проектная работа математика в медицине. Математика в медицине. Математические методы в медицине
 Скачать 103.53 Kb.
|
|
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Турманская средняя общеобразовательная школа» ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ Форма проекта: исследовательская работа Тема: «Математические методы в медицине». Автор работы: Ваулин Артём, 8 класс Руководитель: Веселова Татьяна Ивановна, учитель математики п.Турма 2020г. Содержание Введение 3 2.Основная часть 5 2.1.Математические методы в медицине 5 2.2 Математические методы в педиатрии. 6 2.3 .Методы статистики в медицине 7 2.4 Математические методы медицинской диагностики 7 2.5.Теория вероятности в здравоохранении 7 3.Практическая часть 8 3.1.Решение задач 8 Задача 2 9 3.2.Сравнительный анализ антропометрических данных учеников 9 Заключение 12 Список литературы 13 1.Беликов В.Г. «Учебное пособие по фармацевтической химии»1998Г,г. Москва 13 2.Бойкова Н. Н. Год: 2007 « Офтальмология : учебное пособие»Г. Санкт- Петербург 13 3.Ежова Е.М., Русакова Г.И.,Кащеева А.В. «Педиатрия учебное пособие»,2005, Москва 14 ВведениеЗдоровье человека относится к глобальным проблемам, решение которых зависит от усилий отдельных профессиональных групп, к которым относятся работники медицины. На первый взгляд медицина и математика могут показаться несовместимыми областями человеческой деятельности. Математика, по общему признанию, является "царицей" всех наук, решая проблемы химии, физики, астрономии, экономики, социологии и многих других наук. Медицина не долгое время, развивалась "параллельно" с математикой и оставалась практически неформализованной наукой. Ведь без знания азов математики нельзя использовать возможности компьютерной томографии, так как современная медицина не может обходиться без сложнейшей техники. Математика в медицине наиболее чаще используется в вопросах моделирования как метод научного анализа. На этом математика в медицине не останавливается, она также используется в таких узких специальностях как педиатрия, акушерство. Математические методы применяются также в различных областях медицины, таких как теория эпидемий, генетика, педиатрия, медицинская диагностика, организация медицинской службы. Потребность в математическом описании появляется при любой попытке вести обсуждение в точных понятиях. В медицине часто возникают сложные проблемы, связанные с применением лекарственных препаратов, которые еще находятся на стадии испытания. Морально врач обязан предложить своему больному наилучший из существующих препаратов, но фактически он не может сделать выбор. Пока испытание не будет закончено. В этих случаях применение правильно спланированных последовательностей статистических испытаний позволяет сократить время, требуемое для получения окончательных результатов. Актуальность: Без знания азов математики нельзя использовать возможности компьютерной томографии... Ведь современная медицина не может обходиться без сложнейшей техники. Со временем, все глубже и глубже изучая математику и наблюдая за процессом изменений и развития в области медицины, я нахожу между ними тесную взаимосвязь. Готовясь к будущей профессии врача я поняла, что математика играет одну из важных ролей в медицине. Цель работы: Расширение кругозора в области математики и медицины, изучение роли математики в медицине, выявление и установление взаимосвязи между математикой и медициной. Задачи: 1. Выяснить, как математические расчеты помогают медицине 2. Выяснить, есть ли в педиатрии задачи, которые решаются математическими методами. 3.Изучить антропометрические данные учеников нашего класса. Объект исследования: Антропометрические измерения Предмет исследования: Сравнительный анализ антропометрических данных учеников 8 класса Гипотеза: Математика является неотъемлемой частью медицины Методы: Метод описания. Метод подсчета. Метод сравнения. Метод исследования. 2.Основная часть2.1.Математические методы в медицинеМатематические методы в медицине — совокупность методов количественного изучения и анализа состояния и поведения объектов и систем, относящихся к медицине и здравоохранению. В биологии, медицине и здравоохранении в круг явлений, изучаемых с помощью математических методов, входят процессы, происходящие на уровне целостного организма, его систем, органов и тканей (в норме и при патологии): заболевания и способы их лечения; приборы и системы медицинской техники; популяционные и организационные аспекты поведения сложных систем в здравоохранении; биологические процессы, происходящие на молекулярном уровне. Степень математизации научных дисциплин служит объективной характеристикой глубины знаний об изучаемом предмете. Так, многие явления физики, химии, техники описываются математическими методами достаточно полно. В результате эти науки достигли высокой степени теоретических обобщений. В биологических науках математические методы пока еще играют подчиненную роль из-за сложности объектов, процессов и явлений, вариабельности их характеристики, наличия индивидуальных особенностей. Систематические попытки использовать М.м. в биомедицинских направлениях начались в 80-х гг. 19 в. Общая идея корреляции, выдвинутая английским психологом и антропологом Гальтоном (F. Galton) и усовершенствованная английским биологом и математиком Пирсоном (К. Pearson), возникла как результат попыток обработки биомедицинских данных. Точно так же из попыток решить биологические проблемы родились известные методы прикладной статистики. До настоящего времени методы математической статистики являются ведущими М.