Презентация Биофизика и ее место в естествознании. Физическая сущность методов диагностики, применяемых в медицине и ветеринарии онлайн

Содержание слайда: Биофизика и ее место в естествознании. Физическая сущность методов диагностики, применяемых в медицине и ветеринарии: рентгенология, ультразвуковое исследование.

Содержание слайда: Живой организм – открытая, саморегулируемая, самовоспроизводящаяся и развивающаяся гетерогенная система, важнейшими функциональными веществами которой являются белки и нуклеиновые кислоты.

Содержание слайда: Термодинамические особенности живой материи Первый закон термодинамики: ΔQ=ΔU+W. Рубнер в начале XX века показал, что энергия (Е), поступающая в бактерии с пищей (определяемая в калориметрической бомбе) разделяется после потребления пищи на две части: 1)выделяющуюся в окружающую среду в виде тепла и энергии, содержащейся в продуктах жизнедеятельности (Q1); 2)запасаемую в клеточном материале (Q2). Сумма этих двух частей равна энергии поступающей пищи (Е=Q1+Q2). Аналогичные данные были получены для человека и животных.

Содержание слайда: Согласно II закону термодинамики: В изолированной системе не может уменьшаться энтропия, а все самопроизвольно идущие процессы идут в сторону уменьшения внутренней энергии и увеличения энтропии (неупорядоченности) В живых системах идет множество самопроизвольных процессов, но энтропия системы не увеличивается. Дело в том, что живая система – открытая система, обменивающаяся с окружающей средой веществом и энергией. Такая система стремится не к термодинамически равновесному состоянию, а к так называемому стационарному состоянию – динамическому равновесию, характеризующемуся минимальной диссипацией энтропии в окружающую среду.

Содержание слайда: Согласно второму закону термодинамики, невозможно при одной и той же температуре превратить тепловую энергию в механическую. То есть тепловая машина не может работать без холодильника. А где у живых систем холодильник? Где у них рабочее тело, совершающее работу при тепловом расширении? То есть живые системы не являются тепловыми машинами. Они не тепловую, а химическую энергию преобразуют в механическую.

Содержание слайда: Химические особенности живой материи В основе вещества, образованные легкими элементами: C, N, O, P, H, S. И основа большинства молекул – углеродный скелет. - С – С – С – С – С – С – С – Электронная структура молекулы углерода 2s22p2 способствует возможности образования длинных и разветвленных цепей С – С – С – С В подавляющем большинстве случаев атомы в органических молекулах связаны ковалентной связью. Поэтому эти вещества - неэлектролиты, не диссоциируют на ионы и сравнительно медленно взаимодействуют друг с другом. Поэтому в органической химии очень важны катализаторы. С:С С:Н Биологические катализаторы называются ферментами.

Содержание слайда: Структурные особенности живой материи В нуклеиновых кислотах закодирована информация о первичной структуре белка – последовательности аминокислот, связанных в цепь пептидными связями. Но белки образуют вторичные и третичные структуры за счет, главным образом, водородных связей. Глобулярные белки образуют четвертичную структуру. Белки могут выполнять свою функцию только, имея необходимую конформацию. Липиды в биологических мембранах образуют жидкокристаллическую структуру. Только благодаря ней биологическая мембрана может выполнять барьерную, матричную и другие функции.

Содержание слайда: Физические методы исследования и диагностики в биологии, медицине и ветеринарии. Физические методы диагностики призваны выявить структурные и функциональные нарушения в живой системе. Основные требования к физическим методам диагностики: 1.высокая чувствительность и специфичность; 2.неинвазивность, нетоксичность; 3.простота, дешевизна, доступность. Мы можем подразделить физические методы на структурные – выявляющие патологию структуры на макроуровне, и функциональные – обнаруживающие расстройство функции при отсутствии патологии структуры.

Содержание слайда: Электро-магнитные волны

Содержание слайда: Энергия кванта рентгеновского излучения выше разности энергий соседних уровней электронов валентных слоев атомов. Следовательно, такие кванты не поглощаются валентными электронами с переходом последних в более высокоэнергетическое состояние. При их взаимодействии с электронными оболочками атомов происходит: Фотопоглощение (фотоэффект); Рассеяние

Содержание слайда: Фотопоглощение: выбивание квантом ЭМИ электрона из вещества (вспомним формулу Эйнштейна:hν = Ав+ mvmax2/2. ) Рассеяние фотонов на электронах: Когерентное – без изменения длины волны. Комптоновское – с изменением длины волны. Следовательно, сильнее будут поглощать и рассеивать рентгеновское излучение те ткани, в состав которых входят элементы, наиболее эффективно рассеивающие рентгеновские кванты, а также имеющие низкий потенциал ионизации. Более плотные ткани также будут более эффективно поглощать и рассеивать.

