"Biofizyka. Podręcznik dla studentów"
Identyfikator Librowy: 93865
Spis treści
Przedmowa do II wydania 6
Przedmowa do I wydania 8
Wstęp – Feliks Jaroszyk 22
CZĘŚĆ I. PODSTAWY TEORETYCZNE BIOFIZYKI 24
Budowa materii 25
Rozdział 1. Hierarchiczność budowy żywych organizmów – Feliks Jaroszyk 25
Rozdział 2. Elementy teorii kwantów i budowy powłoki elektronowej atomu – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 26
2.1. Rozwój poglądów na istotę promieniowania świetlnego i fal materii 26
2.2. Zasada nieoznaczoności Heisenberga 29
2.3. Determinizm i indeterminizm w fizyce klasycznej i kwantowej 31
2.4. Powłoka elektronowa 32
2.4.1. Zjawisko absorpcji i emisji fotonów 32
2.4.2. Widmo charakterystyczne promieni Roentgena. Prawo Moseleya 34
2.4.3. Opis powłoki elektronowej za pomocą mechaniki kwantowej 35
2.4.4. Postulat Pauliego. Tablica okresowa pierwiastków 40
Rozdział 3. Jądro atomowe – Marian Kucharski 42
3.1. Składniki jądra atomowego 43
3.2. Energia wiązania jądra. Siły jądrowe 44
3.3. Rozpad promieniotwórczy 46
3.3.1. Rozpad α 47
3.3.2. Rozpad β 49
3.3.3. Przemiana γ 50
3.3.4. Promieniotwórczość naturalna 51
3.3.5. Reakcje jądrowe. Sztuczne izotopy promieniotwórcze 52
3.4. Detekcja promieniowania jądrowego (cząstek α, β, fotonów γ) 54
3.5. Wyzwalanie energii jądrowej 57
3.5.1. Rozszczepienie ciężkich jąder 57
3.5.2. Synteza termojądrowa 59
Rozdział 4. Cząsteczka – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 60
4.1. Oddziaływania wewnątrzcząsteczkowe 60
4.1.1. Wiązania jonowe 62
4.1.2. Wiązania kowalencyjne 63
4.1.3. Charakter kierunkowy i nasyceniowy wiązań kowalencyjnych 64
4.2. Oddziaływania międzycząsteczkowe 68
4.1.4. Wiązanie koordynacyjne 68
4.2.1. Oddziaływanie van der Waalsa 68
4.2.2. Oddziaływania specyficzne 70
4.3. Energie oraz widma cząsteczkowe 71
4.3.1. Rodzaje energii cząsteczek 71
4.3.2. Widma cząsteczkowe 72
4.4. Rozpraszanie światła i jego zastosowania w badaniach cząsteczek 74
4.4.1. Rozpraszanie Rayleigha 74
4.4.2. Rozpraszanie Ramana 74
4.4.3. Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) 75
Rozdział 5. Związki wielkocząsteczkowe 76
5.1. Informacje wstępne – Feliks Jaroszyk 76
5.2. Pojęcia ogólne o polimerach i biopolimerach – Feliks Jaroszyk 77
5.3. Zastosowanie polimerów w medycynie i stomatologii – Honorata Shaw, Beata Czarnecka, Dariusz Włodarczyk 80
5.4. Podstawy fizyczne materiałoznawstwa stomatologicznego – Honorata Shaw, Beata Czarnecka, Dariusz Włodarczyk 84
Rozdział 6. Stany skupienia materii 91
6.1. Kryteria podziału – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 91
6.1.1. Właściwości sprężyste 92
6.1.2. Właściwości strukturalne 93
6.2. Płyny. Podstawowe prawa fizyczne – Feliks Jaroszyk 95
6.2.1. Stan gazowy. Stan ciekły. Fizyczne pojęcie płynu 95
6.2.2. Wybrane prawa fizyczne płynów doskonałych i rzeczywistych 96
6.3. Struktura i właściwości fizyczne wody – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 111
6.4. Stany powierzchniowe – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 115
6.4.1. Energia powierzchniowa 115
6.4.2. Napięcie powierzchniowe. Prawo Laplace’a 116
6.4.3. Zjawiska powierzchniowe 117
6.4.4. Parachora 120
6.5. Stan stały – Piotr Piskunowicz 121
