Кафедра медицинской физики

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 9

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ

С КУРСОМ ИНФОРМАТИКИ

методические указания

по самостоятельной внеаудиторной работе для обучающихся

по дисциплине Методы магнитной томографии

Направление подготовки - 31.05.01 Лечебное дело

Форма обучения - очная

Курс 2

Семестр 3

Количество часов – 24

Уфа 2019

Методические указания составлены на основании рабочей программы на дисциплину Методы магнитной томографии, утвержденной «28» июня 2019 г.

Рецензенты:

Зав. кафедрой биохимии БГМУ,

д.мед.н. Галимов Ш.Н.

Доцент кафедры

теоретической физики БГУ

к.ф.-м.н. Харисов А.Т.

Составители:

1. Доцент кафедры медицинской физики с курсом информатики Закирьянова Г.Т.

Методические указания утверждены на заседании № 1 кафедры медицинской физики с курсом информатики от 29 августа 2019 г.

Самостоятельная работа № 1

ОСНОВЫ ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

1. Цель изучения темы: сформировать у обучающихся знания о явление резонансного поглощения радиочастотной электромагнитной энергии веществом с ненулевыми магнитными моментами ядер, находящимся во внешнем постоянном магнитном поле.

2. Задачи: Использование ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) в медицинской диагностике.

Обучающийся должен знать:

- магнитные свойства ядер. Поведение магнитного ядра в магнитном поле;

- биологические функции биологических молекул, закодированные природой в их электронном строении;

- расщепление энергетических уровней в магнитном поле, распределение их по энергетическим уровням.

- возможности использования метода в медицине;

должен уметь:

- определять молекулярную структуру по спектру;

- определить химическую формулу исследуемого вещества.

должен владеть:

- понятиями физической сущности ядерно-магнитного резонанса;

- методом получения спектров;

должен сформировать компетенции: ОК-1, ОК-5.

3. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы и интернет-ресурсов.

4. Ответить на вопросы.

1) Понятие спина.

2) Магнитный момент ядра.

3) Строение ядра.

4) Магнитный момент нейтрона.

5) Орбитальный магнитный момент.

5. Проверить свои знания с использованием тестового контроля.

1. ИЗ ПРИВЕДЕННЫХ НИЖЕ УТВЕРЖДЕНИЙ УКАЖИТЕ ПОСТУЛАТЫ ТЕОРИИ БОРА:
1) в атомах есть избранные стационарные орбиты, двигаясь по которым электроны не излучают свет; атомы излучают свет квантами при переходе с одной стационарной орбиты на другую
2) в атомах есть избранные стационарные орбиты, двигаясь по которым электроны излучают свет; при излучении света электроны движутся по спирали, постепенно теряя энергию и приближаясь к ядру
3) атомы излучают свет квантами при переходе с одной стационарной орбиты на другую
4) при излучении света электроны движутся по спирали, постепенно теряя энергию и приближаясь к ядру; в атомах есть избранные стационарные орбиты, двигаясь по которым электроны не излучают свет

2. КАКАЯ ЧАСТЬ АТОМА ВНОСИТ ОСНОВНОЙ ВКЛАД В РАССЕЯНИЕ АЛЬФА-ЧАСТИЦ В ОПЫТАХ РЕЗЕРФОРДА:

1) атомное ядро

2)отдельные протоны

3)электронная оболочка

4)отдельные электроны

3. ИЗ КАКИХ ЧАСТЕЙ СОСТЯТ АТОМНЫЕ ЯДРА:

1) Протонов и нейтронов,

2) Нейтронов и электронов,

3) Только из нейтронов,

4) Протонов и электронов

4. УКАЖИТЕ ВСЕ ВЕРНЫЕ УТВЕРЖДЕНИЯ:
1) в ядре сосредоточена практически вся масса атома; размеры атома – это и есть размеры электронной оболочки
2) практически вся масса атома сосредоточена в его электронной оболочке; размеры атома во много раз меньше размеров электронной оболочки; размеры атома – это и есть размеры электронной оболочки
3) масса атома примерно пополам делится между ядром и электронной оболочкой; размеры атома во много раз больше размеров электронной оболочки;
4) размеры атома во много раз больше размеров электронной оболочки; в ядре сосредоточена практически вся масса атома

5. КАКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МОЖЕТ ПРИНИМАТЬ СПИНОВОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО I:

1) некратное 1/2

2) кратное 1/2

3) оба варианта верны

6. Подготовить сообщение с презентацией.

