Программа дисциплины Лазерные Медицинские системы для учебного плана кафедры бмт-1 по направлению подготовки дипломированного специалиста 653900 «Биомедицинская техника» по специальности

Кафедра Биомедицинские технические системы (БМТ 1)

Факультет «Биомедицинская техника»

Программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального обр0000а0зования в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста 653900 Биомедицинская техника по специальности 190500 Биотехнические и медицинские аппараты и системы.

Раздел 1. Цели и задачи дисциплины.

1.1. Общие цели. .

Подготовка специалистов к участию в создании новых лазерных медицинских приборов, аппаратов и комплексов для хирургии, терапии и диагностики, проектированию, расчету и моделированию основных функциональных узлов, разработке методик и проведению их технических и биомедицинских испытаний.

2. Приобретаемые профессиональные умения и навыки:

а) вести анализ и разработку структурных и функциональных схем;

б) разрабатывать и обосновывать медико-технические требования к лазерной аппаратуре, базирующиеся на системном биотехническом анализе;

в) выполнять необходимые расчеты, как для характеристик электромагнитного излучения, взаимодействующего с биообъектом, так и для лазерных систем, использующих это взаимодействие для лечебных и диагностических целей;

г) уметь моделировать техническими средствами основные биологические процессы;

д) проектировать основные типы лазерной аппаратуры на современном уровне.

2. Приобретаемые профессиональные знания.

1. Законы:

а) классической электродинамики с акцентом на распространение излучения в поглощающих и рассеивающих средах;

б) геометрической и физической оптики;

в) статистической механики и радиофизики;

г) квантовой электроники;

д) теплового излучения и других способов передачи тепловой энергии;

е) физической и химической кинетики.

2. Величины, характеризующие:

а) оптические характеристики основных материалов, используемых в лазерных приборах и аппаратах;

б) оптические характеристики биотканей и близких к ним сред;

в) параметры основных лазерных систем широкого применения;

г) параметры органа зрения как оптической и биотехнической системы;

д) параметры основных типов приемников оптического излучения;

е) параметры электронных схем, анализирующих и преобразующих сигналы в радиочастотном диапазоне после их преобразования фотоприемными системами;

ж) параметры информационно-вычислительных систем.

3. Понятия:

Спонтанное и вынужденное излучение при взаимодействии вещества с электромагнитным полем; активная среда; показатель усиления; условие самовозбуждения лазера; мягкий и жесткий режим возбуждения; ширина линии рабочего перехода; однородное и неоднородное уширение линии; трехуровневая и четырехуровневая схемы возбуждения; интерферометр Фабри-Перо как спектральный прибор и как резонатор; собственные моды оптических резонаторов; гауссов пучок; теория Когельника; устойчивый и неустойчивый резонаторы; КПД лазера; импульсный и непрерывный режимы работы лазера; свободная генерация; модуляция добротности; синхронизация мод; управление выходными характеристиками лазерного излучения (модуляция, сканирование); генерация оптических гармоник; тепловой, фотохимический и фотоионизационный механизмы взаимодействия лазерного излучения с биотканью; терапевтическое и хирургическое действие лазерного излучения; фотодеструкция; фотоабляция; термодиффузионное разрушение биоткани; дозиметрия лазерного излучения; лазерный скальпель и лазерный перфоратор; стерилизующее действие лазерного излучения; лазерный гемостаз; лазерная эндоскопия; лазерная ангиопластика; лазерная литотрипсия; лазерная биостимуляция; низкоинтенсивная и высокоинтенсивная лазерная терапия; фотодинамический и светокислородный эффекты; фототермия; сочетанные терапевтические воздействия; когерентная и некогерентная диагностика; спекл-интерферометрия; голографическая интерферометрия; спектроскопия оптического смешения; допплеровская флоуметрия; пульс-оксиметрия; спектроскопия комбинационного рассеяния; люминесцентная спектроскопия и микроскопия.

4. Методики:

а) расчета основных характеристик выходного излучения лазеров на базе автоколебательной модели лазера в полуклассическом приближении с учетом возможной нелинейности среды;

б) расчета оптических резонаторов на основе теории гауссовых пучков Когельника;

в) расчета основных характеристик лазерных медицинских систем хирургического назначения на основе модели теплового действия лазерного излучения на биоткань (в термодиффузионном и фотоабляционном режимах);

г) расчета системы доставки лазерного излучения к биообъекту и системы контроля лазерного воздействия на биообъект;

д) оценочного расчета дозы облучения биообъекта при лазерной терапии в предположении о преобладании того или иного механизма действия лазерного излучения;

е) расчета рассеянных случайно-неоднородными средами полей с применением методов статистической радиофизики, в том числе основ современных методов расчета с применением диаграммной техники;

ж) расчета характеристик фототока при оптическом смешении;

з) оценочного расчета возможностей приема и анализа люминесцентного излучения биообъектов;

н) технико-экономического расчета эффективности лазерной и оптической аппаратуры при внедрении ее в медицинскую практику.

5. Приборы и изделия.

- лазерная установка общехирургического назначения на базе СО₂ – лазера;

- лазерная эндоскопическая установка на базе Nd:YAG – лазера;

• лазерные офтальмокоагуляторы на базе полупроводникового лазера и ионного Ar⁺ - лазера;

• лазерный корректор кривизны роговицы на базе эксимерного лазера;

- лазерный перфоратор чрескожного действия на базе Еr:YAG – лазера;

- лазерный литотриптор экстракорпорального и интракорпорального типа;

- установка для лазерной ангиопластики;

- лазерные аппараты для низкоинтенсивной терапии на базе газовых и полупроводниковых лазеров;

- матричные фототерапевтические облучатели;

- лазерные установки для фотодинамической терапии;

- лазерный допплеровский флоуметр (измеритель характеристик потоков биожидкостей);

- спекл-анализатор дефектов зрения;

- пульс-оксиметр;

- лазерный люминесцентный спектроанализатор.