Разработчики медицинских диагностических и лечебных приборов и устройств должны иметь представление о процессах, происходящих в живом организме. Необходимо знать основные характеристики функционирования органов и систем организма в норме, а также при различных патологических состояниях. Знание основ гистологии, анатомии, физиологии и патофизиологии поможет инженеру правильно выбрать те показатели, которые отражают сущность патологических процессов, происходящих в организме, и сконструировать устройства, избирательно реагирующее на изменение этого показателя. Естественно, что в этом процессе поиска должны участвовать и врач, и инженер, но для этого инженер и врач должны понимать друг друга и разговаривать на одном языке. Именно в этом и заключается основная задача дисциплины, - дать будущему инженеру основные знания и представления о строении и функционировании организма человека в терминах и понятиях, которыми оперируют представители медицины.
Таким образом, при изложении материала организм человека представлен как многоуровневая система, причем каждый из уровней связан с эволюцией живых организмов и имеет свойственные ему структуры и функции, обеспечивающие нарастающую интегрированность и устойчивость биологических видов. Это диктует необходимость изучать и применять на практике знания принципиальных закономерностей функционирования биологических систем, их ауторегуляции, роли гуморально-гормональной и нервной регулирующих систем, а также получать сведения об общепатологических процессах и их клинических проявлениях в организме больного.
При количественном и качественном анализе функционирования органов и систем является информативным широкое использование биофизических и физиологических представлений, являющихся источником знаний клеточных механизмов биологических явлений.
Трудно переоценить значение данных о морфологической и функциональной организации структур организма в разработке биомедицинских технологий, а также медицинских информационных экспертных систем, предназначенных для диагностических и терапевтических целей. В этой связи студентам излагаются научные основы неинвазивных способов оценки состояния органов, создания искусственных систем поддержания жизнедеятельности организма человека.
Последовательный анализ явлений и свойств, характеризующих функциональное состояние целостного организма, а также интегральных параметров организации систем жизнеобеспечения необходим для системной оценки особенностей живых структур, расчета количественных показателей их функционирования и энергопотребления.
Целевое назначение дисциплины связано и с характеристикой основных методов оценки функциональной активности ряда систем, определением их значения при проведении диагностических мероприятий, и использованием полученной информации в выборе адекватной лечебной тактики. При этом особое место занимает изучение основных вариантов биоэлектрогенеза в органах и тканях как в норме, так и при различных патологических состояниях. Все вышеизложенное направлено на установление критериев нормальной деятельности структур организма человека и коррекцию регуляторных механизмов их деятельности.
Ввиду того, что в основе фундаментальной теоретической подготовки специалиста лежит формирование соответствующего мировоззрения и мышления, механизмы становления и регуляции функций организма анализируются с позиций общебиологической целесообразности. Как правило, она сочетается с комплексным подходом к решению отдельных проблем. Одна из важнейших и активно развивающихся областей биологии человека и животных - медицинская биофизика, изучающая процессы, протекающие в целостном организме, на уровне его отдельных функциональных систем и органов, а также их физические свойства, лежащие в основе физиологических функций. За несколько последних десятилетий в биологии решены многие проблемы морфологической и функциональной организации отдельных клеток на молекулярном уровне.
Цель и задачи преподавания дисциплины:
- изучить закономерности функционирования биологических систем, а также виды и механизмы их нейро-гуморальной регуляции;
- представить организм как многоуровневую систему, в которой каждый из уровней связан с эволюцией живых организмов и имеет структуры и функции, обеспечивающие видовую устойчивость;
- ознакомиться с общепатологическими процессами и наиболее частыми изменениями во внутренних органах и системах, их клиническими проявлениями, а также методами инструментальной диагностики и лечения.
Основные компоненты изучаемой дисциплины:
- общая биология
- нормальная анатомия
- гистология
- нормальная физиология
- патологическая физиология
- медицинская биофизика и кибернетика
Основные методологические принципы преподавания дисциплины:
- своевременное реагирование на научно-технические достижения в различных сферах медицины.
- системный подход при подготовке специалиста, участвующего в реализации комплекса профессиональных инженерных и врачебных задач «медицинская задача - методы решения задачи - аппаратное и программное обеспечение- приемы работы».
По окончании изучения дисциплины студенты должны знать:
- основы анатомии и физиологии органов и их систем в организме человека;
- особенности живых структур, оптимально-системный характер их строения, функционирования и энергопотребления;
По окончании изучения дисциплины студенты должны иметь представление:
- о патогенетических и клинических признаках наиболее распространенных заболеваний;
- о роли инструментальных исследований в клинике и эксперименте.
Студенты должны уметь:
- работать с медико-биологической литературой, понимая биологическую, анатомо-физиологическую и клиническую терминологию;
- применять знания для рациональной эксплуатации и усовершенствования биомедицинских приборов и систем;
Отличительной чертой преподавания является четкое и последовательное изложение материала на уровне последних научных достижений. При этом в процессе изучения морфологических данных и фундаментальных физиологических процессов, присущих всем живым существам, материал излагается с учетом специфических функций человеческого организма.
Преподавание дисциплины соответствует официальной программе по биологии человека и животных для специалистов в области биомедицинской техники и инженерии. При этом производится анализ морфофизиологической макро- и микроскопической организации органов и функциональных систем, рассматриваются основные параметры их активности, приводятся принципы регуляции, благодаря которым устанавливаются критерии нормальной деятельности структур в условиях целостного организма, приводятся основные критерии и методы оценки функциональной активности органов и систем.
Программа дисциплины предполагает изложение значительного количества сведений по общей биологии, генетике, анатомии, гистологии, биофизике, нормальной и патологической физиологии. При этом преподавание дисциплины рассчитано на студентов, получивших предварительные сведения по биологии, физике, химии и математике. По нашему мнению, понимание принципов организации и механизмов функционирования важнее, чем простое ознакомление с множеством, пусть даже важных, фактов. Как уже отмечалось, при анализе отдельных аспектов каждой из проблем предпочтение отдано комплексному подходу в изложении закономерностей, связанных с данными микро- и макроанатомии и эмбриологии. Подобная практика призвана дать студенту более глубокое представление о структуре и функции изучаемой системы. В этом, мы полагаем, проявляется прогрессивная тенденция интегрировать данные смежных наук. В настоящее время внимание исследователей биологических и физиологических проблем смещается в сторону более сложных структур организма: тканей, органов и их систем. Трудно переоценить значение этих знаний в разработке биомедицинских технологий, предназначенных для диагностических и терапевтических целей. В этой сфере «Биология человека и животных» в комплексе с другими дисциплинами разрабатывает научные основы способов оценки состояния органов, создания искусственных систем поддержания жизнедеятельности организма человека.