ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ДВНЗ “ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ І.Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ”

 

 

 

 

 

Навчальна програма

 

З  БІОЛОГІЧНОЇ ФІЗИКИ

 

Кафедра медичної фізики діагностичного та лікувального обладнання

 

Спеціальність 7.110201 “Фармація”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тернопіль 2013

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА І СТРУКТУРА ДИСЦИПЛІНИ

Програма з медичної і біологічної фізики приведена у відповідність до нормативних документів МОН та МОЗ України щодо реалізації положень Болонської декларації в системі вищої медичної і фармацевтичної освіти. Згідно цим вимогам Програма з біологічної фізики для вищих медичних закладів освіти України ПІ – IV рівнів акредитації складена для спеціальності “Фармація” напряму підготовки “Фармація” відповідно до освітньо-кваліфікаційної характеристики (ОКХ) і освітньо-професійної програми (ОПП) підготовки фахівців, затвер­джених наказом МОН України від 29.07.2004 № 629 та навчального плану, затвердженого наказом МОЗ України від 07.12.2009 № 930.

Згідно навчального плану дисципліна “Біологічна фізика” вивчається на першому році навчання.

Програма структурована на модулі, змістові модулі, теми відповідно до “Рекомендацій щодо розроблення навчальних програм навчальних дисциплін” (наказ МОЗ України від 12.10.2004 р. №492).

Біологічна фізика як навчальна дисципліна:

•        інтегрується з такими дисциплінами як медична хімія, медична біологія та ін.;

•        закладає основи вивчення студентами фізіології, біохімії, біостатистики,  патофізіології, радіаційної медицини, гігієни та екології, офтальмології, оториноларингології та ін.

 

Організація навчального процесу здійснюється за кредитно-модульною системою відповідно до вимог Болонського процесу.

          Програма дисципліни структурована на модулі, до складу яких входять блоки змістових модулів. Обсяг навчального навантаження студентів описаний у кредитах ЕСТS – залікових кредитах, які зараховуються студентам при успішному засвоєнні ними відповідного модулю (залікового кредиту).

 

Програму дисципліни “Біологічна фізика” поділено на 2 модулі, які в свою чергу поділяються на 9 змістових модулів.

Модуль 1. Основи загальної біофізики

Змістові модулі:

1.    Елементи біомеханіки.

2.    Біофізичні основи мембранних процесів.

3.    Електричні і магнітні властивості тканин.

4.    Елементи хвильової оптики.

5.    Елементи квантової біофізики.

Модуль 2. Основи прикладної біофізики

Змістові модулі:

6.    Основи біореології та гемодинаміки.

7.   Елементи біофізики зору.

8. Медичне обладнання на основі дії іонізуючого випромінювання.

9 Обладнання клінічних лабораторій.

 

Кредитно-модульна система організації навчального процесу спонукає студентів систематично вчитися протягом навчального року.

Видами навчальної діяльності згідно з навчальним планом є: а) лекції, б) практичні заняття, в) самостійна робота студентів (СРС), індивідуальна самостійна робота студентів.

Теми лекційного курсу розкривають проблемні питання відповідних розділів біологічної фізики.

Лекційний курс дисципліни “Біологічна фізика” супроводжується лабораторно-практичними заняттями.

Лабораторний практикум дає студентам додаткові практичні навички в галузі медичної і біологічної фізики, зокрема при використанні віскозиметричних та оптичних методів у фармації, приладів дозиметричного радіаційного контролю тощо. На практичних заняттях студентам рекомендується записувати протоколи проведених досліджень, де формулювати мету дослідження, наводити коротко хід роботи, результати досліджень та висновки.

 

Засвоєння теми (поточний контроль) контролюється на лабораторно-практичних заняттях відповідно до конкретних цілей. Для цього використовуються такі засоби діагностики рівня підготовки студентів: розв’язування задач, комп’ютерні тести, проведення лабораторних досліджень з трактуванням та оцінкою їх результатів, контроль практичних навичок. Виконання і захист трьох контрольних розрахункових робіт забезпечує ефективний контроль засвоєння матеріалу, який винесено на самостійне вивчення.

Підсумковий контроль засвоєння модулів здійснюється по їх завершенню на підсумкових контрольних заняттях. Оцінка успішності студента з дисципліни є рейтинговою і виставляється за багатобальною шкалою з урахуванням оцінок засвоєння окремих модулів і має визначення за системою ECTS та шкалою, прийнятою в Україні.

Для тих студентів, які не склали підсумковий модульний контроль, по завершенню вивчення дисципліни передбачається термін для перескладання.

Опис навчального плану

з дисципліни “Біологічна фізика”

для студентів фармацевтичного факультету за спеціальністю “Фармація”

 

1 кредит ECTS – 36 год. Аудиторне навантаження – 44,4 %, СРС – 55,6%.

МЕТА ВИВЧЕННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

Згідно з вимогами ОКХ кінцевими цілями навчання дисципліни “Біологічна фізика” є:

–    пояснювати фізичні основи та біофізичні механізми дії зовнішніх чинників на системи організму людини;

–    пояснювати фізичні основи діагностичних і фізіотерапевтичних (лікувальних) методів, що застосовуються у медичній апаратурі;

–  трактувати загальні фізичні та біофізичні закономірності, що лежать в основі життєдіяльності людини.

Досягнення цих цілей дозволить студентам-медикам оволодіти фізичними і біофізичними, фізико-технічними і математичними знаннями та вміннями, які необхідні для безпосередньої підготовки провізора, а також для вивчення інших навчальних теоретичних і клі­нічних дисциплін у вищих медичних та фармацевтичних навчальних закладах.

ЗМІСТ ПРОГРАМИ

Модуль 1. Основи загальної біофізики

Змістовий модуль 1. Елементи біомеханіки.

Конкретні цілі:

•      Трактувати основні фізичні поняття та закони біомеханіки.

•      Трактувати механічні моделі в’язко-пружних властивостей біологічних тканин.

•      Визначати модуль Юнга біологічних тканин.

Тема 1. Предмет біофізики. Теоретичні і прикладні задачі біофізики та їх інтегративні зв’язки з фаховими фармацевтичними дисциплінами.

Тіло як біомеханічна система. Функціонально-анатомічні особливості опорно-рухового апарату тіла людини. Механічні властивості біологічних об’єктів: м’язів, кісток, судин, легеневої тканини. Ергометрія.

 

Змістовий модуль 2. Біофізичні основи мембранних процесів.

Конкретні цілі:

•      Аналізувати структурні елементи біологічних мембран їх фізичні та динамічні властивості.

•      Пояснювати механізми пасивного та активного транспорту речовин крізь мембранні структури клітин.

•      Трактувати рівняння Фіка, коефіцієнт проникності мембрани, швидкість дифузії, рівняння Нернста-Планка, електрохімічний потенціал, рівняння Теорелла.

•      Аналізувати молекулярну організацію активного транспорту на прикладі роботи Na⁺, К⁺– помпи.

•      Пояснювати іонну природу мембранного потенціалу спокою (рівноважний потенціал Нернста, дифузійний потенціал, потенціал Доннана, стаціонарний потенціал Гольдмана-Ходжкіна-Катца).

•      Трактувати механізм виникнення потенціалу дії, швидкість та особливості його поширення в аксонах.

 

Тема 2. Структура і функції біологічних мембран. Конформаційні процеси в мембранах.

Пасивний транспорт речовин. Шляхи проникнення розчинених речовин в клітину. Активний транспорт речовин.

Дифузійні, мембранні і фазові потенціали. Потенціал спокою. Потенціал дії. Поширення потенціалу дії. Зв’язок мембранних потенціалів з обміном речовин.

Цитоплазма як полімерна система. Роль фізіологічних станів компонент цитоплазми у виконанні біологічних функцій.

Змістовий модуль 3. Електричні і магнітні властивості тканин.

Конкретні цілі:

•      Пояснювати фізичні основи дії постійного і змінного електричного полів на організм людини та вирізняти фізіотерапевтичні (лікувальні) методики, що їх використовують.

•      Аналізувати еквівалентні електричні схеми біологічних тканин та крові,   дисперсії імпедансу біологічних тканин в нормі і при патології.

•      Зробити висновок про біофізичні механізми взаємодії електричного і магнітного полів з біологічними тканинами.

Тема 3. Електропровідність живих тканин. Дисперсія електропровідності у живих тканинах. Дія електричного струму на біосистеми. Електрокінетичні явища. Електрокінетичний потенціал. Електрофорез. Електроосмос. Магнітні властивості біосистем. Біомагнетизм. Магнітотерапія.

Змістовий модуль 4. Елементи хвильової оптики.

·       Знати будову і принцип роботи фотоелектроколориметра.

·       Знати будову і принцип роботи нефелометра.

·       Знати будову та  фізичні основи функціонування інтерферометра.

·       Вміти пояснити медичне застосування інтерференційного мікроскопа.

·       Знати будову, принцип роботи та фізичні основи функціонування поляриметра.

·       Знати будову, принцип роботи та фізичні основи функціонування спектроскопа.

 

Тема 4. Медична апаратура, робота якої базується на взаємодії світла з речовиною.

Призначення, будова і принцип роботи фотоелектроколориметра. Концентраційна колориметрія. Поглинання світла речовиною. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Будова і принцип роботи нефелометра. Розсіювання світла речовиною. Закон Релея.

Тема 5. Медичне обладнання, дія якого базується на інтерференції і дифракції світла.

Будова і принцип роботи інтерферометра. Інтерференційний мікроскоп. Когерентність світлових хвиль. Дифракція світла. Застосування інтерференційних оптичних явищ в медицині.

Тема 6. Медичне обладнання, дія якого базується на поляризації світла.

