксированным орбитам, представляющая собой, по словам Бора, «маленькую механическую систему, которая напоминает нашу планетную систему». Однако ведет себя эта атомная система не так. П  ервый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает энергии. \ Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается один фотон с энергией равной разности энергий соответствующих стационарных состояний. h = En - Em |