Мастер класс Тема: «ФИЗИКА В МЕДИЦИНЕ»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ                                СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ                                                                                                                                                                          «КУПИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Мастер класса

Тема: «ФИЗИКА В МЕДИЦИНЕ»

Купино

2016

Цели:

•         Образовательные:  формирование умений по проведению аналогий между ранее известным и новым материалом, формирование умений осуществлять расширенный поиск информации с использованием ресурсов библиотек и интернета, формирование умений записывать, фиксировать информацию с помощью инструментов ИКТ.

•         Развивающие: развивать познавательный интерес, умение выделять главное, обобщать, логически излагать свои мысли, умение графически оформлять текст.

•         Воспитательные: формировать умение работать в коллективе, адекватно оценивать свои знания, возможности; создать условия для формирования познавательного интереса к  предмету физика.

Ход занятия.

Преподаватель: «Все своё ношу с собой» - сказал греческий философ Биант, подчеркивая, что главное богатство человека – он сам, его здоровье. На протяжении веков люди вырабатывали правила оптимального поведения, следуя которым можно с наибольшей эффективностью поддерживать здоровье тела и духа. Здоровье каждого человека является не только личным делом, но и главной общественной ценностью.

В настоящее время стало больше возможностей для укрепления и поддержки здоровья населения России, благодаря реализации приоритетного национального проекта « Здоровья». Для страны, которая ориентируется на инновационный путь развития, жизненно важно находить не только новые методы лечения различных заболеваний, но и развивать современные методы диагностики по предупреждению и выявлению заболеваний. Для этого в учреждения здравоохранения поступает новое медицинское оборудование, внедряются инновационные методы диагностики и лечения заболеваний. Вновь население России стало проходить диспансеризацию.

Первое выступление: Ультразвук в медицине

Ультразвук — это механические колебания с частотой более 20 000 герц. Ультразвук часто называют дробящим звуком. С его помощью можно, например, «смешать» масло с водой и образовать из этих двух несмешивающихся в обычных условиях жидкостей эмульсию. Эта способность ультразвука дробить и измельчать различные вещества нашла применение в фармакологии — для приготовления смесей из лекарственных веществ и в терапии — для разрыхления тканей и дробления некоторых видов почечных камней. Нашел применение ультразвук и в хирургии. С его помощью производится безосколочная резка и сварка костей.

А благодаря способности ультразвука убивать микробы, бактерии, инфузории, головастиков и даже маленьких рыбок его стали применять для стерилизации хирургических инструментов, различных лекарственных веществ и для ингаляции.

Известно, что ультразвук отражается от различных препятствий. Это его свойство было использовано при создании эхолота — прибора для измерения глубины моря под днищем корабля. А в последние годы благодаря созданию очень чувствительных приборов, способных фиксировать отраженные различными тканями организма слабые ультразвуковые сигналы, возникла ультразвуковая биолокация. Сегодня ультразвуковая биолокация позволяет обнаружить опухоли и различные инородные тела (кусочки стекла или дерева) в тканях человека. Ультразвуковое исследование (УЗИ) позволяет «увидеть» песок или камни в почках и в желчном пузыре, зародыш в материнской утробе и даже определить пол будущего ребенка.

Конечно, перспективы, открываемые УЗИ, очень заманчивы. Кому же из будущих родителей не захочется «взглянуть» на своего ребеночка? Но, оказывается, воздействие ультразвукового излучения на биологические объекты пока еще до конца не изучено. А некоторые биологи сегодня даже считают, что УЗИ вызывает стресс у зародыша.

Второе выступление: Оптические приборы в медицине

Сегодня медики широко применяют в своей практике различные оптические приборы. Это и различные источники света, и линзы, и призмы, и микроскопы, и световоды, и лазеры и т. п.

Микроскоп уже в конце XVII в. позволил исследователям заглянуть в микромир, увидеть и изучить жизнь клетки и простейших организмов, ис-следовать строение крови, тканей и т. д. И сегодня оптические микроскопы, дающие увеличение изображения от 15 до 1000 раз, являются основными приборами биологов и медиков, исследующих микромир.

Применение оптических приборов в медицине очень разнообразно. Например, все мы бывали на приеме у врача-окулиста, или офтальмолога. Обычно врач сначала с помощью специальной таблицы проверяет остроту вашего зрения, а затем приглашает человека в затемненную комнату, где через глазное зеркало, называемое офтальмоскопом, что-то рассматривает в глазах.