Призначення, будова і принцип роботи поляриметра. Поляризаційний мікроскоп. Поляризація світла при відбиванні та подвійному променезаломленні. Закон Малюса. Оптично активні речовини.

Тема 7. Медичне спектральне обладнання.

Будова та принцип роботи спектральних приладів.  Фотометр. Спектрофотометр. Флуоресцентний спектрофотометр. Спектроскоп. Гемоглобінометр. Фізичні основи їх функціонування та застосування в медицині.

 

Змістовий модуль 5. Елементи квантової біофізики.

Конкретні цілі:

•      Пояснювати квантово-механічну модель атома водню (енергетичні стани, квантові числа, принцип Паулі).

•      Трактувати основні види, властивості та застосування люмінесценції.

 

Тема 8. Енергетичні рівні атомів і молекул. Основні види і стадії фотобіологічних процесів. Поглинання світла. Люмінесценція. Хемілюмінесце-нція та її діагностичне значення. Міграція енергії.

 

Модуль 2. Основи прикладної біофізики

Змістовий модуль 6. Основи біореології та гемодинаміки.

Конкретні цілі:

•      Трактувати основні фізичні поняття та закони біореології та гемодинаміки.

•      Пояснювати явища поверхневого натягу та в’язкості рідин.

•      Демонструвати навички вимірювання коефіцієнтів поверхневого натягу і в’язкості рідин.

•      Пояснювати фізичні основи  методів вимірювання в’язкості крові та методів вимірювання тиску крові і швидкості кровообігу.

•      Трактувати газову емболію як фізичне явище.

Тема 9. Елементи біомеханіки серця. Основні гемодинамічні показники. Реологічні властивості крові. Особливості руху крові у судинній системі.

 

Змістовий модуль 7. Елементи біофізики зору.

Конкретні цілі:

•        Визначати оптичні характеристики ока та мікроскопа як центрованої оптичної системи.

•        Пояснювати фізичні основи явищ поглинання, розсіяння та дисперсії світла.

Тема 10. Оптична система ока. Побудова зображення на сітківці. Акомодація. Роздільна здатність ока. Недоліки оптичної системи ока та їх корекція. Поглинання світла сітківкою, папочками та колбочками. Фотохімічні механізми рецепції. Механізми генерації електричних полів у фоторецепторах. Основи фотометрії.

 

Змістовий модуль 8. Медичне обладнання на основі дії іонізуючого випромінювання.

Конкретні цілі:

·        Визначати оптичні характеристики ока та мікроскопа як центрованої оптичної системи

·        Трактувати фізичні механізми, що лежать в основі рефрактометрії та концентраційної поляриметрії;

·        Демонструвати навички роботи з рефрактометром і сахариметром;

·        Пояснювати фізичні основи явищ поглинання, розсіяння та дисперсії світла;

·        Пояснювати методи концентраційної колориметрії та нефелометрії.

Тема 11. Медичне обладнання на основі дії іонізуючого випромінювання.

 

Змістовий модуль 9. Обладнання клінічних лабораторій.

 

Конкретні цілі:

·     Знати основні структурні блоки апаратних комплексів клінічних лабораторій та схеми їх роботи.

·     Пояснювати фізичні принципи функціонування апаратури моніторингу життєвих функцій організму.

·     Вміти аналізувати вплив фізичних явищ різної природи на функціонування обладнання клінічних лабораторій.

 

Тема 12. Апаратні комплекси клінічних лабораторій та аналіз фізичних законів, на основі яких вони функціонують.

Газорідинний хроматограф. Гемометри. Проточний цитофлюориметр. Будова, принципи роботи та функціональне призначення. Оптичні та електричні принципи функціонування різних видів гемометрів (базові вимірювальні величини: відхилення променя та зміна електричного опору). Механічне розділення суміші на компоненти у клінічних аналізаторах. Ампліфікатор для проведення  полімеразної ланцюгової реакції.

Тема 13. Основні поняття про клінічні аналізатори. Їх класифікація та принципи функціонування.

Аналізатори різного функціонального призначення. Будова та принципи функціонування автоматичного клінічного аналізатора, морфологічного аналізатора, імуноферментного аналізатора, гематологічного аналізатора. Фізичні основи функціонування різних типів аналізаторів.

 

Тематичний план лекцій у модулі 1 – Основи загальної біофізики

 

Тематичний план лекцій у модулі 2 – Основи прикладної біофізики

 

Тематичний план практичних занять у модулі 1 – Основи загальної біофізики

 

Тематичний план практичних занять у модулі 2 – Основи прикладної біофізики

 

Тематичний план самостійної (індивідуальної) роботи студентів

у модулі 1 – Основи загальної біофізики

 

Тематичний план самостійної (індивідуальної) роботи студентів

у модулі 2 – Основи прикладної біофізики

 

 

Перелік практичних навичок,

внесених у матрикули практичних навичок