Файл: 2.pdf

Основи біофізики і біомеханіки

7 

ПЕРЕДМОВА

 
Дисципліни «Біофізика» і «Біомеханіка» в циклі освітньо-професійного 

напряму  вищої  освіти  за  спеціальностями  немедичного  профілю 
(«Медичні  прилади  і  системи»,  «Здоров’я  людини»,  «Біотехнологія», 
«Екологія») відносяться до блоку спеціально-теоретичних дисциплін і 
вимагають  знань  молекулярної  та  клітинної  біології,  анатомії, 
фізіології людини, законів фізики та теоретичної механіки.  

Біофізика  –  це  галузь  науки,  яка  вивчає  фізичні  та  фізико-хімічні 

явища життя на всіх рівнях, починаючи з молекул і клітин і закінчуючи 
організмами  в  цілому.  Біофізика  формує  наукові  погляди  на  фізичну 
складову  процесів,  які  протікають  у  живому  організмі  і  забезпечує 
розуміння:  термодинамічних  і  енергетичних  процесів  в  органах, 
тканинах  і  організмі  людини;  біофізики  процесів  транспорту  речовин 
через біомембрани і біоелектрогенез; природи біологічних ефектів під 
дією  електричного  струму,  електромагнітного  випромінювання  і 
принципів  використання  в  медицині  дії  фізичних  полів  на  людину; 
електричних  і  магнітних  характеристик  біологічних  систем;  ознайомлює 
студентів з принципами моделювання роботи окремих органів, тканин 
та систем організму людини. 

Великою  перевагою  біофізики  є  можливість  використання  непрямих, 

опосередкованих методів дослідження об’єктів пізнання (безпосереднє 
вивчення  яких  з  певних  причин  неможливе)  шляхом  дослідження  їх 
моделей. Для розуміння перебігу фізико-хімічних процесів у клітинах 
вищих  організмів  у  якості  моделей  використовуються  більш  прості 
організми,  ізольовані  клітини  або  культури  клітин  зі  спрощеною 
організацією  досліджуваних  механізмів.  Застосовуються  також  чисто 
фізико-хімічні  моделі,  призначення  яких  полягає  у  виділенні  явища  в 
«чистому» вигляді з метою демонстрації його сутності. 

Сучасна  біофізика  використовує  найновіші  методи  кількісного 

дослідження, що дає змогу  отримувати кількісні залежності між змінами 
різних фізико-хімічних параметрів живої системи. Удосконалення й 
розроблення  в  цьому  напрямку  методів  з  вимірювання  електричних 
потенціалів,  іонних  струмів,  діелектричних  властивостей,  електропро-
відності,  спектральних  характеристик,  хемілюмінесценції  є  важливим 
джерелом  при  розв’язанні  багатьох  проблем  сучасної  біології. 
Біофізика  з’ясовує  важливі  практичні  завдання  і  разом  з  іншими 
науками є теоретичною основою біології та медицини.  

Л. І. Григор’єва, Ю. А. Томілін  

8 

У  теоретичному  плані  предметом  вивчення  сучасної  біофізики  є 

фізичні  і  фізико-хімічні  явища,  які  складають  підставу  біологічних 
процесів на всіх рівнях організації живого  організму: молекулярному, 
субклітинному (структури всередині клітини), клітинному, тканинному і 
організму в цілому. 

Велике  значення  має  також  прикладна  біофізика,  яка  охоплює 

цілий ряд питань, що пов’язані з фізичними принципами будови ряду 
органів  і  систем  організму,  наприклад,  гідродинаміки  кровообігу, 
енергетичного  балансу  і  терморегуляції  організму.  Дослідження 
біофізичних  основ  діяльності  окремих  органів,  тканин  та  біологічних 
систем  організму  людини  дає  можливість  розуміння  електричних 
процесів, що відбуваються в організмі, а також електричних і магнітних 
характеристик біологічного організму. Окремо розглядаються питання 
механізму  впливу  електромагнітного  випромінювання,  в  тому  числі 
іонізуючого,  на  живий  організм  та  біофізичних  процесів  в  організмі 
людини при дії струму та електромагнітних полів.  

Сучасна  біомеханіка  являє  собою  розділ  біофізики,  який  вивчає 

механічні  властивості  живих  тканин,  органів  і  організму  в  цілому,  а 
також  механічні  явища,  які  відбуваються  в  останньому.  Курс 
біомеханіки  забезпечує  знаннями  щодо  механічного  устрою  опорно-
рухового  апарату  людину,  побудови  механічних  моделей  роботи 
окремих ланок чи систем організму людини. 

Класична  біомеханіка  займається  дослідженнями  роботи  і  опорно-

рухового апарату людини, біомеханічних закономірностей рухів людини 
та  методів  біомеханічного  контролю.  Знання  біомеханічних  основ 
рухових  якостей  дозволяє  розуміти  суть  процесів,  які  забезпечують 
виконання  людиною  будь-якого  руху,  а  усвідомлення  методів 
визначення  основних  біомеханічних  характеристик  рухів  людини  та 
побудови  кінематичних  та  динамічних  моделей  окремих  частин  тіла 
закладає теоретичні основи медичної біомеханіки.  

У  посібнику  розглядаються  теми,  які,  на  думку  авторів,  є 

важливими  при  викладанні  курсів  цих  дисциплін  для  студентів 
немедичних,  у  першу  чергу  інженерних,  спеціальностей.  Викладання 
теми закінчується наведенням контрольних питань, тестових питань та 
тематичних задач. 

У посібнику також викладено зміст практично-лабораторних робіт, 

мета  яких  полягає  у  засвоєнні  і  закріпленні  теоретичного  матеріалу, 
необхідного для самостійної роботи, опануванні методами біомеханічного 
та  біофізичного  аналізу  і  формування  навичок  науково-дослідної 
роботи.  П’ять  з  цих  робіт  присвячено  практичному  закріпленню 

Основи біофізики і біомеханіки

9 

методів  визначення  біомеханічних  характеристик  рухового  апарату 
людини,  проведення  оцінки  кінематичних  і  динамічних  особливостей 
та інерційних характеристик рухів людини, унікальності управляючих 
впливів  нервово-м’язової  системи  на  рухову  діяльність  людини.  Дві 
роботи  присвячено  практичному  закріпленню  знань  з  двох  важливих 
тем біофізики: гемодинамічні процеси в організмі людини та вплив на 
людину  іонізуючого  випромінювання  і  методи  захисту  людини  при 
роботі з гамма- та рентген-діагностично-терапевтичними апаратами. 

У  посібнику  введено  розділ  зі  статистичної  обробки  результатів 

досліджень,  застосування  чого  дозволяє  отримувати  достовірні 
результати при виконанні практичних і дослідних робіт.