7. Литература (см. Приложение).

Самостоятельная работа № 2

УСЛОВИЯ РЕЗОНАНСА ЯМР

1. Цель изучения темы: сформировать у обучающихся знания о поглощении радиочастотной энергии при энергетических переходах. Условие резонанса.

2. Задачи: Моделирование медицинских, физиологических и биологических процессов.

Обучающийся должен знать:

- условия резонанса;

- переходы между энергетическими уровнями;

- времена релаксации, спин-решеточное и спин-спиновое релаксации;

должен уметь:

- использовать модели для описания медицинских, физиологических и биологических процессов;

- рассчитывать время релаксации;

- диагностическое применение времени релаксации

должен владеть:

- методами моделирования сложных систем;

должен сформировать компетенции: ОК-5, ОПК-1.

3. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы и интернет-ресурсов.

4. Ответить на вопросы.

1) Электронный парамагнитный резонанс.

2) Условия ЯМР.

3) Спин-спиновая релаксация.

4) Спин-решеточная релаксация.

5) Диагностическое применение времени релаксации.

5. Проверить свои знания с использованием тестового контроля.

1. ЯВЛЕНИЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА БЫЛО ОТКРЫТО В:

1) 1897 году

2) 1946 году

3) 1970 году

4) 1912 году

2. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС НАБЛЮДАЕТСЯ:

1)в твердых веществах

2)в кристаллических, поликристаллических и порошкообразных

3) в также жидких и газообразных.

4) все варианты верны

3. ЭНЕРГИЯ КАЖДОГО СПИНОВОГО СОСТОЯНИЯ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ВЕЛИЧИНОЙ:

1) E₀=mg h B

2) E=m h B

3) E₀=mg h

4) E₀=rt h B

4. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ НАСЕЛЕННОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ ПОДЧИНЯЕТСЯ:

1) условию резонанса

2) распределению Больцмана

3) теорию Бора

4) условию нормировки

5. РЕЛАКСАЦИЯ:

1) потеря поперечной составляющей намагниченности за время Т_{2 и} увеличение продольной составляющей намагниченности за время Т₁

2) жесткое электромагнитное излучение за время Т₂ и увеличение продольной составляющей намагниченности за время Т₁

3) непрерывное изменение плотности магнитного потока В₀ при постоянной частоте

4) гамма - излучение

6. УСЛОВИЕ РЕЗОНАНСА ВЫГЛЯДИТ:

*1)

2) ;

3) ;

4) R = ;

6. Подготовить сообщение с презентацией.

7. Литература (см. Приложение).

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 3

ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЕКТРОВ ЯМР

1. Цель изучения темы: Изучение основных физических принципов положенных в основу ЯМР спектроскопии.

2. Задачи: ЯМР как метод, с помощью которого можно установить структуру органических молекул.

Обучающийся должен знать:

- основные принципы явления резонансного поглощения радиочастотной электромагнитной энергии веществом;

- процессы, происходящие в биологических мембранах;

- степень проницаемости мембран для лекарственных веществ и другие параметры.

должен уметь:

- рассчитывать химические сдвиги (ХС) по полученным спектрам;

- определять молекулярную структуру по спектру;

- определять химическую формулу исследуемого вещества.

должен владеть:

- понятиями физической сущности ядерно-магнитного резонанса;

- методом получения спектров;

должен сформировать компетенции: ОПК-1, ОПК-7.

3. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы и интернет-ресурсов.

4. Ответить на вопросы.

1. Химический сдвиг.

2. Аналитические применения ЯМР.

3. Физический принцип, лежащий в основе аналитических приложений ЯМР.

4. Диагностическое применения ЭПР.

5. Физический механизм ЭПР.

5. Проверить свои знания с использованием тестового контроля.

