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 № 12 Гемодинамика в одиночном сосуде. Уравнение Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Законы общесистемной гемодинамики. Поток рентгеновского излучения. Коэффициент полезного действия рентгеновской трубки. Лазеры. Виды лазеров. Спонтанное и индуцированное излучение. Свойства лазерного излучения. 1.12. гемодинамика в одиночном сосуде-движение крови в крупных сосудах.Гемодинамика — движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области выс. давления в обл. низкого)Уравнение или закон Пуазёйля — определяет расход жидкости при установившемся течении вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубе круглого сечения.Гидравлическое сопротивление-сопротивление движению жидкостей (и газов) по трубам, каналам и т.д., обусловленное их вязкостью  Р0- давление у входа,Р- давление у выходаРассмотрим физические основы этого метода. Схема процессов, последовательно проявляющихся при измерении давления, представлена на рис. 9.6.а) Сначала избыточное давление Ри воздуха в манжете отсутствует, и кровоток не прерывается.б) По мере закачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию. Когда давление в манжете превысит систолическое давление (Рс), кровоток прекращается.в) Выпуская воздух, уменьшают давление в манжете. После того как давление в манжете станет чуть меньше систолического давления (Рд < Ри < Рс), кровь начнет проталкиваться через сдавленную артерию. В ней создается поток, сопровождающийся шумами, которые хорошо прослушиваются через фонендоскоп. Эти шумы обусловлены вибрацией стенок артерии непосредственно за манжетой под действием толчков от порций крови, которые прорываются сквозь сжатый манжетой участок сосуда. В момент появления шумов по манометру регистрируется систолическое давление («верхнее давление»).г) Когда давление в манжете станет меньше диастолического давления Рд, манжета перестанет пережимать артерию. Кровоток прерываться перестанет, и шумы, связанные с вихрями, прекращаются. В момент прекращения шумов по манометру регистрируется диастолическое давление («нижнее давление»). Описанный метод имеет тенденцию занижать «верхнее давление» и завышать «нижнее давление» Причина этого понятна из рис. 9.7. Погрешности, возникающие при измерении артериального давления при медленном (а) и быстром (б) «стравливании» давления в манжетеПрямой линией показано изменение давления в манжете. «Синусоида» показывает характер изменения артериального давления. «Верхнее» и «нижнее» давления, фиксируемые по показаниям манометра, отмечены жирными точками. Видно, что при быстром «стравливании» давления в манжете погрешности становятся больше.  2.35. Поток – это мощность рентгеновского излучения. Это излучение в единицу времени. Ф=E/t Физл=K*I*U2*Z I – сила тока U - напряжение Z – порядковый номер вещества анода K – коэф. пропорциональности Силу тока можно увеличить а следовательно можно увеличить ток. КПД очень низкий. Только 3% падающих электронов преобразуют энергию в энергию рентгеновского излучения. А 97% тратится на тепловой эффект. Рентгеновская трубка очень сильно нагревается-применяют охлаждение трубки: 1.воздушное 2. масляное 3. анод делают вращающимся КПД= Физл/ Фподв= =( K*I*U2*Z/I*U)*100%= =K*U*Z*100% КПД зависит о напряжения и от порядкового номера вещества анода. 3.58. Лазер— устройство, преобразующее F"энергию накачки (световую, %BE"электрическую, B"тепловую, химическую и др.) в энергию C"когерентного, "монохроматического, %BD"поляризованного и узконаправленного потока излучения. По характеру излучения лазеры делятся на непрерывные, импульсные и квазинепрерывные (дающие частые импульсы, что их очень трудно отличить от непрерывного излучения). По веществу рабочего тела — на твердотельные, жидкостные и газовые. Среди твердотельных лазеров отдельно выделяют полупроводниковые. Свойства лазерного излучения Лазерное излучение - электромагнитное излучение оптического диапазона, обладающее такими свойствами, как когерентность, монохроматичность, поляризованность, направленность. Когерентность - это распространение фотонов в одном направлении, имеющих одну частоту колебаний, т. е. энергию. Интерференция света - явление, возникающее при наложении двух или нескольких когерентных световых волн. Монохроматичность - излучение одной определенной частоты или длины волны. Более корректно - излучение с достаточно малой шириной спектра Поляризация - симметрия (или нарушение симметрии) в распределении ориентации вектора напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитной волне относительно направления ее распространения. Направленность - следствие когерентности лазерного излучения, когда фотоны обладают одним направлением распространения. Мощность излучения - энергетическая характеристика электромагнитного излучения. Единица измерения в СИ - ватт [Вт]. Энергия - мощность электромагнитной волны, излучаемая в единицу времени. Единица измерения в СИ - джоуль [Дж]. Или ват в сек. БИЛЕТ № 13 Жидкость. Уравнение Ньютона. Коэффициент вязкости жидкости, единицы измерения. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкость крови. Способы измерения вязкости крови. Первичные механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, фотоэффект и некогерентное рассеяние). Блок-схема лазера. Принцип работы гелий-неонового и рубинового лазера. 1.13. Жи́дкость — одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости, отличающим её от др. агрегатных состояний, является способность менять форму под действием касательных механических напряжений. Жидкость — одно из агрегатных состояний вещества. Характерным свойством жидкости является относительно легкая смещаемость молекул под действием внешних сил. Это свойство называется текучестью; однако взаимное смещение частиц сопровождается некоторым сопротивлением, которое называют внутренним трением или вязкостью жидкости. В реальной жидкости вследствие взаимного притяжения и теплового движения молекул имеет место внутреннее трение, или вязкость. Рассмотрим это явление на следующем опыте  Поместим слой жидкости между двумя параллельными твердыми пластинами. «Нижняя» пластина закреплена. Если двигать «верхнюю» пластину с постоянной скоростью v1, то c такой же скоростью будет двигаться самый «верхний» 1-й слой. Этот слой влияет на нижележащий непосредственно под ним 2-й слой, заставляя его двигаться со скоростью v2, причем v2 < v1. Каждый слой (выделим n слоев) передает движение нижележащему слою с меньшей скоростью. Слои взаимодействуют друг с другом: n-й слой ускоряет вышележащий слой, но замедляет нижележащий слой. Таким образом, наблюдается изменение скорости течения жидкости в направлении, перпендикулярном поверхности слоя (ось х). Такое изменение характеризуют производной dv/dx, которую называют градиентом скорости. Силы, действующие между слоями и направленные по касательной к поверхности слоев, называютсясилами внутреннего трения или вязкости. Эти силы пропорциональны площади взаимодействующих слоев S и градиенту скорости. Для многих жидкостей силы внутреннего трения подчиняются уравнению Ньютона:  где η – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом вязкости или просто вязкостью жидкости и зависящий от ее природы. Коэффициента вязкости показывает, чему равна сила внутреннего трения, действующая на единицу площади поверхности соприкасающихся слоев при единичном градиенте скорости. Единица измерения коэффициента вязкости в СИ − 1 паскаль-секунда (Па•с)=1 Н*с/м2 Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Они неоднородны и состоят из крупных молекул. Свойствами неньютоновской жидкости обладают структурированные дисперсные системы (суспензии, эмульсии), растворы и расплавы некоторых полимеров, многие органические жидкости и др. При прочих равных условиях вязкость таких жидкостей значительно больше, чем у ньютоновских жидкостей. Это связано с тем, что благодаря сцеплению молекул или частиц в неньютоновской жидкости образуются пространственные структуры, на разрушение которых затрачивается дополнительная энергия. Нью́тоновская жи́дкость — вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы. Свойствами ньютоновской жидкости обладают большинство жидкостей (вода, растворы, низкомолекулярные органические жидкости) и все газы. Вязкость крови. Она обусловлена наличием белков и эритроцитов. Вязкость цельной крови равна 5,0 (если вязкость воды принять за 1) Вискозиметр - прибор для измерения вязкости Совокупность методов измерения вязкости жидкости называется вискозиметрией. 1. Капиллярный вискозиметр Оствальда основан на использовании формулы Пуазейля. 2. Медицинский вискозиметр Гесса с двумя капиллярами, в которых движутся две жидкости (например, дистиллированная вода и кровь). Вязкость одной жидкости должна быть известна. 3. Вискозиметр, основанный на методе Стокса. 4. Вискозиметр ротационный состоит из двух коаксиальных цилиндров. 2. 36.Для первичного взаимодействия между рентгеновским излучением и веществом характерно три механизма: 1. Когерентное рассеяние. Эта форма взаимодействия происходит, когда фотоны рентгеновских лучей имеют меньшую энергию, чем энергия связи электронов с ядром атома. В таком случае, энергия фотона оказывается не достаточной для освобождения электронов из атомов вещества. Фотон не поглощается атомом, но изменяет направление распространения. 2.Фотоэлектрический эффект. Когда фотон рентгеновского излучения достигает атома вещества, он может выбить один из электронов. Это происходит в том случае, если энергия фотона превышает энергию связи электрона с ядром. Фотон поглощается, а электрон высвобождается из атома. Если фотон несет большую энергию, чем необходимо для высвобождения электрона, он передаст оставшуюся энергию освобожденному электрону в форме кинетической энергии. Результатом фотоэлектрического эффекта является интенсивная ионизация вещества. 3. Некогерентное рассеяние (эф. Комптона).