Офтальмоскоп — это вогнутое сферическое зеркало с небольшим отверстием в его центре. Если лучи света от лампы, расположенной несколько сбоку, направить с помощью офтальмоскопа в исследуемый глаз, то лучи пройдут до сетчатки, частично отразятся от нее и выйдут назад. Эти отраженные сетчаткой глаза пациента лучи попадают через отверстие в зеркале в глаз врача и врач видит изображение глазного дна пациента. Для увеличения этого изображения врач часто рассматривает ваш глаз через собирающую линзу, используя ее как лупу.

Аналогичным образом врач-отолоринголог с помощью вогнутого зеркала рассматривает ваши уши, горло и нос.

В конце XX в. физики создали новый медицинский прибор, позволяющий врачу увидеть изнутри трахеи» бронхи, пищевод и желудок пациента. Называется этот прибор эндоскоп, или просто «телевизор». Состоит эндоскоп из миниатюрного источника света и смотровой трубки — сложного оптического прибора, состоящего из большого числа линз и призм. При проведении исследования желудка пациент заглатывает эндоскоп, и, продвигаясь по пищеводу, эндоскоп оказывается в желудке. Источник света освещает желудок изнутри, и отраженные стенками желудка лучи проходят через смотровую трубку и выводятся в глаз врача через специаль¬ные световоды.

Световоды представляют собой волоконные оптические трубки, толщина которых соизмерима с толщиной человеческого волоса. Световой сигнал вследствие явления полного внутреннего отражения стенок трубки полностью и без искажений передается в глаз врача, образуя в нем изображение освещенного в данный момент участка желудка. Таким образом, врач может наблюдать и фотографировать язвы стенки желудка и кровотечение тканей стенки желудка. А называется такое исследование — эндоскопия.

С помощью эндоскопа врач может также ввести в нужное место лекарственные вещества и остановить кровотечение. Используя на практике закон обратимости хода световых лучей, с помощью эндоскопа можно облучать злокачественную опухоль — излучением радиоактивного препарата.

Третье выступление: Лазеры в медицине

В 1964 г. советские физики Н. Г.Басов и А. М. Прохоров получили Нобелевскую премию за изобретение лазера. Лазеры способны генерировать электромагнитное излучение в диапазонах инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света. Толщину лазерного луча можно уменьшить до размеров паутины, а высокую плотность его энергии можно сконцентрировать в точке размером в 1/50 толщины человеческого волоса. Совершенно особого разговора заслуживает применение лазеров в медицине. Ещё на заре развития лазерной техники медиков привлекла возможность использования лазеров в хирургии. Уже в середине 60-ых годов XX века были построены лазерные установки, которые с успехом использовались при хирургических операциях. В этих установках лазер соединен с гибким световодом, изготовленным из тончайших стеклянных или пластмассовых трубок (все те же оптические волокна). На конце световода закреплена головка с фокусирующей линзой. Световод вводится внутрь организма через небольшой разрез или другим доступным способом. Манипулируя световодом, хирург направляет луч лазера на оперируемый объект, оставляя нетронутыми соседние органы и ткани. При этом достигается высокая точность и стерильность оперативного вмешательства. При таких операциях значительно сокращается кровопотеря, что облегчает протекание послеоперационной реабилитации.

Особенно широкое применение нашли лазерные инструменты в хирургии глаза. Глаз, как известно, представляет орган, обладающий очень тонкой структурой. В хирургии глаза особенно важны точность и быстрота манипуляций. Кроме того, выяснилось, что при правильном подборе частоты излучения лазера оно свободно проходит через прозрачные ткани глаза, не оказывая на них никакого действия. Это позволяет делать операции на хрусталике глаза и глазном дне, не делая никаких разрезов вообще. В настоящее время успешно проводятся операции по удалению хрусталика путём испарения его очень коротким и мощным импульсом. При этом не происходит повреждение окружающих тканей, что ускоряет процесс заживления, составляющий буквально несколько часов. В свою очередь, это значительно облегчает последующую имплантацию искусственного хрусталика. Другая успешно освоенная операция – приваривание отслоившейся сетчатки.

Лазеры довольно успешно применяются и в лечении таких распространённых сейчас заболеваний глаза как близорукость и дальнозоркость. Одной из причин этих заболеваний является изменение в силу каких-либо причин конфигурации роговицы глаза. С помощью очень точно дозированных облучений роговицы лазерным излучением можно исправить её изъяны, восстановив нормальное зрение.

Для проведения операций на тканях с обильным кровоснабжением хирурги используют так называемый бескровный скальпель. Бескровный скальпель — это лазерный луч. А назвали его так потому, что, разрезая ткани, луч лазера одновременно «заваривает» все поврежденные кровеносные сосуды и не допускает кровотечений в области разреза. Луч лазера с помощью световода толщиной с иголочку можно ввести и во внутренние органы и ткани человека. Различные частоты и мощности лазерного излучения оказывают на биологические ткани различные действия. Простейшим из этих действий является прогрев, оказывающий на некоторые ткани лечебное действие. Например, уже в начале XXI в, медики обнаружили, что при прогревании лазерным лучом межпозвоночных дисков человека происходит регенерация хрящевой ткани дисков. А это означает, что стертые и «изношенные» с годами межпозвоночные диски можно восстановить и вернуть «молодость» и подвижность позвоночнику пожилого человека. Таким образом человеку, видимо, удастся избежать «мести» природы за его прямохождение.

Сегодня лазерные технологии используются для лечения ЛОР – заболеваний: насморка, синусита, аденоид, тонзиллита, отита и даже храпа.

Четвертое выступление: Измерение давления крови у человека

Когда человек приходит на прием к педиатру или к терапевту, врач обязательно измеряет нам температуру и кровяное давление. Но как измеряют температуру и в чем секрет медицинского термометра, люди, конечно, знают. А вот как измеряют давление крови у человека. Измеряют давление с помощью манометра и фонендоскопа.

На правую руку врач надевает манжету, соединенную с манометром, и накачивает в манжету воздух. Фонендоскоп врач прикладывает к артерии и, постепенно понижая давление в манжете, ждет появления звуков ударов в фонендоскопе. То значение давления, при котором начинаются удары, называют «верхним» значением давления, а то значение, при котором удары прекращаются — «нижним» значением давления. При этом врач скажет, что у пациента давление 120 на 80 и что это давление считается для человека нормальным.

Рассмотренный способ измерения давления в 1905 г. предложил русский врач, участник русско-японской войны, Николай Сергеевич Коротков, и с тех пор слышимые в фонендоскопе удары называются во всем мире звуками Короткова. Природа этих звуков оставалась неясной почти до конца XX в., пока механики; не предложили следующее объяснение природы их появления. Как известно, кровь движется по артерии под действием сокращений сердца. Изменение давления крови, вызываемое сокращением сердца, распространяется по стенкам артерии в виде пульсовой волны.

Значение давления в «гребне» волны (при сокращении сердца) — это и есть «верхнее» давление крови, а во «впадине» (при расслаблении сердца) — «нижнее». Сначала врач накачивает воздух в манжету до давления, превышающего «верхнее» кровяное давление. При этом артерия под манжетой сплющена в течение всего цикла сердечных сокращений. Затем воздух постепенно выпускают из манжеты и, когда давление в ней становится равно «верхнему» давлению крови, артерия хлопком расправляется и пульсации крови, вызываемые сокращениями сердца, приводят в колебание окружающие ткани на поверхности руки. При этом врач слышит звук и отмечает значение «верхнего» давления крови. При дальнейшем понижении давления в манжете, каждый раз, когда оно будет совпадать с давлением крови, в фонендоскопе будут слышны звуки. Но после того, как давление воздуха в манжете достигнет «нижнего» значения кровяного давления, артерия окончательно расправляется и звуки исчезают. Поэтому врач регистрирует «нижнее» значение давления крови по последнему удару. Вот таким образом механики объяснили, что звуки Короткова прослушиваются только тогда, когда давление воздуха в манжете меняется от «верхнего» до «нижнего» значений давления крови.

Преподаватель: Можно ли «увидеть» мысль?

Как устроен и как работает мозг человека? Этот вопрос уже тысячи лет волнует ученых. А сегодня исследователи получили реальную возможность наблюдать на экране работу мозга человека и даже проследить за тем, как «течет» мысль. Эту чудесную возможность предоставил им новый прибор, который называется позитронно-эмиссионный томограф.

Принцип работы позитронно-эмиссионного томографа (или просто ПЭТ) заключается в следующем: в кровь пациента вводится содержащее радиоактивные изотопы вещество, активно перерабатываемое нейронами мозга, например глюкоза, в которой некоторые атомы углерода С заменены радиоактивными изотопами углерода С. Нейтроны мозга для своей работы требуют очень много энергии, поэтому при возбуждении различных участков коры головного мозга резко увеличивается потребление этими участками кислорода. А кислород попадает в кору c артериальной кровью, которая несет с собой и радиоактивные изотопы углерода.

При распаде радиоактивного углерода С (а период его полураспада равен 20 минутам) испускаются позитроны. Эти позитроны сталкиваются с электронами и взаимоуничтожаются, отдавая энергию в виде двух гамма-квантов, разлетающихся в противоположных направлениях. Попадая на кольцо детекторов, окружающих голову пациента, эти гамма-кванты вызывают свечение кристаллов детекторов. Компьютер регистрирует это свечение, рассчитывает положение источников гамма-излучения и выводит полученную информацию на экран томографа. Таким образом, по увеличению кровотока к различным участкам мозга удается проследить «течение» мысли человека.

Оказалось, что, например, при обработке зрительной информации увеличивается кровоток в затылочную область коры головного мозга, а при обработке звуковой информации — в височные доли коры, и т. д. Таким образом, применение позитронно-эмиссионного томографа открывает перед учеными принципиально новые возможности в изучении человеческого мозга. Сегодня томограммы мозга, полученные с помощью ПЭТ, нашли широкое применение в медицине. Так исследование мозга с помощью позитронно-эмиссионного томографа позволяет медикам диагностировать различные заболевания и неврозы.

Физиотерапевтические методы профилактики и лечения заболеваний

Современная физиотерапия очень разнообразна – это термолечение, водолечение, ультразвук и т. д.

Пятое выступление: Амплипульстерапия

Сущность метода заключается в воздействии на определенные участки тела пациента синусоидальными токами средней частоты, модулированными по амплитуде низкой частоты в пределах 10- 150 Гц. Наиболее часто в качестве несущей используется частота 5000 Гц, при которой вследствие очень малого сопротивления кожи обеспечивается хорошее прохождение тока вглубь тканей. Данную лечебную методику используют для снятия болевого синдрома.

Шестое выступление: Дарсонвализация и токи надтональной частоты

Дарсонвализация – воздействие с лечебной целью импульсным переменным синусоидальным током высокой частоты 110 кГц), высокого напряжения ( 20кВ) и малой силы (0,02 мА). Импульсы высокочастотного тока следуют друг за другом 50 раз в секунду. При местной дарсонвализации между электродом и кожей образуется тихий или искровой разряд, который оказывает раздражающее и даже прижигающее действие. Дарсонвализация волосистой части головы производят с помощью гребешкового электрода. Данный метод лечения применяют при различных заболеваниях нервной системы и других.

Седьмое выступление: Ультравысокочастотная терапия (УВЧ – терапия)

УВЧ – терапия – лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют электрическим полем высокой частоты порядка 40,68 МГц мощностью от 1 до 350 Вт. Это поле подводят к больному посредством конденсаторных пластин различной величины и формы. Во время процедуры УВЧ-терапии больной должен находиться в спокойном положении, сидеть в деревянном кресле или стуле. Данную лечебную методику используют при лечении при различных воспалительных заболеваниях, при нарушении мозгового кровообращения, нервных заболеваниях и других.

Восьмое выступление: Магнитотерапия

Магнитотерапия – лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют переменным низкочастотным магнитным полем или постоянным магнитным полем с помощью индукторов- соленоидов или постоянных магнитов, в том числе эластичных магнитов. С помощью магнитотерапии проводят лечение заболеваний легких, желудка, суставов, сосудов ног и другие.

Девятое выступление: Ультразвуковая терапия

Ультразвук представляет собой механические колебания частиц упругой среды, происходящие с частотой выше 20 кГц. В связи с тем, что ультразвуковые колебания полностью отражаются от очень тонкого слоя воздуха, их подводят через безвоздушные плотные среды – вазелиновое или другие масла, воду. Ультразвук назначают при заболеваниях суставов и на рефлексогенные зоны шейно-грудного и пояснично- крестцового отделов позвоночника, а также при заболеваниях и травмах периферических нервов , при лечении желудочно-кишечного тракта, глаз и носа.

Десятое выступление: Гальванизация

Гальванизация – метод воздействия на организм постоянным электрическим током. Аппараты для гальванизации – генераторы выпрямленного переменного низкочастотного тока(50 Гц), преобразующие его в ток постоянного направления и напряжения. Аппарат « Поток -1» предназначен для местной гальванизации и электрофореза. Лекарственный электрофорез – воздействие на организм двух факторов – электрического и фармакологического. При этом на фоне действия постоянного тока как биологического раздражителя имеет место специфическая для каждого лекарственного вещества ответная реакция организма. Направленное движение в растворах электрически заряженных частиц ионов используется для введения в организм лекарственных веществ, причем вещества вводятся со знаком их заряда при диссоциации в растворе.

1.      Рефлексия мастер-класса.

Какой материал предложенного вам мастер-класса соответствует тому, что вы знаете?

Какой материал предложенного вам мастер-класса противоречит тому, что вы уже знали, или думали, что знали?

Что, по вашему мнению, является для вас новым?

Что, по вашему мнению, непонятно, или же вы хотели бы получить более подробные сведения по данному вопросу.