Задание № 11. Элементы биомеханики.

Лабораторная работа: «Определение модуля упругости кости по изгибу»

Ответить на вопросы:

1. Что такое деформация твердого тела? Упругая и пластическая деформация? Перечислите основные виды деформа­ций твердых тел.

2. Что такое механическое напряжение?

3. Закон Гука для различных видов деформации. Физический смысл модуля упругости.

4. Диаграмма растяжения, пределы пропорциональности, упругости, текучести, прочности

5. Методика определения модуля упругости кости в данной лабораторной работе.

Решить задачи:

1. Подвешенное сухожилие длиной 9 см и диаметром 6 мм под действием груза массой 31,4 кг удлиняется на 1 мм. Определить модуль упругости сухожилия.

2. Мышца длиной 5 см и диаметром 4 мм сократилась на 1 мм. Какая при этом была совершена работа? Модуль Юнга для мышечной ткани считать равным 10⁷ Па.

3. Определить силу, необходимую для удлинения сухожилия сечением
4 мм² на 2% от его первоначальной длины. Модуль Юнга для сухожилия считать равным 10⁹ Па.

Литература:

1. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика.

2. Ф.К.Горский, Н.М.Сакевич. Физический практикум с элементами электроники. Лабораторные работы №№ 4, 5.

3. И.А.Эссаулова и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. Лабораторная работа № 17.

Задание № 12. Семинар по теме "Биоакустика"

Ответить на вопросы:

1. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение. Выражения для смещения.

2. Затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания.

3. Вынужденные колебания. Резонанс.

4. Энергия гармонического колебания. Сложение гармонических колебаний с одинаковыми и разными частотами.

5. Разложение колебаний в гармонический спектр. Теорема Фурье. Применение гармонического анализа для обработки диагностических данных.

6. Волны в упругой среде (продольные и поперечные). Уравнение волны, поток энергии волны, интенсивность.

7. Природа звука. Скорость звука. Классификация звуков (тоны, шумы).  

8. Физические и физиологические характеристики звука (частота, интенсивность, спектральный состав, высота, громкость, тембр).

9.  Диаграмма слышимости (порог слышимости, порог болевого ощущения, область речи). Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности и уровни громкости звука, связь между ними и единицы измерения.

10. Отражение и поглощение акустических волн, акустический импеданс,

11. Коэффициент отражения акустических волн, показатель поглощения и его зависимость от час­тоты акустических волн.

12. Ультразвук. Получение ультразвука.

13. Применение ультразвука в диагностике. Методы получения изображений органов с помощью ультразвука (режимы диагностики А, В и М).Ультразвуковая томография.

14. Физические механизмы взаимодействия ультразвука с веществом. Те­рапевтическое применение ультразвука. Лекарственный фонофорез.  

15. Применение ультразвука в хирургии.

Решить задачи:

1. Интенсивность звука частотой 5 кГц равна 10^-9 Вт/м². Определить уровни интенсивности и громкости этого звука.

2. Уровень интенсивности звука от некоторого источника равен 60 дб. Чему равен суммарный уровень интенсивности звука от десяти таких ис­точников звука при их одновременном действии?

3. Уровень громкости звука частотой 200 Гц после его прохождения че­рез стенку понизился от 100 до 20 фон. Во сколько раз уменьшилась ин­тенсивность звука?

4. Ультразвуковая волна из воздуха проходит в воду перпендикулярно поверхности воды. Какая доля от падающей ультразвуковой энергии расп­ространяется в воде? Скорость распространения акустических волн в воде
1500 м/с, плотность воздуха 1,29 кг/м³.

5. Определите коэффициент отражения ультразвуковой волны на границе раздела мышца – кость. Считайте плотность кости 2 г/см³, мышцы – 1,2 г/см³. Примите скорость распространения акустических волн в кости рав­ной 4км/с, в мышце – 1,6 км/с.

6. Определите глубину нахождения инородного тела в мышечной ткани, если при ультразвуковой локации зафиксировано появление отраженного ультразвукового импульса через 20 мкс. Скорость ультразвука в мышечной ткани принять
1500 м/с.

7. Почему затруднена ультразвуковая диагностика состояния некоторых органов? Каких? Почему при ультразвуковом исследовании мочевого пузыря он должен быть заполнен жидкостью?

8. Для ультразвука частотой 3 МГц показатель его поглощения в мышеч­ной ткани равен 0,7 см^-1. При какой толщине ткани интенсивность уль­тразвука уменьшается вдвое?

9. Для частоты 3 МГц показатель поглощения ультразвука равен 0,7 см^-1, а для частоты 10 МГц - 7 см^-1. Какую частоту предпочтительно ис­пользовать для ультразвукового исследования щитовидной железы, а какую - для исследования печени? Почему?

10. Почему отличается механизм фармакотерапевтического действия од­них и тех же лекарственных веществ, вводимых с помощью инъекций и фо­нофореза?

Литература:

1. Г.К.Ильич. Колебания и волны, акустика, гемодинамика.

2. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика.

Задание № 13. Лабораторная работа: "Определение спектральной чувствительности уха на пороге слышимости"

Ответить на вопросы:

1.  Природа звука. Скорость звука. Классификация звуков (тоны, шумы).  

2. Физические и физиологические характеристики звука (частота, интенсивность, спектральный состав, высота, громкость, тембр).

3. Диаграмма слышимости (порог слышимости, порог болевого ощущения, область речи).

4. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности и уровни громкости звука, связь между ними и единицы измерения.

5. Звуковые методы исследования в клинике. Аускультация и перкуссия. Фонокардиография. Аудиометрия.

6. Методика определения порога слышимости (спектральной характеристики уха на пороге слышимости)

Литература:

1. Г.К.Ильич. Колебания и волны, акустика, гемодинамика.

2. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика.

3. Ф.К.Горский, Н.М.Сакевич. Физический практикум с элементами электроники. Лабораторная работа № 7.