м. для биомедицинских наук. Начиная с 40-х гг. 20 в. математические методы проникают в медицину и биологию через кибернетику и информатику. Наиболее развиты математические методы в биофизике, биохимии, генетике, физиологии, медицинском приборостроении, создании биотехнических систем. Математические методы применяют для описания биомедицинских процессов (прежде всего нормального и патологического функционирования организма и его систем, диагностики и лечения). Описание проводят в двух основных направлениях. Для обработки биомедицинских данных используют различные методы математической статистики, выбор одного из которых в каждом конкретном случае основывается на характере распределения анализируемых данных. Эти методы предназначены для выявления закономерностей, свойственных биомедицинским объектам, поиска сходства и различий между отдельными группами объектов, оценки влияния на них разнообразных внешних факторов и т.п. На основе определенной гипотезы о типе распределения изучаемых данных в серии наблюдений и использования соответствующего математического аппарата с той или иной достоверностью устанавливаются свойства биомедицинских объектов, делаются практические выводы, даются рекомендации. Описания свойств объектов, получаемые с помощью методов математической статистики, называют иногда моделями данных. Модели данных не содержат какой-либо информации или гипотез о внутренней структуре реального объекта и опираются только на результаты инструментальных измерений. Статистические методы обработки стали привычным и широко распространенным аппаратом для работников медицины и здравоохранения 2.2 Математические методы в педиатрии.Математика нужна везде! И она напрямую связана с медициной, в частности с педиатрией. Ведь с математики начинается все. Ребенок только появился, а первые цифры в его жизни уже звучат: дата рождения, рост, вес. Сколько должен ребенок весить при определенном росте, какое должно быть давление, какой рацион питания применять? Да и родители о математике не забывают. Готовя ребенку пищу, взвешивая его, они постоянно используют математические расчёты. Ведь нужно решить элементарные задачи: сколько еды нужно приготовить для любимой крохи? Для этого в педиатрии применяют математические формулы. Например: Массу тела ребёнка до 10 лет в кг можно вычислить по формуле: m = 10+2*n, где 10 – средний вес ребёнка в 1год, 2 – ежегодная прибавка веса, n – возраст ребёнка. Массу тела ребёнка после 10 лет в кг можно вычислить по формуле : m = 30+4(n –10), где 30 – средний вес ребёнка в 10 лет, 4 – ежегодная прибавка веса, n – возраст ребёнка Рост ребёнка после года можно вычислить по формуле: 75+6n. Где 75 – средний рост ребёнка в 1 год, 6 – среднегодовая прибавка, n – возраст ребёнка. Продолжительность сна можно рассчитать по формуле: для детей до года количество часов сна в сутки равно 22-1/2m, где m –число месяцев; для детей старше года – 16 – 1/2n, где n – число лет. Питание детей с 1 года до 7 лет. Суточный объём пищи вычисляется по формуле: 1000 +100n(мл), где n – число лет Примерный показатель максимального давления у детей первого года жизни можно рассчитать по формуле: 70 + n, где n – это число месяцев. У детей более старшего возраста можно пользоваться формулой: 80 + 2n или 100 + 2n, где n число лет. 2.3 .Методы статистики в медицинеМатематика - это чрезвычайно мощный и гибкий инструмент при изучении окружающего нас мира. В любой научной дисциплине существует своя методология, основанная на выполнении конкретных экспериментов. Любой же эксперимент имеет своей целью сбор сведений об изучаемой системе. Эти сведения, далее, фиксируются и обрабатываются в виде чисел. Поскольку обработкой числовой информации занимается математика, отсюда понятна связь между медициной и математикой. Методы статистики используются при проведении научных исследований в медицине; вычислении показателей заболеваемости, рождаемости, средней продолжительности жизни; в каждом медицинском учреждении есть единая форма годового отчета, на основании которого оценивается их работа. 2.4 Математические методы медицинской диагностикиМатематические методы медицинской диагностики. Вряд ли кто станет отрицать, что диагностика играет в медицине важнейшую роль и что постановка диагноза требует от врача большого мастерства, знаний и интуиции. Процесс постановки врачом правильного диагноза можно сравнить с решением математического уравнения с одним, а часто с несколькими неизвестными. Как и в математике, успех решения этой задачи зависит от знаний врача и умения логически мыслить, применить правила и умения на практике. 2.5.Теория вероятности в здравоохраненииСлучайность проявляет себя во всех явлениях окружающего нас мира, будь то физические, химические, биологические, социальные и другие процессы. Однако доля неопределенности, доля случая, в разных ситуациях различна. Можно утверждать, что практически все явления происходят с той или иной степенью неопределенности, спектр которой простирается от полной непредсказуемости до несомненной однозначности исходов. При такой точке зрения естественно ввести некоторую характеристику явлений, выражающую меру неопределенности (меру нашей уверенности) в исходе испытания. Наиболее удобным оказывается представление в виде числа. Меру уверенности в исходе испытания и называют вероятностью. Вероятность – объективная характеристика, которая должна зависеть не от нашего личного отношения к испытанию и его исходу, а от определенного набора условий, при котором проводится испытание. Наука, в основу которой положено понятие вероятности и которая занимается выявлением и изучением закономерностей в случайных явлениях, называется теорией вероятностей. Теория вероятностей – наука математическая, так как широко использует математический аппарат и соответствующие методы исследования, но имеющая обширные приложения, в том числе в медицине и здравоохранении. Данным фактом и объясняется её повсеместное использование в практике исследования. Численная интерпретация случайности позволяет находить специфические закономерности, специфические вероятностные законы, что в конечном итоге опровергает тезис о хаотичности, бессистемности случайных явлений. Чем далее развивается наука, тем более аргументированными становятся положения о вероятностной основе окружающего нас мира: мир построен на вероятности. Следует отметить, что теория вероятностей изучает только массовые явления, а именно: явления, которые могут быть повторены достаточно большое количество раз, а теоретически и бесконечное число раз. Теория вероятностей изучает события, обладающие статистической устойчивостью, т.е. события, относительная частота появления которых с ростом количества испытаний стабилизируется, колеблется около некоторого значения (именно это значение и будем считать вероятностью рассматриваемого события). Этот факт как раз и выражает закономерность в среде случайности. Теория вероятностей не изучает уникальные события: события, которые заведомо нельзя считать многократно повторяющимися или массовыми. 3.Практическая часть3.1.Решение задачМне всегда было интересно, из чего состоит организм человека. В этом мне помогла задача на проценты: В состав человеческого организма входит 65% кислорода, 18% углерода, 10% водорода, 0,15% натрия и столько же хлора Задача 1 Решение: Мой вес составляет 62кг Тогда: кислорода в моем организме 62 × 0,65 = 40,3кг; углерода 62 × 0,18 = 11,16кг; водорода 62 × 0,1 = 6,2кг, а натрия и хлора по 62 × 0,0015 = 0,093кг. Недостаток железа в крови приводит к заболеванию – анемия. Задача 2 Содержание железа в моем организме. Среднее содержание железа в организме человека массой 70 кг составляет 5 г. А сколько же этого вещества в моем организме? Решение: 70 кг – 5 г 62 кг – х г Х = 5×62:70=4,43г Значит в моем организме всего 4,43г железа. 3.2.Сравнительный анализ антропометрических данных учениковСледующее исследование я провел с антропометрическими измерениями нашего класса. Таблица роста и веса учеников 2 класса
 Вывод: в начальных классах преобладает рост выше среднего, это свидетельствует про тенденцию опережения ребенком в росте.  Вывод: Из данной диаграммы видно, что в основном преобладает вес выше среднего, это может быть вызвано неактивным образом жизни детей. Больше увлекаются игрой в компьютер или телефон, просмотром мультфильмов. Им необходимо изменить образ отдыха: больше подвижных игр на свежем воздухе, посещение спортивных секций, танцевальных кружков. Таблица роста и веса учеников 8 класса
 Вывод: Из данной диаграммы видно, что в основном преобладает рост учащихся выше среднего это может быть вызвано фактором наследственности. Если рост ниже среднего, то это может быть вызвано недоеданием или у подростка наблюдается сахарный диабет.  Вывод: Из данной диаграммы видно, что в основном преобладает вес выше среднего, это может быть вызвано сидячим образом жизни, симптомом другого заболевания или банальным переедание. Если вес ниже среднего то, это может быть вызвано заболеваниями кишечника или нерациональным и несбалансированным питанием. ЗаключениеМедицинская наука, конечно, не поддаётся тотальной формализации, как это происходит, скажем, с физикой, но колоссальная эпизодическая роль математики в медицине несомненна. Все медицинские открытия должны опираться на численные соотношения. А методы теории вероятности (учёт статистики заболеваемости в зависимости от различных факторов) - и вовсе вещь в медицине необходимая. В медицине без математики шагу не ступить. Численные соотношения, например, учёт дозы и периодичности приёма лекарств. Численный учёт сопутствующих факторов, таких как: возраст, физические параметры тела, иммунитет и пр. Мое мнение твердо стоит на том, что медики не должны закрывать глаза хотя бы на элементарную математику, которая просто необходима для организации быстрой, четкой и качественной работы. Каждый ученик должен отметить для себя значение математики. И понять, что не только в работе, но и в повседневной жизни эти знания важны и намного упрощают жизнь. Список литературы Беликов В.Г. «Учебное пособие по фармацевтической химии»1998Г,г. Москва Бойкова Н. Н. Год: 2007 « Офтальмология : учебное пособие»Г. Санкт- Петербург Ежова Е.М., Русакова Г.И.,Кащеева А.В. «Педиатрия учебное пособие»,2005, Москва Медицинская энциклопедия, издательство "Советская Энциклопедия", издание второе, 1989, Москва Математика в биологии и медицине. Н.Бейли | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||