6.5.1. Ciała krystaliczne i amorficzne 121
6.5.2. Stan krystaliczny 124
6.6. Roztwory stałe. Stopy – Piotr Piskunowicz 139
Biotermodynamika. Podstawy bioenergetyki i termokinetyki 144
Rozdział 7. Biotermodynamika 144
7.1. Wstęp – Feliks Jaroszyk 144
7.2. Pojęcia podstawowe dotyczące układów i procesów termodynamicznych – Feliks Jaroszyk 145
7.2.1. Układ termodynamiczny 145
7.2.2. Rodzaje procesów termodynamicznych 147
7.3. Pierwsza zasada termodynamiki. Entalpia. Prawo Hessa – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 150
7.4. Druga zasada termodynamiki – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 153
7.4.1. Prawdopodobieństwo termodynamiczne 153
7.4.2. Entropia. Druga zasada termodynamiki 154
7.5. Trzecia zasada termodynamiki – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 157
7.6. Energia swobodna. Entalpia swobodna – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 158
7.6.1. Energia swobodna 158
7.6.2. Entalpia swobodna 159
7.6.3. Procesy egzoergiczne i endoergiczne. Przykłady 160
7.7. Energia swobodna i entalpia swobodna gazu doskonałego – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 163
7.6.4. Wartości standardowe wybranych funkcji stanu 163
7.7.1. Izotermiczne rozprężenie gazu doskonałego 164
7.7.2. Mieszanie gazów. Roztwory 165
7.8. Potencjał chemiczny – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 166
7.8.1. Potencjał chemiczny. Współczynnik aktywności 166
7.8.2. Zjawiska transportu masy 168
7.8.2.1. Dyfuzja 168
7.8.2.2. Dyfuzja przez błonę 170
7.8.2.3. Osmoza 170
7.9. Zastosowanie termodynamiki do opisu reakcji chemicznych – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 173
7.9.1. Rodzaje reakcji chemicznych 173
7.9.2. Kierunek reakcji. Równowaga chemiczna 175
7.9.3. Kinetyka chemiczna. Energia aktywacji 176
7.10. Zasady termodynamiki w procesach biologicznych – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 179
7.10.1. Pierwsza zasada termodynamiki w procesach biologicznych 179
7.10.2. Druga zasada termodynamiki w procesach biologicznych 184
7.11. Zagadnienia termodynamiki nierównowagowej 186
7.11.1. Wstęp – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 186
7.11.2. Stan stacjonarny – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 187
7.11.3. Procesy sprzężone. Dyssypacja energii – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 189
7.11.4. Przykłady procesów sprzężonych – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 191
7.11.4.1. Termodyfuzja 191
7.11.4.2. Filtracja i ultrafiltracja 193
7.11.5. Zastosowania medyczne transportu błonowego. Sztuczna nerka – Henryk Kowalski 197
7.11.5.1. Kliniczne aspekty dyfuzji i ultrafiltracji w hemodializie 197
7.11.5.2. Teoretyczne podstawy dializy zewnątrzustrojowej 198
7.11.5.3. Budowa i właściwości dializatorów 202
7.11.5.4. Aparatura 206
7.11.5.5. Dializa otrzewnowa 207
7.11.6. Procesy transportu ładunków elektrycznych. Zjawiska bioelektryczne – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 208
7.11.6.1. Potencjał elektrochemiczny 209
7.11.6.2. Potencjał elektrodowy 209
7.11.6.3. Potencjał dyfuzyjny 212
7.11.6.4. Potencjał błonowy 213
7.11.6.5. Równowaga Donnana 214
7.11.7. Rozwój i ewolucja. Fluktuacje i struktury dyssypacyjne – Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski 215
Rozdział 8. Podstawy bioenergetyki i termokinetyki 218
8.1. Podstawy bioenergetyki – Feliks Jaroszyk 218
8.1.1. Wstęp 218
8.1.2. Procesy oksydoredukcyjne 220
8.1.3. Zarys teorii chemiosmotycznej Mitchella 224
8.2. Podstawy termokinetyki – Feliks Jaroszyk 230
8.2.1. Mechanizmy transportu ciepła 230
8.2.1.1. Przewodnictwo cieplne 230
8.2.1.2. Konwekcja 232
8.2.1.3. Promieniowanie 235
8.2.1.4. Parowanie 238
8.2.1.5. Bezwymiarowe liczby podobieństwa 239
8.2.2. Straty cieplne 240
8.2.2.1. Pole temperaturowe żywych organizmów stałocieplnych 240
8.2.2.2. Mechanizmy transportu ciepła wewnątrz i na zewnątrz żywych organizmów stałocieplnych 242
8.2.2.3. Wskaźniki środowiskowe. Bilans energii cieplnej organizmów stałocieplnych 244
8.2.2.4. Straty cieplne wyrażone przez wskaźniki środowiskowe 246
8.3. Termografia – Feliks Jaroszyk, Piotr Piskunowicz 250
8.3.1. Wstęp 250
8.3.2. Podstawy fizyczne termografii 251
8.3.3. Termograf AGA-Thermovision 256
8.3.4. Główne zastosowania kliniczne termografii 257
Elementy teorii informacji i sterowania. Teoria chaosu i jej zastosowania w medycynie. Modelowanie w biofizyce i medycynie 259
Rozdział 9. Elementy teorii informacji i sterowania – Wojciech Warchoł, Teodor Świdziński, Feliks Jaroszyk 259
9.1. Wstęp 259
9.2. Niektóre zagadnienia teorii informacji 259
9.2.1. Przepływ informacji – łącze informacyjne 259
9.2.2. Miara informacji. Nieokreśloność układu. Negentropia 260
9.2.3. Inne wielkości związane z teorią informacji. Kodowanie. Redundancja 262
9.3. Kodowanie informacji 263
9.3.1. Kodowanie informacji w receptorze 263
9.3.2. Przetwarzanie informacji w receptorach 264
9.4. Układ cybernetyczny. Transformacja sygnałów. Operatory 267
9.4.1. Układy dyskretne 269
9.4.2. Operatory działaniowe, funkcyjne oraz operatory układów dynamicznych 270
9.4.3. Sposoby badania układów cybernetycznych nazywanych „czarną skrzynką” 271
9.4.4. Łączenie układów cybernetycznych 274
9.5. Sterowanie i regulacja 275
9.5.1. Sterowanie stężeniem leku w układzie jednokompartmentowym 275
9.5.2. Regulacja. Układy ze sprzężeniem zwrotnym 277
9.5.3. Układ regulacji automatycznej z ujemnym sprzężeniem zwrotnym 279
9.6. Układy regulacji ze sprzężeniami dodatkowymi 280
9.7. Homeostaza. Adaptacja. Antagonistyczny układ ultrastabilny 282
Rozdział 10. Teoria chaosu i jej zastosowania w medycynie – Piotr Jaśkowski 285
10.1. Elementy teorii chaosu 285
10.1.1. Układy dynamiczne 285
10.1.1.1. Przestrzeń fazowa 286
10.1.2. Prosty model rozwoju populacji 287
10.1.1.2. Atraktor 287
10.1.1.3. Układy stochastyczne 287
10.1.2.1. Droga do chaosu 290
10.1.3. Własności sygnału i atraktora układu chaotycznego 291
10.1.4. Fraktalna geometria atraktora 292
10.1.5. Wymiar 294
10.2. Jak odróżnić układ chaotyczny od stochastycznego? 295
10.1.6. Charakterystyka układów chaotycznych 295
10.2.1. Układy chaotyczne w biologii i medycynie 296
Rozdział 11. Modelowanie biofizyczne w biologii i medycynie – Bolesław Turczyński 297
11.1. Wstęp 297
11.2. Rodzaje modeli 298
11.2.1. Modele biologiczne 298
11.2.2. Modele fizyczne 298
11.2.3. Modele analogowe 298
11.2.4. Modele matematyczne 301
11.2.4.1. Modele statyczne 301
11.2.4.2. Modele dynamiczne 302
CZĘŚĆ II. BIOFIZYKA UKŁADÓW BIOLOGICZNYCH 308
Podstawy biofizyki molekularnej komórek i tkanek 309
Rozdział 12. Elementy biofizyki molekularnej – Bartłomiej Kwiatkowski 309
12.1. Podstawowe rodzaje makrocząsteczek biologicznych 309
12.1.1. Białka 309
12.1.2. Kwasy nukleinowe 312
12.1.3. Lipidy 315
12.2. Wybrane metody preparatywne i analityczne biofizyki molekularnej 316
12.2.1. Sączenie żelowe 317
12.2.2. Metody oparte na wirowaniu 319
12.2.3. Elektroforeza 323
12.3. Niektóre metody fizyczne badania struktury makrocząsteczek 326
12.3.1. Rentgenografia 326
12.3.2. Spektroskopia molekularna 328
12.3.2.1. Spektroskopia elektronowa (UV/VIS) 329
12.3.2.2. Spektropolarymetria 332
12.3.2.3. Spektroskopia w podczerwieni (IR) 335
12.3.3. Reometria kwasów nukleinowych i białek 337
Rozdział 13. Wstęp do biofizyki komórki 339
13.1. Budowa błony komórkowej – Marek Tuliszka 339
13.2. Transport przez błony – Marek Tuliszka 343
13.2.1. Klasyfikacja procesów transportu 344
13.2.2. Białka pośredniczące w transporcie przez błony 345
13.2.3. Charakterystyki transportu aktywnego i biernego 346
13.2.4. Rola transportu aktywnego w regulacji ciśnienia osmotycznego 349
13.2.5. Dynamika procesów transportu 350
13.3. Potencjał spoczynkowy – Leszek Kubisz 352
13.4. Model elektryczny błony komórkowej – Leszek Kubisz 356
Rozdział 14. Biofizyka tkanek 358
14.1. Biofizyka tkanki nerwowej – Krzysztof Michalak, Piotr Piskunowicz 358
14.1.1. Potencjał czynnościowy komórki. Rola jonów sodu i potasu 358
14.1.2. Warunki powstawania potencjałów czynnościowych 365
14.1.3. Rozprzestrzenianie się potencjału czynnościowego 371
14.1.4. Zjawiska zachodzące na synapsach 373
14.1.5. Przetwarzanie informacji w procesie odczuwania bodźca 375
14.1.6. Przetwarzanie informacji przez sieci neuronowe 383
14.2. Biofizyka tkanki mięśniowej 390
14.2.1. Mechanizm powstawania skurczu komórek mięśniowych – Anna Kostrzewska 390
14.2.1.1. Wstęp 390
14.2.1.2. Ułożenie białek kurczliwych w komórkach mięśniowych 390
14.2.1.3. Ślizgowa teoria skurczu 393
14.2.1.4. Sprzężenie pobudzenia ze skurczem 396
14.2.1.5. Przenoszenie pobudzenia w komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych 396
14.2.1.6. Przenoszenie pobudzenia w komórkach mięśni gładkich 399
14.2.2. Właściwości mechaniczne mięśnia – Piotr Piskunowicz 403
14.2.2.1. Mięsień niepobudzony 403
14.2.2.2. Mięsień pobudzony 407
14.2.3. Energetyka mięśnia – Bolesław Turczyński 413
14.2.3.1. Związek pomiędzy szybkością skracania mięśnia a jego obciążeniem. Moc mięśnia 413
14.3. Biofizyka tkanki łącznej – Ewa Marzec 417
14.3.1. Elementy budowy tkanki łącznej 418
14.3.2. Układ białko–woda w tkance łącznej 422
14.3.3. Właściwości dielektryczne tkanki łącznej 422
14.4. Znaczenie biofizycznych właściwości tkanek w biomechanice – Bolesław Turczyński 426
14.4.1. Wstęp 426
14.4.2. Główne układy ruchu człowieka 427
14.4.3. Aparat kostno-stawowy 428
14.4.4. Praca i moc człowieka 432
14.4.5. Podstawowe zagadnienia i prawa związane z odkształceniami 433
14.4.6. Tkanka kostna jako materiał anizotropowy. Uogólnione prawo Hooke’a 437
14.4.7. Właściwości biomechaniczne tkanki kostnej 439
14.4.8. Wytrzymałość tkanki kostnej a ciężar ciała (obciążenie) 440
14.4.9. Modele reologiczne materiałów lepko-sprężystych i sprężysto-lepkich 444
14.4.10.Właściwości biomechaniczne mięśni 447
14.4.11.Biomechanika narządu żucia 452
Biofizyka narządów 457
Rozdział 15. Biofizyka zmysłu słuchu 457
15.1. Wstęp – Aleksander Sęk 457
15.2. Fizyczne podstawy drgań i fal akustycznych – Aleksander Sęk 458
15.2.1. Ruch drgający 458
15.2.2. Klasyfikacja sygnałów 461
15.2.3. Podstawy analizy sygnałów 464
15.2.4. Pojęcie liniowości. Filtry 469
15.2.5. Propagacja dźwięku w przestrzeni 472
15.2.6. Natężenie dźwięku. Decybel 474
15.2.7. Fala akustyczna na granicy ośrodków. Impedancja 477
15.3. Budowa i funkcjonowanie układu słuchowego – Aleksander Sęk 479
15.3.1. Droga fali akustycznej w układzie słuchowym 479
15.3.2. Proces przetwarzania 486
15.3.2.1. Wzmacniacz ślimakowy 486
15.3.2.2. Nieliniowość układu słuchowego 489
15.3.2.3. Emisje otoakustyczne 490
15.3.3. Nerw słuchowy 491
15.4. Percepcyjna analiza dźwięku w układzie słuchowym – Aleksander Sęk 492
15.4.1. Progi słyszalności i percepcja głośności 492
15.4.1.1. Progi słyszalności 492
15.4.1.2. Krzywe jednakowej głośności 494
15.4.1.3. Skalowanie głośności 494
15.4.1.4. Sumowanie w czasie. Progi różnicowe 495
15.4.2. Selektywność częstotliwościowa 496
15.4.2.1. Istota selektywności częstotliwości 496
15.4.2.2. Wstęga krytyczna. Filtry słuchowe 497
15.4.2.3. Percepcja barwy 501
15.4.2.4. Głośność a selektywność częstotliwościowa 502
15.4.3. Percepcja wysokości 503
15.4.3.1. Wysokość tonów. Skalowanie wysokości 503
15.4.3.2. Teorie percepcji wysokości 504
15.4.3.3. Dyskryminacja częstotliwości 505
15.4.3.4. Wysokość dźwięków złożonych 506
15.4.4. Rozdzielczość czasowa ucha 507
15.4.5. Lokalizacja dźwięków 508
15.4.5.1. Czynniki lokalizacyjne wynikające z odsłuchów dwuusznych 509
15.4.5.2. Rola małżowiny usznej 510
15.4.5.3. Efekt precedensu 511
15.4.5.4. Binauralne różnice poziomu maskowania 511
15.5. Mowa – Aleksander Sęk 514
15.5.1. Wytwarzanie dźwięków mowy 514
15.5.2. Głoski i fonemy 517
15.5.3. Analiza dźwięków mowy. Spektrogram 517
15.5.4. Dźwięki mowy 519
15.5.5. Intonacja 522
15.6. Wady słuchu i ich korekcje – Dorota Hojan-Jezierska 523
15.6.1. Wstęp 523
15.6.2. Choroby narządu słuchu 523
15.6.3. Metody badań uszkodzeń słuchu 524
15.6.4. Korekcje wad słuchu 527
15.6.5. Metody dopasowania aparatów słuchowych 531
15.6.5.1. Procedury oparte na audiometrii tonalnej 531
15.6.5.2. Procedury oparte na skalowaniu głośności 532
15.7. Potencjały wywołane – Piotr Świdziński, Teodor Świdziński 536
15.7.1. Badania elektrofizjologiczne 536
15.7.2. Badanie potencjałów wywołanych drogi słuchowej 536
15.7.3. Badanie potencjałów wywołanych drogi wzrokowej 539
15.7.4. Badanie potencjałów wywołanych drogi węchowej 540
Rozdział 16. Biofizyka układu wzrokowego 542
16.1. Wstęp – Anna Przekoracka-Krawczyk, Piotr Jaśkowski 542
16.2. Promieniowanie elektromagnetyczne – Anna Przekoracka-Krawczyk, Piotr Jaśkowski 543
16.3. Podstawowe prawa optyki geometrycznej – Anna Przekoracka-Krawczyk, Piotr Jaśkowski 544
16.3.1. Załamanie światła w pryzmacie 546
16.3.2. Załamanie światła na powierzchni sferycznej 547
16.4. Układ optyczny oka – Anna Przekoracka-Krawczyk, Piotr Jaśkowski 549
16.4.1. Wady wzroku i ich korekcja 552
16.5. Siatkówka oka – Anna Przekoracka-Krawczyk, Piotr Jaśkowski 557
16.5.1. Transdukcja sygnału w siatkówce 557
16.5.2. Wrażliwość siatkówki 560
16.5.3. Kanały włączeniowe i wyłączeniowe w siatkówce 563
16.5.4. Pola recepcyjne komórek zwojowych 564
16.5.5. Wielkość pól recepcyjnych 567
16.6. Przetwarzanie informacji wzrokowej – Anna Przekoracka-Krawczyk, Piotr Jaśkowski 570
16.6.1. Funkcja czułości na kontrast 570
16.6.2. Widzenie barwne 571
16.6.2.1. Teoria trójchromatyczna 571
16.6.2.2. Teoria opozycji barwnej 573
16.6.3. Szlaki „parvo” i „magno” 577
16.6.4. Kora wzrokowa 578
16.6.4.1. Pierwszorzędowa kora wzrokowa (V1) 578
16.6.4.2. Drugorzędowa kora wzrokowa 580
16.6.4.3. Pola wzrokowe wyższego rzędu 581
16.6.5. Dwie drogi wzrokowe 582
16.7. Podstawy fotometrii i kolorymetrii – Kamila Linkowska-Świdzińska, Teodor Świdziński 584
16.7.1. Światło i kolor w medycynie 584
16.7.2. Zagadnienia fotometrii 586
16.7.3. Wielkości fotometryczne 587
16.7.4. Zagadnienia kolorymetrii – nauka o kolorze 589
Rozdział 17. Biofizyka układu oddechowego – Andrzej Pilawski, Kazimierz Narożny 594
17.1. Mechanizm wentylacji płuc 594
17.1.1. Rola ciśnień wewnątrzopłucnowego i śródpęcherzykowego 594
17.1.2. Rola właściwości sprężystych tkanki płucnej i napięcia powierzchniowego warstwy powierzchniowej pęcherzyków. Histereza objętościowo- -ciśnieniowa 597
17.2. Praca wykonywana przez układ oddechowy. Moc oddechowa 601
17.3. Wymiana gazowa 605
Rozdział 18. Biofizyka układu krążenia 609
18.1. Wstęp – Piotr Piskunowicz 609
18.2. Uproszczona budowa układu krążenia – Piotr Piskunowicz 609
18.3. Procesy transportu między układem krwionośnym a układem chłonnym – Piotr Piskunowicz 619
18.4. Energetyka serca – Piotr Piskunowicz 622
18.5. Właściwości biomechaniczne i geometryczne naczyń krwionośnych – Bolesław Turczyński 625
18.5.1. Właściwości bierne i czynne 625
18.5.2. Związek między naprężeniem sprężystym a właściwościami geometrycznymi naczynia krwionośnego i ciśnieniem krwi w stanie równowagi 627
18.5.3. Związek między zmianą ciśnienia krwi i zmianą naprężenia sprężystego oraz właściwości geometrycznych naczynia krwionośnego 628
18.5.4. Molekularne podstawy właściwości sprężystych naczyń krwionośnych. Napięcie czynne 630
18.5.5. Dynamika krwi 633
18.5.6. Impedancja tętnicza. Fala tętna 634
18.6. Właściwości reologiczne krwi i ich rola – Bolesław Turczyński 638
18.6.1. Właściwości pseudoplastyczne i tiksotropowe 638
18.6.2. Wpływ hematokrytu na lepkość krwi 643
18.6.3. Odkształcalność erytrocytów 644
18.6.4. Agregacja erytrocytów 644
18.7. Elektryczna, magnetyczna i mechaniczna aktywność serca. Metody badawcze – Feliks Jaroszyk 645
18.7.1. Elektryczna i magnetyczna aktywność serca 645
18.7.1.1. Elektrokardiografia 651
18.7.1.2. Magnetokardiografia 658
18.7.2. Mechaniczna czynność serca. Mechanokardiografia 663
CZĘŚĆ III. ODDZIAŁYWANIE CZYNNIKÓW FIZYCZNYCH NA ŻYWY ORGANIZM 666
Rozdział 19. Wpływ czynników mechanicznych na żywy organizm 667
19.1. Wstęp – Helena Gawda 667
19.2. Wpływ fal sprężystych na organizm. Wprowadzenie – Helena Gawda 667
19.2.1. Infradźwięki i wibracje – Helena Gawda 668
19.2.2. Generacje ultradźwięków – Helena Gawda 669
