Физические методы в диагностике и терапии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Физический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор СГУ по учебнометодической работе
________________Е.Г. Елина
"__" ________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ И
ТЕРАПИИ
Направление подготовки
011200 Физика
Профиль подготовки
Медицинская фотоника
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов, 2011 г.
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Физические методы в медицинской
диагностике и терапии»
являются: знакомство студентов с различными методами, используемыми в
медицинской диагностике и терапии, в том числе оптическими,
биофизическими,
рентгеновскими,
магнетохимическими
и
оптоакустическими, резонансными и другими; получение высшего
профессионально профилированного образования в области медицинской
фотоники, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере
деятельности в РФ и за рубежом, обладать универсальными и предметно
специализированными компетенциями, способствующими его социальной
мобильности,
востребованности
на
рынке
труда
и
успешной
профессиональной карьере.
2.Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Физические методы в медицинской диагностике и терапии»
относится к дисциплинам общенаучного цикла М1, курс М1.B.3, читается в
семестре 3. Форма итоговой аттестации — зачет.
Изучение дисциплины «Физические методы в медицинской диагностике и
терапии» взаимосвязано и взаимодополняется курсами «Оптика биотканей»,
«Спектральные методы в медицинской диагностике», «Методы определения
спектральных параметров биологических сред», «Интерференционные
методы в анализе биологических сред», «Основы оптической биопсии»,
«Методы медицинской томографии», «Методы фототермической и
фотодинамической терапии», читаемых в 1, 2 и 3 семестрах.
Студенты должны иметь навыки самостоятельной работы с учебными
пособиями и монографической литературой.
Полученные в результате освоения данной дисциплины знания и навыки
могут быть непосредственно использованы обучаемым при выполнении
аттестационной работы магистра и в последующей профессиональной
деятельности.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины «Физические методы в медицинской диагностике и
терапии»
В результате освоения дисциплины «Физические методы в медицинской
диагностике и терапии» должны формироваться в определенной части
следующие компетенции:
2
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
общекультурные:
способность использовать углублённые знания правовых и этических норм
при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при
разработке и осуществлении социально-значимых проектов (ОК-4);
общепрофессиональные:
способность свободно владеть разделами физики, необходимыми для
решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем
подготовки) (ПК-6);
способность проводить свою профессиональную деятельности с учетом
социальных, этических и природоохранных аспектов (ПК-8).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
•Знать: физические принципы, положенные в основу методов медицинской
диагностики и терапии; правовые и этические нормы при проведении
диагностических и терапевтических манипуляций, клинических испытаний.
•Уметь: описывать и анализировать основные методы исследования
биообъектов и воздействия на них; понимать результаты и последствия этих
воздействий.
•Владеть: навыками работы на сложном оптическом оборудовании,
предназначенному для проведения исследований на биообъектах; поиска
литературы и самостоятельной подготовки реферата на заданную тему.
4. Структура и содержание дисциплины «Физические методы в
медицинской диагностике и терапии»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы 72 часа,
включая 12 часов лекций, 12 часов практической работы и 48 часов на
самостоятельную работу.
4.1. Структура дисциплины
№
п/п
1
Раздел
дисциплины
Введение.
Классификация
физических
методов
Семестр
Неделя
семестра
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную работу
студентов и
трудоемкость (в часах)
3
1
Л
(2)
ПР
(2)
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям
семестра)
Формы
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
СР
(8)
3
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
2
3
4
5
6
13
исследования.
Методы
исследования
крови и
биожидкостей.
Оптические
методы
диагностики.
Ультразвуковые
и акустические
методы
диагностики.
Рентгеновские,
магнетохимичес
кие,
электрооптическ
ие и
резонансные
методы
диагностики.
Современные
методы терапии.
3
2
Л
(2)
ПР
(2)
СР
(8)
Отчет по ПР
3
3
Л
(2)
ПР
(2)
СР
(8)
Отчет по ПР
3
4
Л
(2)
ПР
(2)
СР
(8)
Отчет по ПР
3
5
Л
(2)
ПР
(2)
СР
(8)
Отчет по ПР
3
6
Л
(2)
Л
(12)
ПР
(2)
ПР
(12)
СР
(8)
СР
(48)
Отчет по ПР,
ПР-4
УО-3
Итого
4.2. Содержание дисциплины
1. Введение. Классификация физических методов исследования. Введение.