1. Характеристические рентгеновские спектры разных атомов в отличие от оптических спектров:

1) однотипны

2) разнотипны

3) зависят от состава химических соединений

4) не зависят от состава химических соединений

5) распространяется диффузно

2. ХИМИЧЕСКИМ СДВИГОМ НАЗЫВАЕТСЯ:

1) увеличение намагниченности в зависимости от химических составляющих

2) изменение резонансных линий в спектре ЯМР

3) превращение позитронов в электрон, обусловленное различием в константах экранирования

4) смещение сигнала в зависимости от химического окружения ядра, обусловленное различием в константах экранирования

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛЬЦМАНА

1)J=J

2)J

3)

4)N=N

5)A=

4. ФАКТОРЫ ПРИВОДЯЩИЕ УМЕНЬШЕНИЮ ПОПЕРЕЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ:

1) молекулярные взаимодействия

2) изменения в B_o

3) уменьшение частоты

4) верны 1 и 3

5) верны 1 и 2

5. ПОЛОСА ПОГЛОЩЕНИЯ ЯМР:

1) один переход или несколько вырожденных переходов, проявляющихся как одна линия

2) область спектра, в которой наблюдается сигнал, имеющий один или несколько максимумов

3) эталонное соединение, растворенное в одной фазе с исследуемым образцом

4) эталонное соединение, находящееся в разных фазах с исследуемым образцом.

6. Подготовить сообщение с презентацией.

7. Литература (см. Приложение).

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 4

УСТРОЙСТВО ЯМР-СПЕКТРОМЕТРА

1. Цель изучения темы: Изучение устройства спектрометра его блок схемы.

2. Задачи: Освоение физического метода ЯМР – спектроскопии, применяемый в фармакологии.

Обучающийся должен знать:

- основные характеристики ЯМР спектрометра;

- порядок работы устройства спектрометра и его блок-схемы;

- основные узлы и их назначение; электромагнит, синтезатор частот, регистрирующее устройство, устройство записи спектров.

должен уметь:

- по ЯМР спектрам уметь рассчитывать химические сдвиги;

- по интегральным кривым рассчитывать количество резонирующих ядер;

должен владеть:

- методикой расчета различных характеристик.

должен сформировать компетенции: ОК-5, ОПК-1.

3. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы и интернет-ресурсов.

4. Ответить на вопросы.

1) Аналитические применения ЯМР.

2) Схема ЯМР спектрометра

3) Виды магнитов

4) Техника безопасности при работе с ЯМР спектрометром

5) Колебательная энергия ИК-спектроскопии.

6) СВЧ спектроскопии.

7) Ультрафиолетовая спектроскопия.

5. Проверить свои знания с использованием тестового контроля.

1. ЛИНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЯМР:

1) один переход или несколько вырожденных переходов, проявляющихся как одна линия

2) область спектра, в которой наблюдается сигнал, имеющий один или несколько максимумов

3) эталонное соединение, растворенное в одной фазе с исследуемым образцом

4) эталонное соединение, находящееся в разных фазах с исследуемым образцом

2. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ЯМР-ИНТРОСКОПА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ:

1) ослаблением амплитуды радиочастотного поля

2) распределением электронов по поверхности положительного шара

3) размерами области, где создается однородное магнитное поле, удовлетворяющее условиям резонанса

4) энергией кванта рентгеновского излучения ионизации, которое удовлетворяет условиям резонанса

5)поглощением атомом кванта излучения, достаточного для отрыва электрона

3. ВНУТРЕННИЙ ЭТАЛОН (ЯМР):

1) один переход или несколько вырожденных переходов, проявляющихся как одна линия

2) область спектра, в которой наблюдается сигнал, имеющий один или несколько максимумов

3) эталонное соединение, растворенное в одной фазе с исследуемым образцом

4) эталонное соединение, находящееся в разных фазах с исследуемым образцом

4. Молекулярную структуру можно исследовать:

1) методом ЯМР-спектроскопии

2) методом эмиссионной томографии

3) методом МРТ

4) методом компьютерной томографии

5) микроскопом

5. ПРИ НАБЛЮДЕНИИ СТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВ ЯМР:

1) поляризация ядерных спинов и индикация сигналов ЯМР разделены во времени.

2) наблюдается непрерывное изменение плотности магнитного потока В₀ при постоянной частоте

3) образец вещества подвергается одновременному воздействию двух перпендикулярно ориентированных магнитных полей: сильного постоянного и слабого высокочастотного поля

4) наблюдается распределение электронов по поверхности положительно заряженного шара

6. Подготовить сообщение с презентацией.

7. Литература (см. Приложение).

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 5

ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ

1. Цель изучения темы: сформировать у обучающихся понятие о методе Фурье-спектроскопии при получении двумерного и трехмерного фурье-образов ЯМР-изображений.

2. Задачи: Используя математические методы получить трехмерное изображение тела.