Происходит, если вещество поглощает рентгеновские лучи малой длины волны. Энергия фотонов таких рентг. лучей всегда больше, чем энергия ионизации атомов вещества. Эффект Компт. -это результатом взаимодействия высокоэнергетического фотона рентгеновских лучей с одним из электронов внешней оболочки атома, который имеет слабую связь с атомным ядром. Высокоэнергетический фотон передает электрону некоторую часть своей энергии. Возбужденный электрон высвобождается из атома. Оставшаяся часть энергии первоначального фотона излучается в виде фотона рентгеновского излучения. 3. 59  (1)Активный элемент. В качестве активного элемента выступает вещество с метастабильным уровнем. Для создания с инверсной населённостью используется устройство накачки среды (2). Активный элемент помещается в резонатор (3) – это активная система имеющая 2 зеркала (прозрачное и полупрозрачное).Рубиновый лазер: В качестве активного элемента-кристаллы рубина. Устройство накачки-электрическая лампа закрученная в спираль. Она работает в импульсном режиме, создаёт кратковременные вспышки, под действием которых атомы хрома переходят возбуждённое состояние. Время жизни на энергетическом уровне Е1 мало, следовательно атомы переходят на Е2 и там накапливаются. Спонтанное излучение одного атома приводит к вынужденному излучению других. Излучение с длиной волны 694.3 нм что соответствует спектру красного цвета. Лазер обладает большей мощностью но работает в импульсном режиме. Газовый лазер: Используются инертные газы неон и гелий. В трубке давление равно 1 Па. Атом гелия в 10 раз больше чем атомов неона. Но атомы неона основные, т.к. обладает метастабильным уровнем. Устройство накачки – пара электродов, подключенных к генератору высокой частоты. Возникает тлеющий разряд. Под действием которого атомы гелия переходят в возбуждённое состояние. Соударяясь с атомами неона атомы гелия передают им возбуждение. Они накапливаются на метастабильном уровне и спонтанное излучение одного атома приводит к вынужденному излучению других. Частота излучения у одного лазера 632.8 нм что соответствует красной части света. Он обладает небольшой мощностью, но работает в беспрерывном режиме. БИЛЕТ № 14 Ламинарное, турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса. Измерение артериального давления по Короткову: физические основы, физическая природа ошибок измерения. Закон ослабления потока рентгеновского излучения. Линейный и массовый коэффициент ослабления. Физические основы рентгенодиагностики. Механизмы биологического действия лазерного излучения. Основные направления использования лазерного излучения в медицине. Устройство и принцип работы аппарата для лазерной терапии «Орион» (терапевтические эффекты, способы облучения). 1.14. Ламинарным течением жидкости является упорядоченное течение, при котором жидкость разделяется на слои, которые движутся относительно друг друга и при этом не перемешивается. Лам. течение устанавливается в трубах с гладкими стенками, без резких изменений площади сечения и изгибов трубы, а так же при отсутствии множественных разветвлений. Ламинарное переходит в турбулентное при нарушении этих условий и особенно при высокой скорости течения жидкости,скорость частиц жидкости при этом беспорядочно меняется, образуются местные завихрения- происходит перемешивание слоев жидкости. Это и есть турбулентное течение. Характерным для турбулентного течения являются местное изменение давления в жидкости, вызывающие хаотическое колебательное движение частиц, формирующие звуковые явления(шум,журчание) благодаря которым обнаруживается турбулентное течение. Характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости её течения, размеров трубы и определяется число Рейнальдса, которое для трубы диаметром Д выражается формулой. Rе=pж V D деленная на вязкость н с крючком. pж- плотность жидкости в- скорость течения жид-ти н- вязкость жид-ти Если число Р. Больше некоторого критического (Ре больше Рек)то движение жид-ти турбулентное. 2. 37.Закон ослабления. Поток рентгеновского излучения ослабляется в веществе по закону: Ф = Ф0е– х где – линейный коэффициент ослабления, который существенно зависит от плотности вещества. Он равен сумме трех слагаемых, соответствующих когерентному рассеянию 1, некогерентному 2 и фотоэффекту 3: = 1 + 2 + 3. Коэффициент m называют линейным коэффициентом ослабления. Его величина зависит от атомного номера поглощающего вещества и длины волны рентгеновского излучения. Из формулы можно определить размерность линейного коэффициента ослабления [m ] = L-1. Из этой же формулы следует физический смысл m : линейный коэффициент ослабления характеризует относительное уменьшение интенсивности луча при прохождении слоя поглотителя единичной толщины. I = Iо exp (–m x). Относительное изменение интенсивности пучка при прохождении пути dх, т. е. через массу dm, будет пропорционально этой массе: dI / I = - m mdm = m mr dx где коэффициент пропорциональности m m называется массовым коэффициентом ослабления. Рентгенодиагностика. Рентгенодиагностика – распознавание заболеваний при помощи просвечивания тела рентгеновским излучением. П  ри рентгеноскопии рентгеновская трубка расположена позади пациента. Перед ним располагается флуоресцирующий экран. На экране наблюдается теневое изображение. При рентгенографии объект помещается на кассете, в которую вложена пленка со специальной фотоэмульсией. Рентгеновская трубка располагается над объектом. Получаемая рентгенограмма дает негативное изображение. 