Министерство образования Республики Беларусь
Учебно-методическое объединение по высшему медицинскому, фармацевтическому образованию

утверждЕНО
Первым заместителем
Министра образования
Республики Беларусь
И.А.Старовойтовой
17.06.2022
Регистрационный № ТД-L.676/тип.

МЕДИЦИНСКАЯ И биологическая физика
Типовая учебная программа по учебной дисциплине для специальности 
1-79 01 07 «Стоматология»

Согласовано		Согласовано	
Первый заместитель Министра		Начальник Главного управления 	
здравоохранения Республики 		профессионального образования	
Беларусь		Министерства образования	
		Республики Беларусь	
______________ Е.Н.Кроткова		____________ С.А.Касперович	
________ 2022 		_______ 2022 	
			
Согласовано		Согласовано	
Сопредседатель Учебно-методического		Проректор по научно-методической	
объединения по высшему медицинскому, фармацевтическому образованию		работе Государственного учреждения образования «Республиканский институт высшей школы»	
_______________ С.П.Рубникович		_____________ И.В.Титович	
________ 2022		________ 2022	
			
		Эксперт-нормоконтролер	
		____________  ________________	
		________ 2022	

Минск 2022

СОСТАВИТЕЛИ:
А.А.Иванов, доцент кафедры медицинской и биологической физики учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук, доцент;
Н.И.Инсарова, доцент кафедры медицинской и биологической физики учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук, доцент; 
Н.А.Никоненко, доцент кафедры медицинской и биологической физики учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук; 
М.В.Гольцев, заведующий кафедрой медицинской и биологической физики учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук, доцент 

Рецензенты:
Кафедра медицинской и биологической физики учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет» 
(протокол № 7 от 15.02.2022);
С.В.Иванова, и.о. заведующего кафедрой медицинской и биологической физики учреждения образования «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», кандидат биологических наук, доцент

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой медицинской и биологической физики учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет»
(протокол № 6 от 31.01.2022);
Научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет» 
(протокол № 2 от 16.02.2022);
Научно-методическим советом по стоматологии Учебно-методического объединения по высшему медицинскому, фармацевтическому образованию 
(протокол № 2 от 17.02.2022)

Пояснительная записка
«Медицинская и биологическая физика» – учебная дисциплина естественнонаучного модуля, содержащая систематизированные научные знания о физических явлениях, определяющих сущность многих процессов жизнедеятельности, в том числе протекающих на клеточном и молекулярном уровне, а также о физических принципах методов современной диагностики и лечения.
Типовая учебная программа по учебной дисциплине «Медицинская и биологическая физика» разработана в соответствии с
образовательным стандартом высшего образования I ступени по специальности 1-79 01 07 «Стоматология», утвержденным и введенным в действие постановлением Министерства образования Республики Беларусь 
от 26.01.2022 № 14;
типовым учебным планом по специальности 1-79 01 07 «Стоматология» (регистрационный № L 79-1-004/пр-тип.), утвержденным первым заместителем Министра образования Республики Беларусь 21.04.2021.
Цель учебной дисциплины «Медицинская и биологическая физика» – формирование базовой профессиональной компетенции для применения методов диагностики и лечения в стоматологии. 
Задачи учебной дисциплины «Медицинская и биологическая физика» состоят в формировании у студентов научных знаний о: 
физических и физико-химических процессах, протекающих в живом организме;
механических и физических свойствах стоматологических материалов;
механических и физических свойствах биологических тканей;
физических методах современной диагностики и лечения стоматологических заболеваний;
свойствах физических полей, действующих на биологические объекты;
основах математической обработки экспериментальных данных;
умений и навыков, необходимых для: 
использования диагностического и терапевтического оборудования;
интерпретации результатов лабораторных и инструментальных методов исследования;
безопасной работы с медицинской аппаратурой.
Знания, умения, навыки, полученные при изучении учебной дисциплины «Медицинская и биологическая физика», необходимы для успешного изучения следующих учебных дисциплин: «Анатомия человека», «Нормальная физиология», «Радиационная и экологическая медицина», «Лучевая диагностика и лучевая терапия», «Материаловедение и основы изготовления зубных протезов».
Студент, освоивший содержание учебного материала учебной дисциплины, должен обладать следующей базовой профессиональной компетенцией:
применять основные биофизические законы и знания об общих принципах функционирования медицинского оборудования для решения задач профессиональной деятельности.
В результате изучения учебной дисциплины «Медицинская и биологическая физика» студент должен: 
знать:
общие законы физики и биофизики, лежащие в основе процессов, протекающих в организме человека, реологические свойства биологических тканей и жидкостей;
характеристики физических факторов (лечебных, климатических, производственных), оказывающих воздействие на организм человека и биофизические механизмы такого воздействия;
назначение, основы устройства и использования медицинской аппаратуры, технику безопасности при работе с ней;
основы математических методов обработки экспериментальных данных;
физические основы применяемых методов диагностики заболеваний, контроля состояния окружающей среды и воздействия на организм человека с лечебной и профилактической целью;
новейшие физические открытия и перспективы их использования в профессиональной деятельности;
физико-механические свойства зубных тканей, конструкционных и вспомогательных стоматологических материалов;
уметь:
пользоваться основными измерительными приборами;
работать на электронной медицинской аппаратуре; 
применять современные информационные технологии для обработки и оформления результатов измерений;
владеть:
методиками определения различных физических характеристик биологических объектов;
методиками определения механических и физических характеристик стоматологических материалов;
практическими навыками использования диагностической и терапевтической аппаратуры.
В рамках образовательного процесса по данной учебной дисциплине студент должен приобрести не только теоретические знания, практические умения и навыки по специальности, но и развить свой ценностно-личностный, духовный потенциал, сформировать качества патриота и гражданина, готового к активному участию в экономической, производственной, социально-культурной и общественной жизни страны.
Всего на изучение учебной дисциплины отводится 124 академических часа, из них 82 аудиторных и 42 часа самостоятельной работы студента. 
Рекомендуемые формы текущей аттестации: экзамен (2 семестр).	

