Інтегрований відкритий урок з фізики і біології «Фізика в медицині»

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ

ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

Державний професійно-технічний навчальний заклад

"Західно-Дніпровський центр професійно-технічної освіти"

Інтегрований відкритий урок з фізики і біології

«Фізика в медицині»

Автори розробки:

Викладач фізики О.П. Анциферова

Викладач біології Т.М. Твереза

2019 р.

Тема уроку: «Фізика в медицині»

 Мета:

навчальна: поглибити знання про взаємозв’язок фізіології організму і фізичних явищ, які відбуваються в організмі людини та будову фізичних приладів на прикладі тонометра, кардіографа, термометра;

розвиваюча: формувати уміння застосовувати знання на практиці;

виховна: розвивати навики групової роботи;

здоров’я зберігаюча формувати поняття про бережливе відношення до власного здоров’я

 Тип урок : урок узагальнення знань, отриманих на уроках фізики, біології, захисту Вітчизни.

 Форма уроку – круглий стіл

 Обладнання: газети “Фізика и медицина”, « Що фізикам відомо про медицину» тонометр, термометр, записи кардіограми, комп’ютер, мультимедійна дошка.

 Хід уроку:

1.      Вступне слово вчителя

2.      Актуалізація опорних знань

3.      Презентації

4.      Обговорення проблеми

5.       Використання термометра (фізіологічні показання організму і показники медичного приладу)

6.      Електрокардіографія (фізіологічні показання організму і показники медичного приладу).

7.      Тонометр і його використання людиною.

8.      Ультразвукові дослідження.

9.      Як працює мозок людини?

Рефлексія

Підведення підсумків.

Вступне слово вчителя:

Сьогодні ми проводимо урок у формі круглого столу. В ході уроку будемо спостерігати тісний взаємозв'язок фізики і медицини, тобто практичне застосування знань двох предметів. "Фізика не тільки може, а й повинна глибоко вторгатися в біологію, як своїми засобами дослідження, так і властивими їй теоретичними уявленнями". Цими словами академіка Л.А. Арцімовіча я і хочу почати наш урок. За правилом проведення круглого столу, в уроці беруть участь всі учасники заходу, але нам необхідно вибрати головуючого і секретаря, який складе протокол круглого столу.

Головуючий Л. Кльосова:

Перше ніж ми почнемо обговорювати низку питань, поставлених метою уроку, розглянемо презентації, запропоновані до уроку.

Т. Цимбал «Ультразвук в медицині»

О. Лось «Як працює мозок людини»

Д. Кохно «Оптичні прилади в медицині»

В. Бігун «Лазери в медицині»

Обговорення:

1.Що таке електричний струм, його види, застосування в медицині?

Електричний струм – це упорядкований спрямований рух заряджених частинок. Розрізняють два види струму: постійний і змінний струм.; який знайшов застосування в медицині. Наприклад метод ампліпульс терапія.

- ампліпульс терапія -

суть методу полягає у впливі на певні ділянки тіла пацієнта синусоїдальними струмами середньої частоти, модульованим по амплітуді низької частоти в межах 10 150 Гц. Найбільш часто в якості несучої використовується частота 5000 Гц, при якій внаслідок дуже малого опору шкіри забезпечується гарне проходження струму вглиб тканин. Дану лікувальну методику використовують для зняття больового синдрому.

Ампліпульс-8

2.Відомі лікувальні методи впливом електричних полів. Охарактеризуйте електричне поле.

Електричне поле утворюється як рухомими так і нерухомими зарядженими частинками. Взаємодія між якими дає можливість керувати основними параметрами електричного поля. Наприклад УВЧ - терапія

- Ультрависокочастотна терапія.

УВЧ - терапія - лікувальний метод, при якому на тканини хворого впливають   електричним полем високої частоти порядку 40,68 МГц потужністю від 1 до-350 Вт. Це поле підводять до хворого за допомогою конденсаторних пластин різної величини і форми. Під час процедури УВЧ-терапії хворий повинен перебувати в спокійному положенні, сидіти в дерев'яному кріслі або стільці. Дану лікувальну методику використовують при лікуванні при різних запальних захворюваннях, при порушенні мозкового кровообігу, нервових захворюваннях і інших.

Аппарат для УВЧ-терапии УВЧ-30.03 Нан-ЭМА

3.Що вам відомо з теорії магнітних полів?