3. При флюорографии, на чувствительной малоформатной пленке фиксируется изображение с большого экрана. 3. 60.Проникновение излучения в биологические ткани определяется: поглощением энергии, преломлением, отражением, рассеянием. В результате этих эффектов изменяется интенсивность лазерного излучения. Проникновение в биологические ткани зависит от свойств тканей , от длинны волны лазерного излучения. От степени пигментации. Чем темнее кожный покров тем более выраженный эффект оказывает лазер. Инструментальное воздействие: коагуляция тканей (офтальмология, онкология); лазеротомия (лазерная хирургия); биостимуляция (лазеротерапия). Инструментальные исследования: гастроскопия, микрохирургия клетки, лазерная микроскопия БИЛЕТ № 15 Механические колебания: виды колебаний, форма, параметры. Гармонические колебания. Шкала механических колебаний. Рентгеновская компьютерная томография: принцип метода, области применения в медицине. Классификация методов физиотерапии. Физико-химические эффекты, возникающие в тканях организма под действием физического фактора (электрический ток, электромагнитное поле, электромагнитная волна). 1. 15.Механические колебания – это повторяющееся движение, при котором теломногократно проходит одно и то же положение в пространстве. Виды.Различаютпериодические и непериодические колебания. Периодическими называютколебания, при которых координата и другие характеристики тела описываютсяпериодическими функциями времени.Примерами механических колебаний могут служить движение шара на пружине.Колебания по условиям возникновения (свободные,вынужденные, автоколебания) и по характеру изменения во времени кинематических характеристик (пилообразные, гармонические, затухающие)Классификация колебаний а  сложной формы, б прямоугольные, в пилообразные, г гармонические, д затухающие, е нарастающие). – – – – – –(t)Наиболее общими характеристиками колебаний: амплитуда колебаний А-это отклонение величины от ее среднего значения; период колебаний Т-это время через которое движение тела полностьюповторяется , частота колебаний v – величина, показывающая число колебаний, совершаемых за 1 с. В СИ период Т выражается в секундах (c), частота v в герцах (Гц), циклическая частота w – в обратных секундах (с–1). –Гармонические колебания – колебания, при которых физическая величина,характеризующая эти колебания, изменяется во времени по синусоидальномузаконуx = A sin (wt + j0), где x значение колеблющейся величины в момент времени t, A амплитуда колебаний,w – циклическая (или круговая) частота, (wt + j0) – фаза гармонических колебаний,j0 Графиком гармонических колебаний является синусоида (рис. 3) 2. 38.Комп. томография - современный метод лучевой диагностики, позволяющий получить послойное изображение любой области человека толщиной среза от 0,5мм до 10мм, оценить состояние исследуемых органов и тканей, локализацию и распространенность патологического процесса. Принцип работы рентгеновского компьютерного томографа основывается на круговом просвечивании исследуемой области тонким пучком рентгеновских лучей перпендикулярным оси тела, регистрации ослабленного излучения с противоположной стороны системой детекторов и преобразование его в электрические сигналы: проходя через тело человека, рентгеновские лучи поглощаются тканями. Затем X-лучи попадают на специальную чувствительную матрицу, данные с которой считываются компьютером. Томограф позволяет получить четкое изображение нескольких срезов тела, а компьютер обрабатывает снимки в очень качественное объемное, трехмерное изображение, которое позволяет увидеть в подробностях топографию органов пациента, локализацию, протяженность и характер очагов заболеваний, их взаимосвязь с окружающими тканями. Компьютерная томография на сегодняшний день применяется для диагностики многих заболеваний головного мозга, позвоночника и спинного мозга, легких, печени, почек, поджелудочной, надпочечников, аорты и легочной артерии и тд 3. 49.Классификация методов физиотерапии. 1. Методы, основанные на использовании электрических токов различных параметров (постоянный, переменный импульсный): гальванизация, лекарственный электрофорез, электросон, трансцеребральная и короткоимпульсная электроанальгезия, диадинамотерапия, интерференцтерапия, электростимуляция, флюктуоризация, местная дарсонвализация, ультратонотерапия). 2. Методы, основанные на использовании электромагнитных полей сверхвысокой частоты: дециметровая и сантиметровая терапия, крайневысокочастотная терапия, терагерцовая терапия. 3. Методы, основанные на использовании электромагнитных колебаний оптического диапазона: лечебное применение инфракрасного, видимого, УФ- и лазерного излучения. Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве. Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами |