Шпаргалка по "Медфизике"

17.Воздействие  на живые ткани магнитным полем УВЧ-частот.Ультравысокими называют частоты от 30 до 300 МГц. В промышленности УВЧ применяется для термической обработки металлов, древесины, стерилизации продуктов, в телевизионных и радиоприемниках, а также в качестве усилителя радиотелефонов. Наиболее широко УВЧ применяется в физиотерапии. УВЧ-поле - электромагнитное, но его терапевтический эффект определяется в основном электрической его компонентой. Действует на заряженные частицы. Существует методика УВЧ-индуктотермии, в которой используется преимущественно магитная составляющая УВЧ-поля. УВЧ-индуктотермия предположительно вызывает вихревые токи в тканях с высокой теплопроводностью, что сопровождается значительным теплообразованием. УВЧ-индуктотермию применяют преимущественно для лечения заболеваний дыхательных путей.

18. Воздействие на живые ткани электромагнитным полем СВЧ-частот.

СВЧ - терапия - воздействие переменным электромагнитным полем сверхвысокой частоты (СВЧ) в диапазоне от 300 до 3000 МГц на живые ткани. Интенсивность излучения волн СВЧ-диапазона за счет теплового составляет всего 2 • 10¹³ Вт/м². Такие частоты называют также микроволновыми. Электромагнитное поле микроволнового диапазона частот проникает в ткани на глубину от 10 до 12 см. Действие СВЧ-радиоволн на ткани организма сопровождается их нагревом за счет теплоты, выделяемой при поляризации и протекании электрического тока.

С помощью СВЧ-радиометров можно измерить температуру в глубине тела человека. Радиоволны СВЧ-диапазона поглощаются на расстоянии, которое составляет несколько см. Чем больше в ткани воды (электролита), тем с меньшей глубины можно измерить температуру. Оптимальными для измерения глубинной температуры являются радиометры с длиной волны в свободном пространстве λ = 20 - 40 см: у более коротковолновых устройств глубина проникновения снижается до нескольких миллиметров.

Применение медицине. Диагностика злокачественных опухолей различных органов.

19.Воздействие ультрафиолетового излучения на организм человека. Понятие о фотобиомодификации. Низкоинтенсивный свет.

Ультрафиолетовое излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением. Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200-10 нм) ультрафиолет. УФ-излучения могут вызывать фотобиологические процессы в биоструктурах. УФ-излучение проникает в ткани организма на глубину до 1 мм. Поглощение УФ-излучения связано с фотохимическими реакциями и может привести к появлению эритемы (покраснение и загар). Выделяют три зоны действия УФ на организм: А - антирахитная (400-315 нм) - идет синтез витамина Д; В - эритемная (315-280 нм) возникает эритема, ожоги; С - бактерицидная (280-200 нм) - может вызывать канцерогенез, мутации, бактерицидный эффект. Последний используется в операционных и перевязочных отделениях клиник для дезинфекции помещений. Начиная с дальнего УФ, рентгеновское и гамма-излучения относят к ионизирующим. УФ-излучение применяется при проведении процедур светолечения, искусственного загара и в люминесцентных методах диагностики. Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека.

Низкоинтенсивная  лазерная терапия  - это метод лечения основанный на медицинском применении света низкой интенсивности, не вызывающего прогревания тканей более чем на 1гр Ц, от лазерных источников оптического излучения. Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в научных исследованиях. В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы, специальные кристаллы, либо свободные электроны, распространяющиеся в ондулятор.

20. Воздействие инфракрасного излучения на организм человека.

Инфракрасное  излучение (тепловое излучение) – это вид распространения тепла и это можно сравнить с теплом от горячей печи, солнца или батареи центрального отопления. Инфракрасное излучение нашло очень широкое распространение в медицине (инфракрасные бани, стоматология, хирургия). ИК-излучение играет важную роль в теплообмене. Эффект теплового воздействия на организм зависит: от плотности потока, длительности облучения, зоны воздействия, длины волны, которая определяет глубину проникновения излучения в тело человека. Чем выше температура тела, тем больше частота ИК-лучей. Когда человек сидит перед тепловым рефлектором, он нагревается и его тело излучает тепло, если бы человек, нагреваясь,  не излучал, то он бы перегрелся и получил тепловой удар. Мы постоянно подвергаемся действию ИК-лучей, это любые нагревательные приборы в повседневной жизни и в этом случае наш организм сам контролирует ситуацию.