Классификация физических методов исследования. Методы измерения
температуры и электрических потенциалов. Лабораторные методы
исследований.
2. Методы исследования крови и биожидкостей. Методы измерения вязкости
крови. Седиментация. Измерение рН биожидкостей. Измерение давления
крови. Диагностический кинокс. Методы измерения скорости кровотока.
3. Оптические методы диагностики. Спектроскопия. Оптическая томография.
Оптическая микроскопия. Фотосенсорные методы.
4. Ультразвуковые и акустические методы диагностики. Понятие
ультразвука. УЗИ. Акустооптическая и оптоакустическая томографии.
5. Рентгеновские, магнетохимические, электрооптические и резонансные
методы
диагностики.
Преобразование
Фурье.
Рентгеновская
кристаллография белков. Рассеяние рентгеновских лучей. Рентгеновская
диагностика. Релеевское рассеяние и эффект Керра. Эффект Фарадея и
магнитный круговой дихроизм. Метод ядерного магнитного резонанса.
Метод электронного парамагнитного резонанса.
6. Современные методы терапии. Массаж и тепловые методы воздействия.
4
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
Оптические, ультразвуковые, электрические и магнитные методы терапии.
Фотодинамическая и фототермическая терапия. Перспективы развития
физических методов диагностики и терапии.
Практические работы
1. Практическая работа №1 (к разделу 2 Методы исследования крови и
биожидкостей)
Исследование микроциркуляции крови методом анализа контраста
динамических спеклов (LASCA).
2. Практическая работа №2 (к разделу 3 Оптические методы диагностики)
Определение
оптических
параметров
кожи
методом
спектрофотометрии.
3. Практическая работа №3 (к разделу 3 Оптические методы диагностики)
Исследование структуры биотканей методом оптической когерентной
томографии.
4. Практическая работа №4 (к разделу 6. Современные методы терапии)
Фотодинамический гемолиз.
5. Образовательные технологии
При реализации дисциплины «Физические методы в медицинской
диагностике и терапии» используются следующие виды учебных занятий:
лекции, практические занятия, консультации, самостоятельная работа.
В рамках лекционных занятий предусмотрено использование
мультимедийных средств.
В рамках практических занятий предусмотрено выполнение
практических работ, анализ и обсуждение результатов, устный отчет и
консультации по подготовке рефератов.
Самостоятельная работа включает поиск информации в библиотеке и
через Интернет для подготовки рефератов на темы, предложенные для
самостоятельного изучения.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа
студентов
должна
включать:
изучение
теоретического материала по конспектам лекций, рекомендованным учебным
5
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
пособиям и монографической литературе, справочным источникам;
самостоятельное изучение некоторых теоретических вопросов программы
курса, не рассмотренных на лекциях и подготовка рефератов на
предложенные темы. Контроль выполнения осуществляется на последнем
занятии.
Темы рефератов:
1. Оптическое просветление биотканей. Применение в диагностике, терапии
и хирургии.
2. Оптическая биопсия.
3. Неинвазивные оптические методы измерения глюкозы в крови.
4. Ультразвуковые исследования в медицине
5. Компьютерная томография.
6. Фотосенсоры.
7. Рентгеновское излучение в медицине.
8. Использование наночастиц в диагностике.
9. Использование низкоинтенсивных и высокоинтенсивных лазеров и
светодиодов в медицине.
10. Фототерапия рака.
Учебно-методическое обеспечение для подготовки рефератов:
1. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем - М.: Техносфера,
2005 - 256 с.
2. Оптическая биомедицинская диагностика в 2 т. / под ред. В.В. Тучина М.: Физматлит, 2007.
3. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских
исследованиях – М.: Физматлит, 2010, 488 с.
4. Хилл К., Бэмбер Дж., Хаар Г. Ультразвук в медицине. Физические основы
применения – М.: Физматлит, 2008.
5. Степанов Е.В. Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекулбиомаркеров – М.: Физматлит, 2009.
6. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) –
М.: Физматлит, 2004.
7. Пантелеев В.Г., Егорова О.В., Клыкова Е.И. Компьютерная микроскопия
– М.: Техносфера, 2005.
8. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. Пер. с англ. – М.:
Техносфера, 2005.
9. Хлебцов Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным
резонансом // Квантовая Электроника, Т. 38, № 6, С. 504-529, 2008.
6
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
Вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины:
1. Провести классификацию физических методов исследования биообъектов.
