Роль математики в медицине. 4
Красноуфимский филиал ГБОУ СПО «Свердловский областной медицинский колледж»
Роль математики в медицине
Реферат
Выполнил: Прохоров Александр Александрович
Обучающийся 101 группы «Ф»
Специальность 060101 «Лечебное дело»
Проверила: Серебренникова Алла Николаевна
Красноуфимск
Введение…………………………………………………………
1. История математики………………………………………………… …..2
1.2 Леонардо Да Винчи – математик и анатом……………………… ……3
2. Математика в медицине ……………………………………………… …7
2.1 Моделирование……………………………………………
2.2 Статистика……………………………………………………
2.3 Биометрия ..…………………………………………………………… .10
3 История развития понятия
«деонтология»……………………………...11
Заключение……………………………………………………
Список литературы……………………………………………………
«Никакой достоверности нет в науках там,
где нельзя приложить ни одной
из математических наук, и в том,
что не имеет связи с математикой»
Леонардо да Винчи.
Выдающийся итальянский физик и астроном, один из основателей точного естествознания, Галилео Галилей (1564-1642) говорил, что "Книга природы написана на языке математики". Почти через двести лет родоначальник немецкой классической философии Иммануил Кант (1742-1804) утверждал, что "Во всякой науке столько истины, сколько в ней математики". Наконец, ещё через почти сто пятьдесят лет, практически уже в наше время, немецкий математик и логик Давид Гильберт (1862-1943) констатировал: "Математика - основа всего точного естествознания". Приведенные высказывания великих ученых дают полное представление о роли и значении математики во всех областях жизни людей. Математика имеет почти такое же значение для остальных наук, как и логика. Роль математики заключается в построении и анализе количественных математических моделей, а также в исследовании структур, подчинённых формальным законам. Обработка и анализ экспериментальных результатов, построение гипотез и применение научных теорий в практической деятельности требует использования математики. Математика традиционно рассматривается как отдельная естественнонаучная дисциплина. Фундаментальная математика не занимается изучением природных или общественных процессов, что является предметом математики прикладной. С появлением компьютеров в математике стал применяться математический эксперимент, заменяющий исследование сложных структур рутинным перебором возможных простых ситуаций.
1
1. История математики
История развития математики
– это не только история развития математических
идей, понятий и направлений, но это и история
взаимосвязи математики с человеческой
деятельностью, социально-экономическими
условиями различных эпох. Период элементарной
математики (2000 г. до н.э. – начало XVII в.
н.э.) начинается с первоначальных представлений
о числе и форме и заканчивается зарождением
математики переменных величин. Основными
чертами периода являются неподвижность
объектов, неиспользование бесконечности,
отсутствие общих методов. На две тысячи
лет энциклопедией стали «Начала» Евклида
(III в. до н.э.), место которого определяется
не столько собственными его научными
исследованиями, сколько педагогическими
заслугами. Величайшая заслуга Евклида
состоит в том, что он подвёл итог построению
геометрии и придал изложению совершенную
форму. В XVII веке начинается новый период
истории математики – период математики
переменных величин: это геометрия Декарта,
теория флюксий Ньютона, методы вычисления
площадей (Лейбниц, Кеплер). XVIII век - анализ
бесконечно малых величин, функциональные
зависимости и степенные ряды (Эйлер, Лагранж,
Лаплас). Возникновение этого периода
связано с успехами астрономии и механики. К
концу XIX века были выявлены существенные
проблемы в аксиоматике «Начал» Евклида,
что привело к созданию неевклидовых геометрий.
Геометрия Лобачевского (1826): замена V постулата
геометрии Евклида новым – через точку,
лежащую вне прямой можно провести сколько
угодно прямых, не пересекающих данную.
Геометрия Евклида - частный случай геометрии
Лобачевского. Геометрия Римана, или эллиптическая
геометрия (1854) - существует взаимодействие
между пространством и погружёнными в
него телами, что подтверждается теорией
относительности. Пространство Лобачевского
– частный случай Риманова пространства. В
XIX веке начинается новый период в развитии
математики - современный. Новые теории
возникают не только в результате непосредственных
запросов естествознания или техники,
а также из внутренних потребностей самой
математики: теория функций комплексной
переменной; теория групп; теория дифференциальных
уравнений в частных производных; вариационное
исчисление;
дифференциальная геометрия; математическая логика; теория вероятностей; численные методы; кибернетика. Условно современную математику можно разделить на чистую, прикладную и вычислительную.
1.2 Леонардо Да Винчи – математик и анатом
Леонардо Да Винчи говорил:
«Пусть не читает меня в основах моих тот,
кто не математик». Пытаясь найти математическое
обоснование законов природы, считая математику
могучим средством познания, он применяет
ее даже в такой науке, как анатомия. Гениальный
живописец, скульптор и архитектор Леонардо
был и величайшим ученым своего времени.
Основа познания мира, по Леонардо, - опыт,
систематическое наблюдение явлений или
процессов природы. С равным успехом занимается
Леонардо анатомией и физиологией, зоологией,
ботаникой, палеонтологией, геологией,
географией, механикой, физикой, химией,
астрономией, гидравликой, акустикой,
оптикой, математикой. Причем математика
у Леонардо в центре научных построений
в любой отрасли знания. Годы жизни и творчества
Леонардо да Винчи относятся к тому времени,
которое получило впоследствии название
эпохи Возрождения. Леонардо да Винчи
был одним из титанов этой эпохи. Леонардо
да Винчи родился в 1452 г. в маленьком городке
Винчи, близ Флоренции. Еще в детстве Леонардо
обнаруживает разносторонние способности
и особенный интерес к математике и живописи.