Обучающийся должен знать:

- моделирование медицинских, физиологических и биологических процессов;

должен уметь:

- использовать метод Фурье-спектроскопии при получении двумерного и трехмерного фурье-образов ЯМР-изображений;

должен владеть:

- понятиями физической сущности ядерно-магнитного резонанса;

- методом получения спектров;

должен сформировать компетенции: ОПК-7, ОПК-21.

3. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы и интернет-ресурсов.

4. Ответить на вопросы.

1) Волновая функция. Уравнение Шредингера.

2) Адиабатическое приближение.

3) Одноэлектронное приближение.

5. Проверить свои знания с использованием тестового контроля.

1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ ВЫГЛЯДИТ:

1)

2)

3) >

4)

2. ПРИБЛИЖЕННЫЙ МЕТОД НАХОЖДЕНИЯ ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ КВАНТОВОЙ СИСТЕМЫ СО МНОРИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ НАЗЫВАЕТСЯ:

1) приближение методом Хартри Фока

2) методом эмиссионной томографии

3) одноэлектронным приближением

4) адиабатическим приближением

3. ВОЛНОВАЯ ФУНКЦИЯ:

1) координатный базисный вектор

2) комплексная функция используемая в квантовой механике для о писания чистого состояния системы

3) превращение одного из электронов в позитрон

4) координатное состояние функции волнового значения равный квадрату абсолютного значения

5)базисный вектор описывающий состояние позитронов

4. МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

1) радиоспектроскопия сантиметрового и миллиметрового диапазона длин волн (СВЧ)

2) радиоспектроскопия диапазона длин волн 10нм – 5нм

3) область спектра в которой наблюдается сигнал, имеющий один или несколько максимумов

4) метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма\

5. ПРИ НАБЛЮДЕНИИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВ:

1) поляризация ядерных спинов и индикация ЯМРсигналов разделены во времени;

2) наблюдается непрерывное изменение плотности магнитного потока ВО при постоянной частоте;

3) образец веществ подвергается одновременному воздействию двух перпендикулярно-ориентированных магнитных полей.

4) наблюдается распределение электронов по поверхности положительно-заряженного шара.

6. Подготовить сообщение с презентацией.

7. Литература (см. Приложение).

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 6

МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ

1. Цель изучения темы: сформировать у обучающихся понятие о физических основах магнитно-резонансной томографии (МРТ).

2. Задачи: Владение нужной информацией, актуальной или исторической, чтобы своевременно и квалифицированно оказать пациенту необходимую медицинскую помощь.

Обучающийся должен знать:

- физические основы МРТ;

- поколения и типы МРТ сканеров;

- строение организма человека

должен уметь:

- оценить результаты инструментальных данных МРТ

- физические основы получения изображений с МРТ

- различать артефакты изображений;

должен владеть:

- методами получения МРТ изображений;

- методикой распознавания артефактов.

должен сформировать компетенции: ОПК-7, ОПК-21.

3. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы и интернет-ресурсов.

4. Ответить на вопросы.

1. Магнитно-резонансная томография.

2. Ограничение МРТ.

3. Позитронная эмиссионная томография.

4. Понятие и возникновение позитрона.

5. Рентгеновская компьютерная томография

5. Проверить свои знания с использованием тестового контроля.

1. Магнитно-резонансная томография используется в медицине для получения:

1) послойных изображений

2) спектров

3) рентгеновских изображений

4) ультразвуковых изображений

5) резонансных спектров

2. Магнитно-резонансная томография и компьютерная томография - это:

1) разные методы

2) одинаковые методы

3) связанные методы

4) подобные методы

5) зависимые методы

3. ПРОТИВОПАКАЗАНИЕМ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МАГНИТНОЙ-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ ЯВЛЯЕТСЯ:

1) бессознательное состояние больного

2) состояние после лучевой терапии

3) осложненное лейкопенией

ранний послеоперационный период

5) наличие кардиостимулятора

4. МЕТОД, ОБЛАДАЮЩИЙ НАИБОЛЕЕ ВЫСОКОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ТКАНЕЙ:

1)МРТ

2)УЗИ

3)КТ

4)ОФЭКТ

5. Магнитно-резонансная томография, - это метод:

1) не связанный с явлением ЯМР

2) связанный с явлением ЯМР

3) связанный с рентгеновским исследованием

4) связанный с ультразвуковым исследованием

5)связанный с инфракрасным излучением

6. Подготовить сообщение с презентацией.

7. Литература (см. Приложение).

Приложение 1

Литература.

Основная литература

Дополнительная литература

Интернет ресурсы:

http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970424841.html

http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970419243.html