2. Каковы методы измерения температуры и электрических потенциалов?
3. Что относится к лабораторным методам исследования?
4. Что такое рН и методы его измерения.
5. Принципы измерения давления крови.
6. Как проводится мониторинг скорости кровотока и лимфотока с помощью
лазерного излучения?
7. В чем состоит допплеровский метод измерения скорости кровотока?
8. Описать физические методы исследования крови и биожидкостей.
9. Принципиальная схема диагностического кинокса.
10. Какие оптические свойства биотканей являются фундаментальными?
11. Типы спектрофотометрических измерений.
12. Охарактеризовать базовые компоненты спектрометра.
13. Каковы принципы работы лазера?
14. Охарактеризовать основные особенности лазерного излучения.
15. Описать методы измерения оптических параметров биотканей с
помощью интегрирующей сферы.
16. Что относится к оптическим параметрам биотканей? Каковы методы их
измерения?
17. Какие существуют возможности изменять оптические свойства
биотканей?
18. Принципы действия оптических когерентных томографов.
19. Что такое оптическая проекционная томография?
20. Методы оптической микроскопии.
21. В чем состоит принцип действия конфокальной микроскопии?
22. Типы многофотонной микроскопии.
23. Что такое нелинейная микроскопия?
24. Особенности поляризационной микроскопии.
25. Описать метод ультрамикроскопии.
26. Где используется микроскопия селективного планарного освещения?
27. Фотосенсорные методы.
28. Понятие ультразвука.
29. Принципы акустооптической томографии.
30. Что такое оптоакустика?
31. Инфракрасные спектры и комбинационное рассеяние света.
32. Рентгеновские методы исследования.
33. Как происходит рассеяние рентгеновских лучей?
34. Описать
магнетохимические
и
электрооптические
методы
исследования.
35. В чем состоит метод ЯМР?
36. Что изучается с помощью метода ЭПР?
7
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
37.
38.
39.
40.
На чем основано терапевтическое действие массажа?
Электрические и магнитные методы терапии.
Как проводится фотодинамическая терапия опухолей?
В чем состоит бактерицидное действие света?
7.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
дисциплины «Физические методы в медицинской диагностике и терапии»
а) основная литература:
1. Оптическая биомедицинская диагностика в 2 т. / под ред. В.В. Тучина М.: Физматлит, 2007.
2. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских
исследованиях – М.: Физматлит, 2010, 488 с.
б) дополнительная литература:
1. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем - М.: Техносфера,
2005 - 256 с.
2. Гладкова Н.Д., Сергеев А.М. Руководство по оптической когерентной
томографии – М.: Физматлит, 2007.
3. Хилл К., Бэмбер Дж., Хаар Г. Ультразвук в медицине. Физические основы
применения – М.: Физматлит, 2008.
4. Тигранян Р.Э. Вопросы электромагнитобиологии – М.: Физматлит,
2010.
5. Давид Р. Введение в биофизику - М.: Мир, 1982, 208 с.
6. Пантелеев В.Г., Егорова О.В., Клыкова Е.И. Компьютерная микроскопия
– М.: Техносфера, 2005.
7. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. Пер. с англ. – М.:
Техносфера, 2005.
8. Шмидт В., Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. Пер. с
англ. – М.: Техносфера, 2007.
9. Зимняков Д.А., Тучин В.В. Оптическая томография тканей // Квант.
Электр., Т. 32, № 10, С. 849-867, 2002.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Шендрик А.Н. Инструментальные методы исследования в биохимии /
http://www.donnu.edu.ua/chem/student/methodic/phys_methods/index.html#0
2. Физическая энциклопедия http://dic.academic.ru/contents.nsf/enc_physics
8
Физические методы в медицинской диагностике и терапии
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Физические
методы в медицинской диагностике и терапии»:
1. Мультимедиа-проектор
2. Ноутбук
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению и профилю
подготовки _Физика, Медицинская фотоника.
Автор: доцент кафедры оптики и биофотоники
к.ф.-м.н.
Э.А. Генина
Программа одобрена на заседании кафедры оптики и биофотоники СГУ
от _14 января_2011_года, протокол № _1/11_.
Подписи:
Зав. кафедрой
д.ф.-м.н. проф. В.В. Тучин
Декан факультета
(факультет, где разрабатывалась
программа)
д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин
Декан факультета
(факультет, где реализуется
программа)
д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин
9