Содержание слайда: При равной толщине слоя излучение сильнее всего поглощается (рассеивается) в костной ткани. Почти вдвое слабее оно задерживается в паренхиматозных органах, мышцах, жидких средах организма. Еще меньше поглощается оно в жировой клетчатке. И, наконец, весьма мало рентгеновское излучение задерживается газами (воздух в легких и желудке, газ в кишечнике). При равной толщине слоя излучение сильнее всего поглощается (рассеивается) в костной ткани. Почти вдвое слабее оно задерживается в паренхиматозных органах, мышцах, жидких средах организма. Еще меньше поглощается оно в жировой клетчатке. И, наконец, весьма мало рентгеновское излучение задерживается газами (воздух в легких и желудке, газ в кишечнике). Чем сильнее поглощает (рассеивает) исследуемый орган излучение, тем интенсивнее тень, которую оно отбрасывает на рентгеновский флуоресцентный экран и наоборот: чем больше лучей пройдет через орган, тем слабее его тень на экране.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Принципиальная схема рентгеновского исследования.

Содержание слайда: Достоинство рентгена: высокая проникающая способность. Недостатки: Слабая поглощающая способность мягких тканей, сложенных из легких элементов; Токсичность.

Содержание слайда: Токсичность рентгеновского воздействия, механизм токсичности. В основе токсичности рентгеновского излучения лежит тот факт, что рентгеновский квант высокоэнергетичен, способен выбивать электроны из вещества, образуя свободные радикалы. Но особенно значительно то, что рентгеновское излучение вызывает так называемый фотолиз воды. H2 O — H2 O + + e- Отрицательно заряженный электрон присоединяется к другой нейтральной молекуле воды, придавая ей отрицательный заряд:   e- + H2 O — H2 O-   Заряженные молекулы воды крайне нестойки и претерпевают дальнейшие изменения: Н2 О+ — Н+ + ОН●, а Н2 O- — Н ● + ОН- . ОН● - гидроксил-радикал обдадает крайне высокой окислительной активностью.

Содержание слайда: Токсичность рентгеновского воздействия, механизм токсичности. ОН● окисляет аминокислоты белков: ОН● + Prot ОН- + Prot + ОН● окисляет липиды: ОН● + LH L ● + H2O

Содержание слайда: Токсичность рентгеновского воздействия, механизм токсичности. В присутствии кислорода токсичность увеличивается: L ● +O2 LOO ● LOO ● + LH LOOH LOOH + Fe2+ Fe3+ + LO ● + OH- разветвление цепи LO ● + LH L ● + LOH L ● +O2 LOO ● LOO ● + LH LOOH L ● + L ● Р обрыв цепи LOO ● + LOO ● Р

Содержание слайда: Токсичность рентгеновского воздействия, механизм токсичности. L ● + L ● Р LOO ● + LOO ● Р Продукты взаимодействия липидных радикалов альдегидной и кетонной природы также являются токсичными: нарушают проницаемость клеточных мембран.

Содержание слайда: Токсичность рентгеновского воздействия, механизм токсичности. L ●, LO ●, LOO ●, ОН ● Эти радикалы обладают высоким окислительным потенциалом. Очевидно, что прежде всего будут окислены те соединения, которые обладают минимальным окислительным и максимальным восстановительным потенциалом. В живых тканях такими являются соединения, содержащие SH – группы. R-SH + OH ● R-S ● + OH- + H + R-S ● + R-S ● R-S-S-R По такому механизму инактивируются ферменты, структурные белки.

Содержание слайда: Токсичность рентгеновского воздействия, механизм токсичности. Пути защиты от радиационного поражения: 1) снизить содержание кислорода; 2) предохранить SH – группы.

Содержание слайда: Если заменить ЭМИ на звуковые волны. Ультразвук Звук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и расширения вещества. Звуковые волны, в том числе и ультразвуковые, характеризуются периодом колебания — временем, за которое молекула (частица) совершает одно полное колебание; частотой — числом колебаний в единицу времени; длиной — расстоянием между точками одной фазы и скоростью распространения, которая зависит главным образом от упругости и плотности среды.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Воздействие ультразвука на ткани и организм Разогрев объекта; 2. На расстояниях, равных половине длины волны, могут возникать разности давлений от единиц до десятков атмосфер. Размер клеток человека в среднем: 20-40 мкм. Длина волны применяемого в диагностике УЗ: 100-1000 мкм. Более коротковолновый ультразвук может повреждать клетки.

Содержание слайда: Магнитная резонансная томография

Содержание слайда:

Содержание слайда: