Биомедицинские технические системы (12.04.04 Биотехнические системы и технологии), страница 2

Эффект Ком птона, фотоэффект, рождение и уничтожение электронпозитронных пар, рентгеиолюминес цен ция. Ослабление ионизирующих излучений при прохождении через среду, Вторичные физические эффекты. Физико-химические эффекты. Прямое и непрямое действие. Радиолиз воды. Действие на ДИК: повреждение нуклеотидов, одионитевые и двухнитевые разрывы. Действие на белки, липнды и углеводы. Действие ИИ на клеточный метаболизм. Генетические и соматические эффекты. Основные стадии радиационного поражения. Сравнительная радиочувствительность различных структур организма, Действие радиопротекторов н радиосенснбилизаторов. Репаратнвные процессы.

Биологическое действие малых доз ИИ. Стохастические и детерминированные эффекты. Принципы количеств~иной радиобиологии: принцип попадания, концепция мишени„ принцип усилителя. Количественные критерии оценки стохастического риска.

Фотобиология и фотомедицина. Взаимодействие излученкя оптического диапазона е биообъектамн. Классификация фотобиологических процессов. Тцпы физиологических реакций: энергетические, информационные, биосинтетические. Типы деструктивно-модифицирующих процессов: патофизиологические, мутагенные, цнтотоксические. Основные стадии фотобиопроцессов: фотофизическая, фотохимическая, фото биологическая. Основные механизмы передачи энергии при переходах между 4 синглетными н триплетными состояниями. Распределение поглощенной биообъектом энергии.

Основные каналы преобразования поглощенной энергии (излучательиые и безьилучательные). Квантовая эффективность преобразования энергии по каналам. Принцип Франка-Кондона. Характеристики возбуждаемой флуоресценцин. Спектр биологического действия. Элементарные фотохимические реакции: фотодиссоциация, фотоизомернзация, фотодимеризация, фотосенсибилизация, фотоокисление, фотоионизациян др. Квантовый выход реакции. Оптические свойства различных бнотканей. Основные поглощающие компоненты. Типы пигментов. Глубина проникновения излучения в биоткань.

Особенности распространении излучения в мутных средах. Оптические свойства кожи. Действие УФ излучения на биообъекты, особенности воздействия излучения УФ-А„УФВ и УФ-С поддиапазопов. Правило Бунзена-Роска. Механизмы действия УФ излучения на молекулярном уровне, особенности действия иа ДНК, белки и липиды. Основные системные эффекты: инактивация, накопление витаминов, эритемное действие, мутагенез, канцерогенез. Озонная проблема.

Бактерицидное действие УФ излучения. Особенности взаимодействия с биообъеитами излучения видимого диапазона. Фотосенсибилизация, Эндоге нные и экзогенные сенсибилизаторы. Принципы фотодинамической терапии (ФДТ). Гипотезы механизмов фотодинамического воздействия, Физиологические реакции с участием бнлирубнна, альбумина, гемоглобина. Светокислородный механизм. Фотосинтез.

Свойства пигментов хлорофилла и каротиноидов. Основные стадии фотосинтеза. Спектр биологического действия. Фоторегуляторные системы. Фототаксис, фотокинез, фоторецепция. Механизм зрения (преобразования световой энергии в энергию нервных импульсов). Монохроматическое и цветное зрение, дневное и сумеречное зрение, Адаптация зрения. Понятие о биомолекулярной электронике. Перспективы создания биочипов, биосенсоров и биоЭВМ на основе биофототехннческих устройств.

Свойства ИК излучения. Понятие теплового излучения, Абсолютно черное тело (АЧТ). Законы излучения АЧТ. «Серые» тела, коэффициент «серости» для различных биоткаией и органов. Основные механизмы действия ИК излучения на биообъекты. Тепловая рецепция. Теплообмен организма с внешней средой, тепловой баланс, терморегуляция. Тепловые параметры живого организма: температура тела, теплопродукция, теплоотдача. Тепловые биологические эффекты при нагревании биоткаии: денатурация„коагуляция, деструкция.

Использование ионизирующих н неиоиизирующих излучений в медицине. Основы медицинской акустики. Медицинские применения ИИ. Рентгенодиагностика. Типовая измерительная схема. Способы уменьшения дозовых нагрузок, Усилители рентгеновского изображения. Принципы рентгеновской компьютерной томографии.

Радионзотопная диагностика. Понятие о позитронно-эмиссионной томографии. Лучевая терапия и ее задачи в терминах теории оптимального управления. Естественные и искусственные источники оптического излучения. Свойства солнечного излучения. Гелиотерапия. Свето- н лазеротерапия. Гнпертермия. Лазерная хирургия. Медицинское применение ФДТ. Лазерная флуоресцентная диагностика в медицине (микроспектрофлуориметрия, проточная флуориметрия рассеяния, флуоресцентный спектральный анализ). Принципы ИК терапии. Методы контроля и измерения тепловых характеристик биообъектов. Принципы тепловидения.

Звуковые методы исследования в клинике. УЗ-локация, диагностика и исследования. УЗ физиотерапия. Безопасность применения. Основные свойства биосигналов. Общая классификация сигналов: детерминированные и случайные сигналы; аналоговые, дискретные, квантованиые и цифровые сигналы. Классификация сигналов медикобиологнческого происхождения и их основные характеристики. 5 Методы анализа детерминированных сигналов. Представление медико-биологических сигналов (МБС) в аиде суммы ряда элементарных функций.

Гармонический анализ периодических МБС, Свойства коэффициентов ряда Фурье. Спектры простейших периодических сигналов. Энергетические характеристики периодических МБС. Гармонический анализ непериодических сигналов, прямое н обратное преобразование Фурье, спектральная плотность сигнала. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики периодических МБС. Основные положения теории спектров, операции над спектрами. Соотношение между эффективной шириной спектра и длительностью сигнала. Теорема отсчетов (теорема Котельникова), постановка задачи и вывод основных соотношений. Ряд Котельникова. Теорема отсчетов в частотной области. Представление МБС с помощью преобразования Лапласа, Методы анализа случайных МБС.

Физическая природа случайных МБС. Ковариационная функция случайного сигнала. Понятие стационарности и эргоднчности. Взаимосвязь основных характеристик случайных сигналов. Случайный сигнал с нормальным законом распределения плотности вероятности (Гауссовский процесс). Двумерная плотность вероятности и энергетический спектр случайного процесса. Связь ковариациониой функции случайного сигнала с его энергетическим спектром, теорема Винера-Хин чина, Взаимная корреляционная функция и взаимная спектральная плотность двух случайных процессов, основные соотношения Методы аналоговой фпльтрацпн МБС.

Анализ прохождения сигналов через линейные частотно-избирательные цепи с помощью преобразования Фурье и преобразования Лапласа. Цифровая фильтрация МБС. Характеристики дискретных и цифровых сигналов, методы дискретизации, спектр и изображение по Лапласу дискретного сигнала. Дискретизация во временной и частотной областях. Определение дискретного преобразования Фурье (ДПФ), основные свойства ДПФ; обратное ДПФ (ОДПФ). Основные соотношения, выполняемые с ДПФ и ОДПФ. Быстрое преобразование Фурье (БПФ).

Эффективность БПФ. Алгоритмы реализации. Алгоритмы ДПФ с прореживанием по времени и по частоте. Принципы цифровой фильтрации сигналов. Системная функция и импульсная характеристика цифрового фильтра. Понятие трансверсальных н рекурсивных ЦФ. Использование преобразования Лапласа для анализа прохождения дискретных сигналов через ЦФ. Системные функции трансверсальных и рекурсивных ЦФ. Основные понятия 7;преобразования сигналов. Прямое и обратное Ж- преобразования. Использование 7.-преобразования для определения передаточных характеристик ЦФ. Цифровые фильтры общего вида.

Формы реализации цифровых фильтров общего вида: каноническая, каскадная, параллельная. Устойчивость цифровых фильтров. Применение цифровой фильтрации для сглаживания цифровых сигналов. Методы анализа медико-биологпческой информации. Структура электрокардиографического сигнала. Основные методы анализа ЭКГ-сигнала во временной и частотной областях. Автоматизированный анализ ЭКГ. Современные проблемы электрокардиографии. Структура электроэнцефалографического сигнала.

Основные параметры ЭЭГ. Частотный, корреляционный, спектральный и фазочастотный методы анализа ЭЭГ- сигнала. Структура реографического сигнала. Основные методы регистрации и параметры реограмм. Современные особенности построения импедансных измерительных преобразователей. Автоматизированная обработка и анализ электрокардиограмм, электроэнцефалограмм, электромиограмм, спирограмм и других биоэлектрических сигналов. Методы нсследовацна основных органов н систем человек».

Инструментальные методы исследования болезней органов кровообращения. Электрокардиография: сущность метода, техника снятия, нагрузочные тесты, расшифровка ЭКГ при различных заболеваниях. Эхокардиография: принципы работы эхокардиографа, значение Эхо-КГ в диагностике, Методы лечения кардиологических заболеваний (применение стентирования, аорто- коронарного шунтирования, применение искусственных клапанов сердца). б импедансной Структурная Инструментальные методы исследования органов дыхания: компьютерная томография, исследование функции внешнего дыхания. Методы исследования нервной системы. Методы исследования болезней органов пищеварения: рентгеноскопия желудка и кишечника, эзофагогастроскопия, ультразвуковое исследование органов брюшной полости, Методы исследования болезней органов выделения: ультразвуковое исследование почек„ сцинтнграфня.

Методы исследования обмена веществ и энергии в организме человека. Методы исследования физиологических свойств анализаторов человека. Методы исследования функций центральной нервной системы человека. Методы исследования суставов. Дифференциальная диагностика артритов (ревматоидного, подагрического, псориатического и других) Методы исследования болезней эндокринной системы.