Примерный тематический план
Название раздела (темы)	Всего аудиторных часов	Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий	
		лекции	лабора
торные	практи
ческие	
1.	Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных	4	-	-	4	
1.1.	Исследование функциональных зависимостей 	1	-	-	1	
1.2.	Элементы дифференциального и интегрального исчисления	2	-	-	2	
1.3.	Элементы теории ошибок	1	-	-	1	
2.	Основы биомеханики с элементами материаловедения в стоматологии	12	2	6	4	
2.1.	Физические основы механики материалов	7	1	4	2	
2.2.	Механические и теплофизические свойства стоматологических материалов и тканей зуба 	3	1	-	2	
2.3.	Элементы биомеханики зубочелюстной системы	2	-	2	-	
3.	Биоакустика 	6	-	2	4	
3.1.	Природа и классификация акустических волн	2	-	-	2	
3.2.	Физические и физиологические характеристики звуковых волн. Звуковые методы исследования в медицине	2	-	2	-	
3.3.	Ультразвук и его медицинское применение	2	-	-	2	
4.	Физические основы биореологии, гидродинамики  и гемодинамики 	12	2	4	6 	
4.1.	Основные понятия и соотношения, определяющие течение идеальной и вязкой жидкости. Вискозиметрия	5	1	2	2	
4.2.	Физические основы гемодинамики (гемореологии) 	3	1	-	2	
4.3.	Элементы физики поверхностных явлений	2	-	2	-	
4.4.	Адгезия. Роль адгезии в стоматологии 	2	-	-	2	
5.	Физические процессы в биологических мембранах	4	-	-	4	
5.1.	Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны	2	-	-	2	
5.2.	Мембранные потенциалы клетки
	2	-	-	2	
6.	Применение электрических токов, электрических и магнитных полей в медицине	17	2	15	-	
6.1.	Физические основы электрографии тканей и органов	2	-	2	-	
6.2.	Электростимуляция тканей и органов	2	-	2	-	
6.3.	Получение и регистрация медицинских данных, характеристики электромедицинской аппаратуры	4	-	4	-	
6.4.	Электрические свойства тканей организма человека	5	1	4	-	
6.5.	Воздействие электрических токов, электрических и магнитных полей на организм человека	4	1	3	-	
7.	Электромагнитное излучение и его применение в медицине	25	4	18	3	
7.1.	Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света, поляризационные методы в биологии и медицине. Поглощение света и его законы	6	1	4	1	
7.2.	Рефрактометрия. Оптическая микроскопия	4	-	4	-	
7.3.	Отражение, поглощение и рассеяние света кожей, тканями зуба и стоматологическими материалами	3	1	2	-	
7.4.	Тепловое излучение тел. Клиническая термография. Теплоотдача организма человека 	2	-	2	-	
7.5.	Излучение и поглощение света атомами и молекулами. Люминесценция 	4	-	4	-	
7.6.	Вынужденное излучение. Лазеры, их применение в медицине	2	-	2	-	
7.7.	Тормозное рентгеновское излучение, его природа и получение	2	1	-	1	
7.8.	Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Использование рентгеновского излучения в медицине 	2	1	-	1	
8.	Методы ядерной физики в медицине	2	-	-	2	
8.1.	Явление радиоактивности. Радионуклидная диагностика 	1	-	-	1	
8.2.	Магнитно-резонансная томография	1	-	-	1	
Всего часов	82	10 	45	27	

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1.	Математическое описание медико-биологических процессов и обработка медицинских данных
1.1.	Исследование функциональных зависимостей 
Постоянные и переменные величины. Способы задания функций. Элементарные функции и их графики.
1.2.	Элементы дифференциального и интегрального исчисления Производная как мера скорости процесса. Градиенты. Понятие интеграла. Применение дифференциального и интегрального исчисления для решения медико-биологических задач.
1.3.	Элементы теории ошибок 
Прямые и косвенные измерения. Оценка точности полученного в опытах результата. Доверительная вероятность и доверительный интервал, относительная ошибка измерений.
2.	Основы биомеханики с элементами материаловедения в стоматологии
2.1.	Физические основы механики материалов 
Статические и динамические нагрузки. Основные механические свойства материалов, используемых в стоматологии: прочность, упругость, пластичность, хрупкость, твердость, ударная вязкость, усталость материалов. Диаграмма растяжения. Методика определения модуля упругости (модуля Юнга) по изгибу. Расчет на прочность при растяжении и сжатии.
Твердость по Бринеллю, Виккерсу и Кнуппу. Системные и внесистемные единицы измерения твердости. Метод Мооса.
2.2.	Механические и теплофизические свойства стоматологических материалов и тканей зуба
Температуры плавления и кипения, удельная теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, термические коэффициенты линейного и объемного расширения материалов. Методика их определения.
2.3.	 Элементы биомеханики зубочелюстной системы 
Силы, моменты сил, напряжения и деформации в челюстно-лицевом аппарате человека. Механические свойства компактного и губчатого вещества костной ткани, кожи. Распределение напряжений в периодонте при действии на зуб вертикальной силы.
3.	Биоакустика
3.1.	Природа и классификация акустических волн
Характеристики акустических волн и их классификация. Отражение и поглощение акустических волн.
3.2	Физические и физиологические характеристики звуковых волн. Звуковые методы исследования в медицине
Физические и физиологические характеристики звука. Диаграмма слышимости. Закон Вебера-Фехнера. Аудиометрия. 

3.3.	Ультразвук и его медицинское применение
Получение и регистрация ультразвука. Характерные свойства ультразвука, определяющие его применение в медицине. Понятие об А- и В- методах ультразвуковой диагностики. Ультразвуковая доплерография, эхоостеометрия. 
4.	Физические основы биореологии, гидродинамики и гемодинамики 
4.1.	Основные понятия и соотношения, определяющие течение идеальной и вязкой жидкости. Вискозиметрия
Условие неразрывности струи. Идеальная жидкость, уравнение Бернулли. Формула Ньютона для силы внутреннего трения в жидкости. Вязкость жидкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Формула Пуазейля. Методика определения вязкости жидкости (метод Оствальда, ротационный метод).
4.2.	Физические основы гемодинамики (гемореологии)
Реологические свойства стоматологических материалов, крови и плазмы крови. Распределение скорости кровотока и кровяного давления в сосудистой системе. Пульсовая волна. Работа и мощность сердца.
4.3.	Элементы физики поверхностных явлений
Поверхностное натяжение. Смачивание. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Природа газовой эмболии. Физические закономерности, определяющие механизмы вдоха и выдоха. Методы определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.
4.4.	Адгезия. Роль адгезии в стоматологии
Физические основы адгезии. Факторы, определяющие прочность адгезионного соединения. Использование адгезивных систем в восстановительной стоматологии.
5.	Физические процессы в биологических мембранах
5.1.	Физические свойства биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны
Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны и его виды. Математическое описание пассивного транспорта. Активный транспорт ионов. 
5.2.	Мембранные потенциалы клетки
Мембранные потенциалы покоя. Механизм генерации потенциала действия. Рефрактерность.
Локальные токи. Особенности распространения потенциала действия по безмиелиновому и миелинизированному волокну.
6.	Применение электрических токов, электрических и магнитных полей в медицине 
6.1.	Физические основы электрографии тканей и органов 
Основные характеристики электрического поля. Электростатический и токовый диполь. Электрокардиография. Теория Эйнтховена. Токовый диполь – эквивалентный электрический генератор сердца. Формирование электрокардиограммы, ее вид. Электромиография, ее применение в стоматологии.
6.2.	Электростимуляция тканей и органов 
Параметры импульсных сигналов и их физиологическое значение. Закон Дюбуа-Реймона. Уравнение Вейса-Лапика. Понятие о хронаксиметрии. Низкочастотная электродиагностика и электротерапия в стоматологии. 
6.3.	Получение и регистрация медицинских данных, характеристики электромедицинской аппаратуры
Электроды, датчики, усилители и регистрирующие приборы, их виды и характеристики. Блок-схема электрокардиографа. Регистрация и обработка электрокардиограмм. 
Датчики температуры активного и пассивного типа, их градуировка и использование в стоматологии.
Частотная и амплитудная характеристики усилителя напряжения, полоса пропускания и динамический диапазон. Принцип работы дифференциального усилителя. 
6.4.	Электрические свойства тканей организма человека
Особенности электропроводности биологических тканей при постоянном и переменном токе. Лечебные методы, основанные на использовании постоянного тока: гальванизация, лечебный электрофорез. Эквивалентная электрическая схема живой ткани. Импеданс живой ткани, его зависимость от частоты. Оценка жизнестойкости тканей. Реография (импедансная плетизмография) как диагностический метод в стоматологии. 
6.5.	Воздействие электрических токов, электрических и магнитных полей на организм человека
Механизмы высокочастотного воздействия. Тепловые и нетепловые эффекты. Диатермия, электрохирургия, индуктотермия, ультравысокочастотная терапия, микроволновая терапия, местная дарсонвализация, крайневысокочастотная терапия. Назначение терапевтического контура.
7.	Электромагнитное излучение и его применение в медицине 
7.1.	Электромагнитные волны, их свойства. Поляризация света, поляризационные методы в биологии и медицине. Поглощение света и его законы 
Общие свойства электромагнитных волн. Естественный и поляризованный свет. Методы получения поляризованного света. Закон Малюса. Оптически активные вещества. Вращение плоскости поляризации. Определение концентрации оптически активных веществ с помощью поляриметра. Спектрополяриметрия. Фотоупругость в стоматологии. 
Процессы взаимодействия света с веществом. Поглощение света и его законы (закон Бугера, закон Бугера-Ламберта-Бера). Коэффициент пропускания, оптическая плотность. Принципы работы фотоэлектроколориметра и других спектральных приборов. Спектр поглощения крови.

7.2.	Рефрактометрия. Оптическая микроскопия
Измерение показателя преломления раствора с помощью рефрактометра. Определение концентрации раствора по его показателю преломления. Явление полного внутреннего отражения. Волоконная оптика и ее применение в медицине. 
Ход лучей в оптическом микроскопе, увеличение микроскопа, предел его разрешения. Понятие об электронной и атомно-силовой микроскопии. Определение размеров микрообъекта с помощью оптического микроскопа.
7.3.	Отражение, поглощение и рассеяние света кожей, тканями зуба и стоматологическими материалами
Зеркальное и диффузное отражение. Рассеяние света: рэлеевское рассеяние, рассеяние Ми. Особенности процессов взаимодействия электромагнитного излучения с кожей и тканями зуба. Оптические свойства современных композиционных материалов для создания эстетических реставраций в стоматологии.
7.4.	Тепловое излучение тел. Клиническая термография. Теплоотдача организма человека
Характеристики и законы теплового излучения. Энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости, монохроматический коэффициент поглощения. Абсолютно черное тело, серое тело, другие тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Формула Планка. Регистрация распределения температур поверхности тела человека с помощью тепловизора. Диагностический анализ полученных термограмм. Процессы теплообмена тела человека с окружающей средой.
7.5.	Излучение и поглощение света атомами и молекулами. Люминесценция
Энергетические состояния атомных систем. Люминесценция, ее классификация, характеристики и законы. Применение люминесцентного анализа в медицине, в частности в стоматологии. 
7.6.	Вынужденное излучение. Лазеры, их применение в медицине
Принцип работы лазера. Классификация лазеров. Особенности лазерного излучения. Лазерная доплерография, спеклинтерферометрия, голография. Лазерная терапия и хирургия в стоматологии.
7.7.	Тормозное рентгеновское излучение, его природа и получение 
Получение тормозного рентгеновского излучения, его спектральные характеристики. Регулировка жесткости и мощности (потока энергии) рентгеновского излучения.
7.8.	Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Использование рентгеновского излучения в медицине 
Когерентное рассеяние, фотоэффект, эффект Комптона. Закон ослабления рентгеновского излучения. Слой половинного ослабления. Защита от рентгеновского излучения. Рентгенодиагностика и рентгенотерапия. Основы компьютерной рентгеновской томографии. Визиографы в современной стоматологии.

8.	Методы ядерной физики в медицине
8.1.	Явление радиоактивности. Радионуклидная диагностика 
Виды радиоактивного распада. Основной закон радиоактивного распада. Период полураспада. Радиофармпрепараты и требования, предъявляемые к ним. Основы позитронно-эмиссионной томографии.
8.2.	Магнитно-резонансная томография 
Магнитные свойства биологических тканей. Явление ядерного магнитного резонанса. Устройство магнитно-резонансного томографа. Магнитно-резонансная томография в стоматологии.

Информационно-методическая часть
Литература
Основная:
1.	Лещенко, В.Г. Медицинская и биологическая физика : учебное пособие / В.Г.Лещенко, Г.К.Ильич. – Минск : Новое знание; Минск : ИНФРА-М, 2017.– 552 с.
2.	Практикум по медицинской и биологической физике : учебное пособие / В.Г.Лещенко [и другие] – Минск : БГМУ, 2018. – 220 с. 
Дополнительная:
3.	Антонов, В.Ф. Физика и биофизика : учебник / В.Ф.Антонов, Е.К.Козлова, А.М.Черныш. – Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2015. – 472 с. 
4.	Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник / А.Н.Ремизов. – Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2018. – 656 с. 

Методические рекомендации по организации и выполнению самостоятельной работы обучающихся по учебной дисциплине
Время, отведенное на самостоятельную работу, может использоваться обучающимися на:
подготовку к лекциям, практическим и лабораторным занятиям;
подготовку к экзамену по учебной дисциплине;
проработку тем, вынесенных на самостоятельное изучение;
решение задач;
подготовку тематических докладов, рефератов, презентаций;
выполнение практических заданий;
конспектирование учебной литературы;
подготовку отчетов;
составление обзора научной литературы по заданной теме;
оформление информационных и демонстрационных материалов;
составление тематической подборки литературных источников, интернет-источников.

Основные формы организации самостоятельной работы:
написание и презентация реферата;
выступление с докладом;
изучение тем и проблем, не выносимых на лекции и практические занятия;
компьютеризированное тестирование;
подготовка и участие в активных формах обучения.
Контроль самостоятельной работы может осуществляться в виде:
контрольной работы;
итогового занятия, коллоквиума в форме устного собеседования, письменной работы, тестирования;
обсуждения рефератов;
защиты протокола лабораторного занятия;
оценки устного ответа на вопрос, сообщения, доклада или решения задачи на практических занятиях;
проверки рефератов, письменных докладов, отчетов;
индивидуальной беседы.

Перечень рекомендуемых средств диагностики
Для диагностики компетенций используются следующие формы:
Устная форма:
собеседования;
коллоквиумы;
доклады на практических занятиях;
доклады на конференциях.
Письменная форма:
тесты;
контрольные опросы;
контрольные работы;
письменные отчеты по аудиторным практическим упражнениям;
письменные отчеты по лабораторным работам;
рефераты;
публикации статей, докладов.
Устно-письменная форма:
отчеты по аудиторным практическим упражнениям с их устной защитой;
отчеты по домашним практическим упражнениям с их устной защитой;
отчеты по лабораторным работам с их устной защитой;
экзамен.
Техническая форма:
электронные тесты;
электронные практикумы;
визуальные лабораторные работы;

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ
1.	Проведение измерений различных физических характеристик биологических объектов.
2.	Использование основных измерительных приборов.
3.	Использование отдельных образцов стоматологической, терапевтической и диагностической аппаратуры.
4.	Применение современных информационных технологий для обработки и оформления результатов измерений.