19.2.3. Parametry fal i pola ultradźwiękowego – Helena Gawda 670
19.2.4. Rozchodzenie się ultradźwięków w tkankach – Helena Gawda 673
19.2.5. Czynne i bierne działanie ultradźwięków. Przykłady zastosowania – Helena Gawda 676
19.2.6. Litotrypsja – Helena Gawda 679
19.2.7. Ultrasonografia – Helena Gawda, Dariusz Włodarczyk 683
19.2.8. Dopplerowskie metody badania biologicznych struktur ruchomych – Helena Gawda, Dariusz Włodarczyk 689
19.2.9. Ocena szkodliwości oddziaływania ultradźwięków na obiekty biologiczne – Helena Gawda 693
19.3. Wpływ przyspieszeń – Helena Gawda 698
19.3.l. Wpływ przyspieszeń podłużnych +Gz, –Gz 700
19.3.2. Wpływ przyspieszeń poprzecznych 701
19.3.3. Stan nieważkości 701
19.4. Wpływ zmienionego ciśnienia na organizm człowieka – Helena Gawda 702
19.4.1. Wpływ obniżonego ciśnienia 702
19.4.2. Wpływ podwyższonego ciśnienia 704
Rozdział 20. Wpływ temperatury i wilgotności – Feliks Jaroszyk 707
20.1. Wpływ temperatury otoczenia. Termoregulacja 707
20.1.1. Wpływ pola temperatur na kinetykę procesów biologicznych 707
20.1.2. Termoregulacja 711
20.1.3. Wpływ temperatury otoczenia na pole temperatur organizmu stałocieplnego 712
20.2. Wpływ wilgotności 714
Rozdział 21. Wpływ pola elektrycznego i magnetycznego na żywy organizm – Józef Terlecki 716
21.1. Właściwości elektryczne i magnetyczne 716
21.1.1. Dielektryki 719
21.1.2. Półprzewodniki i przewodniki 725
21.1.3. Przewodność oraz przenikalność elektryczna komórek i tkanek 728
21.1.4. Właściwości magnetyczne substancji 734
21.1.4.1. Momenty magnetyczne elektronów i atomów 734
21.1.4.2. Właściwości magnetyczne substancji biologicznych 735
21.1.4.3. Zjawisko rezonansu magnetycznego 736
21.2. Działanie pól elektromagnetycznych na żywe organizmy 738
21.2.1. Oddziaływanie pól stałych i wolnozmiennych 739
21.2.2. Oddziaływanie pól elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości – skutki termiczne 740
21.2.3. Zagrożenia wtórne 743
21.2.4. Ogólne zasady ochrony przed promieniowaniem elektromagnetycznym 744
Rozdział 22. Wpływ promieniowania jonizującego na żywy organizm – Tadeusz Rudnicki, Józef Terlecki 746
22.1. Wstęp 746
22.2. Ważniejsze źródła promieniowania jonizującego 746
22.2.1. Źródła medyczne 746
22.2.1.1. Promieniowanie rentgenowskie 746
22.2.1.2. Źródła promieniowania gamma 750
22.2.2. Radionuklidy naturalne 751
22.2.3. Obiekty jądrowe 753
22.3. Przechodzenie promieniowania jonizującego przez substancję 756
22.3.1. Krótki przegląd fizycznych procesów wzajemnego oddziaływania cząstek naładowanych i substancji 756
22.3.2. Straty energii jonizacyjne 756
22.3.3. Przechodzenie promieniowania fotonowego (rentgenowskiego, gamma) przez substancję 759
22.4. Podstawowe wielkości stosowane w dozymetrii promieniowania jonizującego 767
22.3.4. Wzajemne oddziaływanie neutronów i materii 767
22.5. Działanie biologiczne promieniowania jonizującego 770
22.5.1. Wprowadzenie 770
22.5.2. Efekty radiobiologiczne 771
Rozdział 23. Wpływ promieniowania niejonizującego na żywy organizm 773
22.5.3. Dawki graniczne promieniowania jonizującego 777
22.5.3.1. Czy istnieją dawki bezpieczne? 777
22.5.3.2. Dawki graniczne dla niektórych grup ludności 777
