МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Кафедра оптики и биофотоники (наименование кафедры) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине СТАТИСТИЧЕСКАЯ БИОМЕДИЦИНСКАЯ ОПТИКА для специальности 010708 биохимическая физика Специализация “Биомедицинская оптика и лазерная биофизика” реализуемой на физическом факультете Саратов, 2011 год Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по специальности 010708 биохимическая физика (номер государственной регистрации 272ен/сп) ОДОБРЕНО: Председатель учебно-методической комиссии физического факультета профессор В.М. Аникин УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебно-методической работе профессор Е.Г. Елина _______________________ _______________________ “________” ____________ 2011 г. “________” ____________ 2011 г. СОГЛАСОВАНО: Декан физического факультета профессор В.М. Аникин _______________________ “________” ____________ 2011 г. Вид учебной работы Аудиторные занятия, всего в том числе: лекции лабораторные (практические) семинарские Самостоятельная работа студентов Зачёты, +/Экзамены, +/Контрольные работы, количество Курсовая работа, +/- Бюджет времени по формам обучения, час очная очнозаочная полная ускоренные Заочная полная ускоренные программа сроки программа сроки 63 36 18 9 35 + - Заведующий кафедрой оптики и биофотоники д.ф.м.н., профессор /В.В. Тучин/ Автор: профессор кафедры оптики и биофотоники д.ф.м.н., профессор /C.C. Ульянов/ “______” ___________ 2011 г. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Кафедра оптики и биофотоники УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по учебной дисциплине СТАТИСТИЧЕСКАЯ БИОМЕДИЦИНСКАЯ ОПТИКА для специальности 010708 биохимическая физика реализуемой на физическом факультета Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 010708 биохимическая физика (код и наименование специальности, направления) (номер государственной регистрации 272ен/сп) ОДОБРЕНО: Председатель учебно-методической комиссии физического факультета профессор В.М. Аникин _______________________ УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебнометодической работе профессор Е.Г. Елина _______________________ “________” ____________ 2011 г. “________” ____________ 2011 г. СОГЛАСОВАНО: Декан физического факультета профессор В.М. Аникин _______________________ “________” ____________ 2011 г. Заведующий кафедрой _____________________ Автор: ___________________________________ “______” ___________ 2011 г. 1. Организационно-методическое сопровождение Целями освоения дисциплины «Статистическая биомедицинская оптика» являются: расширение и углубление знаний студентов по вопросам, связанных с применением методов оптики спеклов в измерениях в области биологии и медицины, 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. Последовательность изучения основных разделов курса, в большой степени отвечает построению изложения материала, принятому в монографии Е. I. Galanzha, G. Е. Brill, Y. Aizu, S. S. Ulyanov, V. V. Tuchin. Chapter 17. Speckle and Doppler methods of blood and lymph flow monitoring. In the HANDBOOK of Optical Biomedical Diagnostics. SPIE Press Monograph, 2002. Изложение материала, посвященного взаимодействию лазерного излучения с биотканями проводится в отвечает содержанию соответствующих разделов книги В.В. Тучин. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат. Ун-та, 1998, 384 с. Курс лекций преподается с использованием компьютерной сети. Лекционный материал содержит множество конкретных примеров, которые разбираются в интерактивном режиме. Изучение данного курса сопровождается выполнением ряда лабораторных работ. При изучении курса «Статистическая биомедицинская оптика» студенты должны иметь теоретическую подготовку по оптике, физиологии, биофизике и основным разделам статистики. Студенты также должны обладать начальными практическими навыками работы на компьютере. Студенты также должны обладать начальными практическими навыками работы на компьютере. Контроль знаний поводится в виде тестирования. способность понимать и излагать получаемую информацию и представлять результаты физических исследований (ПК-19). Данный курс лекций носит не теоретический, а сугубо практический и прикладной характер. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: •Знать: принципы спекл-метрологии •Уметь: применить методы оптики спеклов к при ипроведении биомедицинских исследований •Владеть: навыками применения набора стандартных методов статистической обработки данных с использованием стандартных компьютерных программ. 2. Тематический план учебной дисциплины № п/ п Наименование раздела, подраздела, темы лекции Бюджет учебного времени сем в том числе ест Лек Лабор. семиСам р ции и нарские ост. практ. занятия рабо та 1 Что такое биоспеклы? Основополагающие понятия. Как были обнаружены спеклы. Развитые спекл-поля. Частично-развитые спеклы. Динамика спеклов. Интерференция спеклов. Статистические свойства спекл-полей. Спеклы с гауссовой статистикой. Спекл-поля с негауссовой Биоспеклы. Динамика спеклов и эффект 2 статистикой. Доплера статистические Динамика спеклов при закономерности. дифракции пучков с широким волновым фронтом. Эффект Доплера. Как связаны между собой динамика спеклов и эффект Доплера? Динамика спеклов при малом числе рассеивателей 3 Введение в физиологию микроциркуляции крови. 9 9 2 1 9 2 1 1 4 2 8 Форма текущ. и итог, контр. Физиология кровеносных сосудов как часть физиологии кровообращения. Классификация кровеносных сосудов. Анатомическая схема путей кровотока в сердечно-сосудистой системе. Строение и классификация сосудов микроциркуляции. 4 Основные гидродинамические закономерности движения крови по сосудам. 9 8 4 2 Тест Фундаментальные положения механики сплошных сред. Напряжения и деформации. Законы сохранения и определяющие положения. Модели реологических свойств. Движения жидкости в трубке. Микрореологические исследования. Соотношение между давлением и расходом жидкости в сосудистом русле. Влияние гидростатического давления. Влияние сил, действующих на сосуды снаружи. Обобщенное описание физических закономерностей движения крови по сосудам. расходом жидкости в сосудистим русле. Влияние сосудистого тонуса. Влияние реологических свойств крови. Соотношение между давлением и реологическими свойствами крови. Влияние гидростатического давления. Влияние сил, действующих на сосуды снаружи. Обобщенное описание физических закономерностей движения крови по сосудам. 5 Когерентно-оптическая диагностика микроциркуляции крови. 9 8 4 2 Лазерная спекл-микроскопия потоков крови в микрососудах. Доплеровская диагностика. Анализ контраста динамических спеклов (LASCA) 6 Взаимодействие лазерного излучения с биотканями Распространение немодулированного излучения в биотканях. Ослабление коллимированного пучка в биотканях. Коэффициенты поглощения и рассеяния. Основные уравнения теории переноса излучения. Фазовая функция. Функция Хеньи-Гринштейна. Параметр анизотропии рассеяния. Диффузионная теория. Модель Кубелки-Мунка. Многопотоковые модели. Методы Монте-Карло. Спектроскопия диффузионных волн. Спектроскопия диффузионных волн при малом числе рассеивающих событий. Применение спектроскопии диффузионных волн в диагностики микроциркуляции крови. 9 8 4 2 3. Содержание учебной дисциплины Содержание учебной дисциплины Что такое биоспеклы? Как были обнаружены спеклы. Развитые спекл-поля. Частично-развитые спеклы. Динамика спеклов. Интерференция спеклов. Статистические свойства спекл-полей. Спеклы с гауссовой статистикой. Спекл-поля с негауссовой статистикой. Биоспеклы Динамика спеклов и эффект Доплера Динамика спеклов при дифракции пучков с широким волновым фронтом. Эффект Доплера. Как связаны между собой динамика спеклов и эффект Доплера? Динамика спеклов при малом числе рассеивателей Введение в физиологию микроциркуляции крови. Физиология кровеносных сосудов как часть физиологии кровообращения. Классификация кровеносных сосудов. Анатомическая схема путей кровотока в сердечнососудистой системе. Строение и классификация сосудов микроциркуляции Основные гидродинамические закономерности движения крови по сосудам. Фундаментальные положения механики сплошных сред. Напряжения и деформации. Законы сохранения и определяющие положения. Модели реологических свойств. Движения жидкости в трубке. Микрореологические исследования. Соотношение между давлением и расходом жидкости в сосудистом русле. Влияние гидростатического давления. Влияние сил, действующих на сосуды снаружи. Обобщенное описание физических закономерностей движения крови по сосудам. расходом жидкости в сосудистим русле. Влияние сосудистого тонуса. . Влияние реологических свойств крови. Соотношение между давлением и реологическими свойствами крови. Влияние гидростатического давления. Влияние сил, действующих на сосуды снаружи. Обобщенное описание физических закономерностей движения крови по сосудам. Когерентно-оптическая диагностика микроциркуляции крови. Лазерная спекл-микроскопия потоков крови в микрососудах. Доплеровская диагностика. Анализ контраста динамических спеклов (LASCA). Взаимодействие лазерного излучения с биотканями Распространение немодулированного излучения в биотканях. Ослабление коллимированного пучка в биотканях. Коэффициенты поглощения и рассеяния. Основные уравнения теории переноса излучения. Фазовая функция. Функция Хеньи-Гринштейна. Параметр анизотропии рассеяния. Диффузионная теория. Модель Кубелки-Мунка. Многопотоковые модели. Методы Монте-Карло. Спектроскопия диффузионных волн. Спектроскопия диффузионных волн при малом числе рассеивающих событий. Применение спектроскопии диффузионных волн в диагностики микроциркуляции крови. Лабораторные работы по курсу лекций “Статистическая биомедицинская оптика ” [1] Лазерная спекл-микроскопия потоков крови в микрососудах. [2] Доплеровская диагностика. [3] Анализ контраста динамических спеклов (LASCA) 4. Перечень основной и дополнительной литературы 5. Образовательные технологии 1. Лекционные занятия с использованием мультимедийных средств. 2. Поиск информации в библиотеке и через Интернет для подготовки рефератов на темы, предложенные для самостоятельного изучения. 3. Компьютерная сеть 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Изучение теоретического материала по конспектам лекций, рекомендованным учебным пособиям, монографической учебной литературе, справочным источникам; самостоятельное изучение некоторых теоретических вопросов программы курса, нерассмотренных на лекциях; решение рекомендованных задач из сборника задач по статистике; изучение теоретического материала по методическим руководствам к практикуму по статистике. Контроль выполнения осуществляется на последнем занятии в форме тестирования. Тесты по курсу “ Статистическая биомедицинская оптика ” 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) «Статистическая биомедицинская оптика» Основная литература 1. В.В. Тучин, Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях, 2-е издание, Физматлит, 2010. 2. В.В. Тучин (ред.), Оптическая биомедицинская диагностика, том. 1, Москва, Физматлит, 2007. 3. В.В. Тучин (ред.), Оптическая биомедицинская диагностика, том. 2, Москва, Физматлит, 2007. 4. Гудмен Дж. Статистическая оптика, Москва, Мир, 1985, 527 с. 5. Ринкевичюс Б. С. Лазерная диагностика потоков, Москва, Издательство МЭИ, 1990, 288с. 6. Физиология кровообращения. Физиология сосудистой системы. Под. Редакцией Б.И.Ткаченко. Ленинград, Наука, 1984 г., 652 с. 7. Мчедлишвили Г. И. Капиллярное кровообращение. Тбилиси: Изд. АН ГрузССР, 1958г. 110 с. 8. Чернух A.M., Александров П.Н., Алексеев О. В. Микроциркуляция. Москва, Медицина, 1975 г.,153 с. 9. В.В. Тучин. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат. Ун-та, 1998, 384 с. Дополнительная литература 1. Учебно-методические материалы по оптике, размещенные на Интернет-сайте кафедры оптики и биомед. физики http://optics.sgu.ru 2. Ульянов С.С. Что такое спеклы? // Соросовский Образовательный Журнал. 1999.N5.C.112-116. 3. Конради Г. П. Регуляция, сосудистого тонуса. Л.: Наука, 1973. 325 с. 4. Левтов В. А., Регирер С. А., Шадрина Н. X. Реология крови. М.: Медицина, 1982. 270 с. 5. Регирер С. А. Лекции по биологической механике. М.: Изд-во МГУ, 1980, ч. 1. 144 с. 6. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Изд. 3-е. М.: Наука, 1976, т. 1, 492 с, т. 2, 568 с. Изд. 4-е. М.: Наука, 1984. 7. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Изд. 3-е. М.: Наука, 1976, т. 1, 492 с, т. 2, 568 с. Изд. 4-е. М.: Наука, 1984. 8. Хаютин В. М. Сосудодвигательные рефлексы. М.: Наука, 1964. 376 с. Материально-техническое обеспечение «Статистическая биомедицинская оптика» 1. Мультимедиа-проектор 2. Ноутбук дисциплины (модуля) Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по специальности 010708 биохимическая физика Профессор кафедры оптики и биофотоники, д.ф.-м.н., профессор C.C. Ульянов Программа одобрена на заседании кафедры оптики и биофотоники СГУ (указать наименование кафедры) от ____2011___года, протокол № _________________. Подписи: Зав. кафедрой Декан факультета (факультет, где разрабатывалась программа) Декан факультета (факультет, где реализуется программа) д.ф.-м.н. проф. В.В. Тучин д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин д.ф.-м.н., проф. В.А. Аникин
