The first part of academic disciplin "Biology" gives the opportunity to analyze biological systems, study mitosis and meiosis, as well as stages of ontogenesis, master the techniques of microscopy on a light microscope, study human genetics, and master methods for solving genetic problems and constructions pedigrees.
The "Biology" program covers the main issues of the academic discipline “General biology and medicine”. The program is intended for medical students.
Основы ПЭТ
Курса "Томографические методы" предназначен для ознакомления с математическими алгоритмами решения прямой и обратной задач в таких видах компьютерной томографии, как рентгеновская компьютерная томография, позитрон эмиссионная томография и однофотонная эмисионная компьютерная томография. Для каждой из рассматриваемых видов томографии дается краткое описание используемых источников излучения и детекторной системы, а также
изучаются принципы реконструкции трехмерного изображения на основе классической геометрии сканирования Радона. Основной акцент делается на особенностях использования классических приемов восстановления изображения по проекциям для различных модальностей и способах коррекции измеряемых данных в разных видах томографии.
В основе курса лежит практическое освоение алгоритмов решения прямой и обратной задачи с помощью пакета Matlab, разработка графического интерфейса для исследования различных алгоритмов и оценка влияния различных параметров сканирования на качество реконструируемого изображения.
Дисциплина "Вычислительная физика" имеет целью формирование у студентов практических навыков, позволяющих применять численные методы для решения фундаментальных и прикладных физических задач и создавать на их основе физико-математические модели для исследования физических процессов и систем.
Получение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы, предполагает практическое изучение алгоритмов, инструментов и средств, необходимых для моделирования физических процессов с помощью пакета Matlab. Поэтому в рамках курса студенты должны изучить особенности программирования в среде Matlab, способы ввода исходной информации а способы представления результатов исследования. Решение предлагаемых физических задач включает теоретическое ознакомление со способами описания изучаемых физических систем, разработку алгоритмов моделирования физических процессов с использованием численных методов, создание удобного графического интерфейса для проведения исследования, изучение физической системы с использованием разработанной математической модели, а также анализ результатов исследования.
В рамках данной дисциплины изучаются основы разработки компьютерных математических моделей для исследования физических процессов и решения различных задач медицинской физики. Рассматриваются примеры математического описания и применения численных методов решения уравнений в рамках программной среды Matlab для исследования физических систем.
Целями освоения учебной дисциплины «Математическое моделирование в физике» являются:
- формирование у студентов четкого понимания возможностей и ограничений метода компьютерного моделирования при описании реальных физических систем и
- приобретение базовых навыков для методически грамотного подхода к процессу решения физических задач с помощью математического моделирования.
Современная ядерная медицина включает в себя, как диагностические, так и терапевтические методы, основанные на использовании ионизирующих ядерных излучений. Для реализации этих методик разрабатываются сложные физические установки, понимание всех особенностей работы которых необходимо медицинскому физику для того, чтобы максимально эффективно использовать их в целях диагностиуки и лечения пациентов. Разработка и, как правило, функционирование этих систем невозможно без применения математических моделей, описывающих взаимодействие ядерных излучений с биологическими объектами, а также с элементами конструкции данных установок. Одним из самых универсальных и достоверных методов моделирования процессов, связанных с применением ядерных излучений, является метод Монте-Карло. На основе этого метода строятся многие системы планирования в лучевой терапии. Этот метод используется при конструировании диагностических систем для оценки их эксплуатационных характеристик. В мире существует несколько общепризнанных систем моделирования ядерно-физических процессов на основе метода Монте-Карло. Большинство из них являются коммерческими и имеют ограниченное применение для разработки на их основе «фирменных» коммерческих программных продуктов для конкретных терапевтических и диагностических систем. Система моделирования Geant4, разработанная в европейском центре ядерных исследований ЦЕРН, является общедоступной и обладает высокой степенью апробированности и надежности. Одним из ее расширений является система GATE(Geant4 Application for Emission Tomography), предназначенная для моделирования медицинских систем получения изображений и радиотерапевтических систем. В настоящее время GATE поддерживает моделирование эмиссионных видов томографии (ПЭТ и ОФЭКТ), компьютерной рентгеновской томографии, а также различных устройств для радиотерапии.
Целями освоения учебной дисциплины «Математическое моделирование в медицине» являются:
– формирование у студентов понимания взаимосвязи различных физических процессов, лежащих в основе работы медицинских ядерно-физических систем
– изучение методики моделирования распространения излучений в биологических объектах на основе метода Монте-Карло
– изучение и освоение базовыми навыками работы с системой моделирования для ядерной медицины GATE, основанной на библиотеках моделей физических процессов Geant4.
– формирование у студентов представления о возможностях и ограничениях современных методов медицинской визуализации, о конструкции и особенностях функционирования различных типов томографов и сканеров для медицинской диагностики, использующих ионизирующие излучения.
- развитие навыков разработки и использования компьютерных математических моделей для оценки рабочих параметров диагностических и терапевтических систем ядерной медицины.
В курсе изложены физические основы визуализации изображений с помощью рентгеновских лучей. Рассмотрены основные процессы взаимодействия рентгеновского излучения с биотканями организма человека. Рассмотрены основные принципы рентгеновской трансмиссионной компьютерной томографии. Даются основные сведения об источниках и детекторах, используемых в системах РКТ. Рассмотрены основные уравнения компьютерной томографии и способы их решения. В курсе также рассматриваются клинические приложения РКТ для диагностики и планирования лучевой терапии.
Целями освоения учебной дисциплины Медицинская электроника и измерительные преобразователи являются получение студентами знаний по основным аспектам современной электроники, применяемой в различных типах медицинской аппаратуры и аппаратуры для медицинских исследований. Студенты получают знания об основных функциональных и схемотехнических решениях в области преобразования различных физических величин в цифровой код, усиления и предварительной обработки сигналов с различных датчиков, методам отбора полезных событий (сигналов), типам основных интерфейсов, характеристикам и возможностям различных типов вычислительных средств (процессоры, микроконтроллеры и т.д.), используемых, либо встраиваемых в аппаратуру. У студентов формируется понимание возможностей и ограничений на электронные системы медицинской техники.
В курсе рассматриваются физические и радиобиологические проблемы одного из основных методов лечения онкологических заболеваний, а именно лучевая терапия. Курс состоит из двух частей и преподается в течении двух семестров. В первой части студенты изучают вопросы лучевого лечения с помощью пучков и источников фотонного излучения, во второй части изучаются вопросы лучевого лечения с помощью пучков заряженных частиц и нейтронов. Курс начинается с рассмотрения основных дозиметрических понятий, специфичных для дистанционной лучевой терапии. Далее анализируются различные алгоритмы расчета распределений поглощенной дозы в теле пациентов, вопросы формирования и модификации изодозовых распределений, методы учета различных факторов, влияющих на пространственное распределение поглощенной дозы. Особое внимание уделяется процессу 3-мерного планирования дистанционной фотонной терапии и таким современным технологиям как радиохирургия, стереотаксическая лучевая терапия и брахитерапия. При изложении различных технологий проводится их сравнительная оценка с позиции радиобиологии.
Курс предназначен для студентов, аспирантов и научных работников инженерно-физических и физико-технических вузов, специализирующихся в области лучевой терапии, а также для работников медицинских организаций, связанных с использованием лучевого лечения.
В курсе изложены физические принципы, лежащие в основе работы медицинских приборов и установок. Рассмотрены основные параметры биомедицинских сигналов, современные методы измерения медицинских и физиологических параметров; типы и классификация установок и лечебно-диагностических комплексов. В курсе также рассматриваются вопросы, связанные с проектированием медицинской аппаратуры и метрологическими характеристиками приборов.
Целью дисциплины "Радиобиология" является формирование у студента системного
представления о радиобиологии как фундаментальной комплексной научной
дисциплине, изучающей действие ионизирующих излучений на биологические объекты
разного уровня организации. В курсе изучаются основные характеристики ионизирующих
излучений, источники радиации техногенного происхождения и естественного
радиационного фона, основные дозиметрические величины, нормы радиационной
безопасности, теории и механизмы биологического действия радиации на разных
уровнях организации живых систем, основные радиационные синдромы, детерминированные
радиационные эффекты и отдаленные (стохастические) последствия облучения.