ИК-излучение: Улучшает состояние мышц и суставов и тканей, ИК-лучи улучшают подвижность суставов и соединительной ткани, Улучшает кровоснабжение, Оказывает противовоспалительное и обезболивающее действие, Оказывает косметическое действие, Психологическое действие.

Оптические  квантовые генераторы (ОКГ, лазеры) - приборы, представляющие собой источник светового излучения совершенно нового типа. В отличие от луча любого известного источника света, несущего в себе электромагнитные волны различной длины, лазерный луч монохроматичен (электромагнитные волны строго одной длины), отличается высокой временной и пространственной когерентностью (все волны генерируются одновременно в одной фазе), узкой направленностью, что обусловливает точную фокусировку в малом объеме. Действие лазера многогранно - электрическое, фотохимическое; основное действие - тепловое. Наиболее опасны лазеры с большой энергией в импульсе.

Прямой световой монохроматический импульс вызывает в здоровой ткани локальный ожог - коагуляцию белков, местный некроз, резко отграниченный от смежной  области, асептическое воспаление с  последующим развитием соединительнотканного рубца. При интенсивном облучении - расстройства васкуляризации, кровоизлияния в паренхиматозных органах. При повторных облучениях патологический эффект возрастает. Наиболее чувствительны глаз (роговица и хрусталик фокусируют излучение на сетчатке) и кожа, в особенности пигментированная. 

21. Медицинская поляриметрия. Оптическая активность веществ (примеры оптически активных тканей в организме человека. Строение и принцип работы поляриметра-сахариметра.

Свет имеет двойственную природу, с одной стороны это электромагнитная волна(ЭВМ), с другой – поток частиц – фотонов. В ЭВМ колеблются не частицы, а вектора напряженности электрического поля (Е) и индукции магнитного поля (В) в направлениях, перпендикулярно друг другу и по направлению распространения волны Х.  Если вектор Е колеблется во всевозможных направлениях,  этот свет естественный, если только в одном – поляризованный. Устройство, позволяющее  получить поляризованный свет из естественного называется поляризатором (П). Анализатор (А) – тот же поляризатор, необходимый для анализа поляризации. 
I = I₀*cos²φ

 I₀ – интенсивность света при параллельном расположении осей поляризатора и анализатора. I – интенсивность света, прошедшего через систему П – А или П – П. Косинус фи  – косинус угла между осями  двух устройств. Оптически активные вещества - некоторые растворы, способные поворачивать плоскость колебания поляризованного света (сахара, аминокислоты и пр.) Угол поворота  (фи) зависит от рода вещества (α) , концентрации раствора (С), толщины кюветы( L)  
φ =α*С*L. Данное свойство используют для измерения концентраций биологически важных веществ в различных жидкостях. При этом необходимо использовать поляризованный свет. Оптически активные в-ва: лимфа, ликвор, печень и т.д.

Поляриметр  содержит: светофильтр (С), поляризатор (П), кварцевую пластинку (КП – тсавится на пути не всех, а только центр. Лучей), держатель для кюветы с исследуемой жидкостью (ДсК), анализатор (А), окуляр (Ок – линзу для получения четкой картины). Вращением анализатора добиваются одинаковой освещенности всего поля зрения поляриметра. Это будет тогда, когда ось анализатора делит угол между поляризатором и «кварцем» пополам.

Сначала измеряется угол поворота фи для растворов известной  концентрации. До того как поставить  кювету с раствором в поляриметре добиваются одинаковой освещенности всего поля зрения, и по нониусу опред. Угол – положение анализатора фи1 (до 10ых долей гр). Затем ставят кювету и делают то же самое – опред. Фи2 для одинаковой освщенности всего поля зрения. Угол поворота находят как разность: φ = φ2 – φ1 (с учетом знака углов). Проделав такие измерения дл различных известных концентр., далее строят градуированный график φ = φ(С). Затем опред. Угол поворота для раствора с неизвестной концентрацией, по построенному графику находят неизвестную концентрацию. В результате измерений эксперемент. точки обычно не ложатся на прямую линию. Для построения графика следует по кажд. концетр. Опред. Угол вращения – затем вычислить его среднее значение и уже по этому среднему значению построить график φ = φ(С)

22.Дифракция света на живых клетках. Измерение размеров эритроцитов методом дифракции света.

Дифpакция - огибание светом пpепятствий. Дифракция тесно связана с явлением интерференции.    
Явление дифракции света объясняется: каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все вторичные источники когерентны (принцип Гюйгенса - Френеля).

Дифракция происходит в том случае, когда размеры  препятствий соизмеримы с длиной волны: L ~ Л.

Дифракционная решетка - оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Число штрихов у хороших дифракционных решеток доходит до нескольких тысяч на 1 мм.

Если ширина прозрачной щели (или отражающих полос) а, а ширина непрозрачных промежутков (или рассеивающих свет полос) b, то величина d = а + b называется периодом решетки.

Измерение размеров эритроцитов методом дифракции.  
Для исследования биологических объектов наиболее часто используется дифракционный метод.  
Одним из наиболее распространенных объектов дифрактометрического исследования являются красные клетки крови.  
ход исследования: Эридифрактометр предназначен для динамического контроля сдвиговой упругости живых эритроцитов (достаточно стандартной пробы крови из пальца)  в гидродинамическом контуре,  который моделирует круг кровообращения . Суспензию с концентрацией эритроцитов заливают в широкую буферную часть с открытой поверхностью.  Через нее же можно вводить свет,  добавлять и откачивать кислород,  а также применять иные воздействия,  например, тестировать реакцию на лекарственный препарат. Измерения проводятся в другой части контура, где луч зондирующего и весьма маломощного (менее 1  мВт)  лазера пересекает тонкую оптическую кювету -  плоский капилляр.  Используется основное свойство дифракции Фраунгофера  (в параллельных  лучах). Световой пучок, пересекающий плоскость с N случайно расположенными малыми дисками одинакового диаметра,  дает такую же систему концентрических колец,  как и  одиночный диск,  только яркость изображения в N  раз больше.  По нему сразу можно определить диаметр диска. Если диаметры дисков немного различаются  (что характерно для эритроцитов!),  то кольца немного размываются,  и с помощью фотометрирования можно определить распределение по размерам.  Когда диски овальные, но в плоскости ориентированы одинаково,  дифракционная картина состоит из системы овальных колец, развернутых на 90 градусов.

23. Тормозное рентгеновское излучение. Строение, принцип работы и характеристики рентгеновской трубки.

Тормозное рентгеновское излучение  (рентгеновские лучи)  с непрерывным энергетическим спектром - коротковолновое электромагнитное  (фотонное) излучение. Диапазон частот, 3⋅10 в 16÷3⋅10 в 19 Гц, диапазон длин волн 10 в -8 ÷ 10 в -12, м. Образуется при уменьшении кинетической энергии  (торможении,  рассеянии) быстрых заряженных частиц, например, при торможении в кулоновском поле ускоренных электронов. Существенно для легких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,  максимальная энергия равна начальной энергии частицы. 

Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор, предназначенный для генерации рентгеновского излучения. 
Излучающий элемент представляет собой вакуумный сосуд с тремя электродами: катодом, накал катода и анодом.

Схематическое изображение рентгеновской трубки. X — рентгеновские лучи, K — катод, А — анод (иногда называемый антикатодом), С — теплоотвод, U_h —напряжение накала катода, U_a — ускоряющее напряжение, W_in — впуск водяного охлаждения, W_out — выпуск водяного охлаждения.

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 также антикатодом). 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 (характеристическое излучение, частоты определяются законом Мозли:   где Z — атомный номер элемента анода, A и B — константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки).

24.Понятие о контрасте и контрастном рентгеновском изображении. Защита от рентгеновского излучения. Технический принцип рентгенографии и рентгеноскопии.

Качество рентгеновского снимка, с технической точки зрения, определяется оптической плотностью почернения, контрастностью и резкостью изображения.