Магнітне поле, як відомо утворюється електричним струмом, що означає – провідники по яким протікає електричний струм навколо себе має магнітне поле. Основні характеристики якого використовують в медицині. Наприклад – магнітотерапія.

    - Магнітотерапія - лікувальний метод, при якому на тканини хворого впливають змінним низькочастотним магнітним полем або постійним магнітним полем за допомогою індукторів- соленоїдів або постійних магнітів, в тому числі еластичних магнітів. За допомогою магнітотерапії проводять лікування захворювань легенів, шлунку, суглобів, судин ніг і інші.

Фізіотерапевтичний апарат для магнітотерапії ВТL

4.Що нам відомо про ультразвук?

Ультразвук — це механічні пружні коливання і хвилі, які відрізняються від звуку вищою частотою коливань (понад 20 кГц) і не сприймаються вухом людини. Ультразвукові коливання, як і звукові, поширюються у вигляді змінних стиснень і розріджень, характеризуються довжиною хвилі, частотою і швидкістю поширення. Частотна характеристика і довжина хвилі визначають особливості поширення коливань у навколишньому середовищі (повітряному, рідинному і твердому).

- ультразвукова терапія

У зв'язку з тим, що ультразвукові коливання повністю відбиваються від дуже тонкого шару повітря, їх підводять через безповітряні щільні середовища - вазелінове або інші масла, воду. Ультразвук призначають при захворюваннях суглобів і на рефлексогенні зони шийно-грудного і попереково крижового відділів хребта, а також при захворюваннях і травмах периферичних нервів, при лікуванні шлунково-кишкового тракту, очей і носа.

Апарат УЗТ - 1.01Ф для ультразвукової терапії (0,88МГц) 

Апарат призначений для лікування захворювань внутрішніх органів, кістково-м'язової та нервової системи.

5.Відомий процес гальванізації, розкажіть про нього

Гальванізація - це метод покриття одного металу будь-яким іншим шляхом електролізу. Гальванізіруют поверхні в декоративних цілях (наприклад, сріблення). У промисловості ж гальванізацію застосовують для зміцнення металевої поверхні виробів і захисту їх від впливу зовнішнього середовища. В медицині - це метод впливу на організм постійним електричним струмом

- гальванізація - метод впливу на організм постійним електричним струмом. Апарати для гальванізації - генератори випрямленої змінного низькочастотного струму (50 Гц), що перетворюють його в струм постійного напрямку і напруги.

 

   Апарат «Потік – 1»

Апарат «Потік -1» призначений для місцевої гальванізації та електрофорезу. Лікарський електрофорез - вплив на організм двох факторів - електричного і фармакологічного. При цьому на тлі дії постійного струму як біологічного подразника має місце специфічна для кожного лікарського речовини відповідна реакція організму. Направлений рух в розчинах електрично заряджених частинок іонів використовується для введення в організм лікарських речовин, причому речовини вводяться зі знаком їх заряду при дисоціації в розчині.

6.Назвіть відомі вам оптичні прилади

- лінзи, і тролі, і мікроскопі, і світлові вогні, і лазери, принцип роботи яких полягає у використанні законів поширення, відбивання та заломлення світла.

Сьогодні медики широко застосовують у життя різні оптичні прилади. Це і різні джерела світла, і лінзи, і тролі, і мікроскопі, і світлові вогні, і лазери та інше. Наприклад мікроскоп. Вже на при кінці XVII ст. мікроскоп дозволив дослідникам заглянути в мікрохвиль, Побачити и вивчити життя клітин і найпростіші організмів, слідувати структуру крови, тканин і т. д. д. І сьогодні оптичні мікроскопі, що дають збільшення зображення від 15 до 1000 разів, є основними приладами біологів и медиків, що досліджують мікрохвилі.

Застосування оптичних приладів в медицині дуже різноманітне. Наприклад  всі ми були на прийому у лікаря-окуліста, або офтальмолога. Зазвичай лікар за допомогою спеціальної таблиці перевіряє гостроту вашого зору, а потім запрошує людину в затемнену кімнату, де за допомогою дзеркала, що називається офтальмоскопом.

Офтальмоскоп - це увігнуті спереду дзеркало з невеликим отвором в его центрі. І принцип роботи пов'язаний з тим, що дзеркало працює, як збираюча лінза і в той же час, як лупа.

Аналогічнім чином лікар – отоларинголог, який за допомогою дзеркал розглядає вуха, горло и ніс. В кінці XX в. фізики створили новий медичний прилад, що дозволяє лікарю побачити з внутрішньої частини трахеї бронхи, стравохід и шлунок пацієнта. Називається цей прилад ендоскоп, або просто «телевізор». Світовий сигнал внаслідок явища повного внутрішнього відображення стінки трубки повністю и без похибок передається в очі лікаря, утворюючі в ньому зображення  освітленого в ділянках шлунку. Таким чином, лікар може спостерігати и фотографувати язви стінки шлунку и кровообігу тканин. А називається таке дослідження - ендоскопія.

7.Що ми знаємо про лазери?

Лазери здатні генерувати електромагнітне випромінювання в діапазонах інфрачервоного, видимого та ультрафіолетового світла. Товщину лазерного променю можна зменшити до розмірів павутини, а високу щільність його енергії можна сконцентрувати в точці розміром в 1/50 товщини людського волоса. Уже в середині 60-х років XX століття були побудовані лазерні установки, які з успіхом використовувалися при хірургічних операціях. У цих установках лазер з'єднується з гнучким світловодом, виготовленим з найтонших скляних або пластмасових трубок (все те ж оптичні волокна). На кінці світла вода закріплена головка з фіксуючою лінзою. Світловод вводиться всередину організму через невеликий розріз або іншим доступним способом. Маніпулюючи світловодом, хірург направляє луч лазера на експлуатований об'єкт, залишаючи недозволені сусідні органи та тканини. При цьому досягнута висока точність і стерильність оперативного втручання. При таких операціях значно скорочується крововтрати, що полегшує протікання післяопераційної реабілітації.

8.Як виміряти тиск у людини? (Демонструється)

- На праву руку лікар надягає манжету, сполучену з манометром, і накачує в манжету повітря. Фонендоскоп лікар прикладає до артерії і, поступово знижуючи тиск в манжеті, чекає появи звуків ударів в фонендоскоп. Те значення тиску, при якому починаються удари, називають «верхнім» значенням тиску, а то значення, при якому удари припиняються - «нижнім» значенням тиску. При цьому лікар скаже, що у пацієнта тиск 120 на 80 і що це тиск вважається для людини нормальним. Розглянутий спосіб вимірювання тиску в 1905 році запропонував російський лікар, учасник російсько-японської війни, Микола Сергійович Коротков, і з тих пір чутні в фонендоскоп удари називаються в усьому світі звуками Короткова. Природа цих звуків залишалася неясною майже до кінця XX ст., Поки механіки; не запропонували наступне пояснення природи їх появи. Як відомо, кров рухається по артерії під дією скорочень серця. Зміна тиску крові, що викликається скороченням серця, поширюється по стінках артерії у вигляді пульсової хвилі.

9. Як влаштований і як працює мозок людини?

- Це питання вже тисячі років хвилює вчених. А сьогодні дослідники отримали реальну можливість спостерігати на екрані роботу мозку людини і навіть простежити за тим, як «тече» думка. Цю чудову можливість надав їм новий прилад, який називається позитронно-емісійний томограф.

Принцип роботи позитронно-емісійного томографа (або просто ПЕТ) полягає в наступному: в кров пацієнта вводиться містить радіоактивні ізотопи речовина, активно переробляє нейронами мозку, наприклад глюкоза, в якій деякі атоми вуглецю С замінені радіоактивними ізотопами вуглецю С. Нейтрони мозку для своєї роботи вимагають дуже багато енергії, тому при порушенні різних ділянок кори головного мозку різко збільшується споживання цими ділянками кисню. А кисень потрапляє в кору c артеріальною кров'ю, яка несе з собою і радіоактивні ізотопи вуглецю.

При розпаді радіоактивного вуглецю С (а період його напіврозпаду дорівнює 20 хвилинам) випускаються позитрони. Ці позитрони стикаються з електронами і взаємознищуються, віддаючи енергію в вигляді двох гамма-квантів, що розлітаються в протилежних напрямках. Потрапляючи на кільце детекторів, що оточують голову пацієнта, ці гамма-кванти викликають світіння кристалів детекторів. Комп'ютер реєструє це світіння, розраховує положення джерел гамма-випромінювання і виводить отриману інформацію на екран томографа. Таким чином, по збільшенню кровотоку до різних ділянок мозку вдається простежити «протягом» думки людини.
Фотоматеріали до відкритого уроку