23.1. Charakterystyka promieniowania niejonizującego. Uwagi terminologiczne – Marian Kucharski 778
23.2. Wytwarzanie promieniowania niejonizującego – Marian Kucharski 781
23.3. Absorpcja promieniowania niejonizującego przez atomy i cząsteczki – Marian Kucharski 783
23.4. Zjawiska fizyczne zachodzące w cząsteczkach wzbudzonych. Fotoluminescencja. Schemat Jabłońskiego – Marian Kucharski 784
23.5. Reakcje fotochemiczne – Marian Kucharski 788
23.5.1. Przykłady biologicznie ważnych reakcji fotochemicznych 788
23.5.2. Reakcje fotochemiczne związane z ozonem atmosferycznym 790
23.6. Fotosensybilizacja. Tlen singletowy – Marian Kucharski 791
23.7. Melanina jako indywidualny fotoprotektor – Marian Kucharski 793
23.8. Fotomedycyna – Marian Kucharski 794
23.9. Lasery. Promieniowanie laserowe – Urszula Kokowska 799
23.9.1. Właściwości promieniowania laserowego 801
23.9.2. Wpływ promieniowania laserowego na tkanki 802
23.9.3. Zastosowanie laserów w medycynie i stomatologii 806
23.9.4. Światłowody 810
23.10.Wolne rodniki i antyoksydanty w zdrowym i chorym organizmie – Bolesław Gonet 811
23.10.1.Wolne rodniki w zdrowym organizmie 812
23.10.2.Antyoksydanty 814
23.10.3.Wolne rodniki w chorym organizmie 817
23.10.4.Metody wykrywania wolnych rodników 824
Podstawy fizyczne wybranych metod obrazowania tkanek i narządów 827
Rozdział 24. Podstawy fizyczne metod obrazowania tkanek i narządów – Edward Pankowski 827
24.1. Tomografia transmisyjna KT 827
24.1.1. Promienie rentgenowskie 827
24.1.1.1. Mechanizm wytwarzania promieniowania rentgenowskiego 827
24.1.1.2. Widmo promieniowania rentgenowskiego 830
24.1.1.3. Osłabianie promieniowania rentgenowskiego 834
24.1.2. Rentgenowska transmisyjna tomografia komputerowa KT 836
24.1.2.1. Rekonstrukcja obrazu w rentgenowskiej transmisyjnej tomografii komputerowej 839
24.1.2.2. Rozwój transmisyjnej tomografii komputerowej 842
24.1.2.3. Przestrzenna i gęstościowa zdolność rozdzielcza 846
24.1.2.4. Obrazowanie trójwymiarowe 847
24.1.2.5. Uboczne skutki badania za pomocą tomografii KT 848
Rozdział 25. Spektroskopia i tomografia NMR – Bolesław Gonet 849
25.1. Wstęp 849
25.2. Podstawy fizyczne zjawiska NMR 851
25.2.1. Relaksacja 855
25.2.2. Oddziaływanie spin–sieć. Czas relaksacji podłużnej T1 856
25.2.3. Oddziaływanie spin–spin. Czas relaksacji poprzecznej T2 857
25.2.4. Przekształcenie Fouriera 859
25.3. Koncepcja spektroskopii NMR 862
25.3.1. Przesunięcie chemiczne 862
25.3.2. Sprzężenie spin–spin, rozprzęganie spinów 863
25.4. Od spektroskopii do tomografii NMR 866
25.4.1. Skanowanie i rekonstrukcja obrazów 867
25.4.2. Parametry obrazowania MR 871
25.4.3. Możliwości diagnostyczne tomografii NMR 874
Rozdział 26. Tomografia emisyjna SPECT – Edward Pankowski 875
26.1. Wstęp 875
26.2. Jednofotonowa emisyjna tomografia komputerowa SPECT 876
26.3. Zdolność rozdzielcza 879
26.4. Lokalizacja źródeł promieniotwórczych 881
Rozdział 27. Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa (PET) – Edward Pankowski 883
27.1. Wstęp 883
27.2. Budowa i zasada działania tomografu emisyjnego PET 883
27.3. Znaczniki izotopowe stosowane w tomografii PET 888
27.4. Zastosowanie kliniczne tomografii emisyjnej PET 889
Dodatek – Feliks Jaroszyk 890
Polecane piśmiennictwo 898
Skorowidz 902