Около 1466 г. отец отдает его для обучения
к известному художнику и скульптору Андреа
Вероккио, разносторонне образованному
человеку, оказавшему большое влияние
на Леонардо. Одновременно изучая математику,
астрономию, физику и географию, Леонардо
общается с целым рядом известных ученых
своего времени. Скитаясь впоследствии
по стране, Леонардо неустанно работает,
стремясь теснее связать искусство с наукой,
глубже познать мир. И в живописи, и в науке
Леонардо неизменно стремился отойти
от канонов и подражания авторитетам.
Он призывал изучать реальный мир, учиться
у природы - «учительницы учителей». Пытаясь
найти математическое обоснование законов
природы, считая математику могучим средством
познания, он применяет ее даже в такой
науке, как анатомия. Он изучал труды врачей
Авиценны (Ибн-Сины), Витрувия, Клавдия
Галена и многих др.
Все анатомические
изображения, сделанные до Леонардо,
были условны, да и позднейшие
художники не смогли превзойти
Леонардо в этом искусстве. Все
совершенное Леонардо в
5
На нем изображена
фигура обнаженного мужчины в
двух наложенных одна на
Текст на рисунке:
"Vetruvio architetto mette nelle sue opera d’architettura che le misure dell’omo…”
"Архитектор Ветрувий заложил в своей архитектуре измерения человека..."
Далее идет
описание соотношений между
- длина четырёх пальцев равна длине ладони,
- четыре ладони равны стопе,
- шесть ладоней составляют один локоть,
- четыре локтя - рост человека.
- Четыре локтя равны шагу, а двадцать четыре ладони равны росту человека.
- Если вы расставите ноги так, чтобы расстояние между ними равнялось 1/14 человеческого роста, и поднимите руки таким образом, чтобы средние пальцы оказались на уровне макушки, то центральной точкой тела, равноудаленной от всех конечностей, будет ваш пупок. 6
- Пространство между расставленными ногами и полом образует равносторонний треугольник.
- Длина вытянутых рук будет равна росту.
- Расстояние от корней волос до кончика подбородка равно одной десятой человеческого роста.
- Расстояние от верхней части груди до макушки составляет 1/6 роста.
- Расстояние же от верхней части груди до корней волос - 1/7.
- Расстояние от сосков до макушки составляет ровно четверть роста.
- Наибольшая ширина плеч - восьмая часть роста.
- Расстояние от локтя до кончиков пальцев - 1/5 роста, от локтя до подмышечной ямки - 1/8.
- Длина всей руки - это 1/10 роста.
- Стопа - 1/7 часть роста.
- Расстояние от мыска ноги до коленной чашечки равно четверти роста.
- Расстояние от кончика подбородка до носа и от корней волос до бровей будет одинаково и, подобно длине уха, равно 1/3 лица."
Повторное открытие математических пропорций человеческого тела в XV веке, сделанное Леонардо Да Винчи и другими, стало одним из великих достижений, предшествующих итальянскому ренессансу. Рисунок сам по себе часто используется как символ внутренней симметрии человеческого тела, и далее, Вселенной в целом
Математика всем нужна. Наборы
чисел, как ноты, могут быть мертвыми значками,
а могут звучать музыкой, симфоническим
оркестром... И медикам тоже. Хотя бы для
того, чтобы грамотно прочитать обычную
кардиограмму. Без знания азов математики
нельзя быть докой в компьютерной технике,
использовать возможности компьютерной
томографии... Ведь современная медицина
не может обходиться без сложнейшей техники.
Когда-то математики пришли в медицину
с наивным представлением, что они легко
вникнут в наши симптомы и помогут улучшить
диагностику.
Моделирование – один из главных методов, позволяющих ускорить технический процесс, сократить сроки освоения новых процессов. В настоящее время математику все чаще называют наукой о математических моделях. Модели создаются с разными целями – предсказать поведение объекта в зависимости от времени; действия над моделью, которые над самим объектом производить нельзя; представление объекта в удобном для обозрения виде и другие. Моделью называется материальный или идеальный объект, который строится для изучения исходного объекта и который отражает наиболее важные качества и параметры оригинала. Процесс создания моделей называется моделированием. Модели подразделяют на материальные и идеальные. Материальными моделями, например, могут служить фотографии, макеты застройки районов и т.д. идеальные модели часто имеют знаковую форму. Математическое моделирование относится к классу знакового моделирования. Реальные понятия могут заменяться любыми математическими объектами: числами, уравнениями, графиками и т.д., которые фиксируются на бумаге, в памяти компьютера. Модели бывают динамические и статические. В динамических моделях участвует фактор времени. В статических моделях поведение моделируемого объекта в зависимости от времени не учитывается. Итак, моделирование – это метод изучения объектов, при котором вместо оригинала (интересующий нас объект) эксперимент проводят на модели (другой объект), а результаты количественно распространяют на оригинал.
8
Таким образом, по результатам опытов с моделью мы должны количественно предсказать поведение оригинала в рабочих условиях. Причем распространение на оригинал выводов, полученных в опытах с моделью, не обязательно должно означать простое равенство тех или иных параметров оригинала и модели. Достаточно получить правило расчета интересующих нас параметров оригинала. К процессу моделирования предъявляются два основных требования:
- Во-первых, эксперимент на модели должен быть проще, быстрее, чем эксперимент на оригинале.
- Во-вторых, нам должно быть известно правило, по которому проводится расчет параметров оригинала на основе испытания модели. Без этого даже самое лучшее исследование модели окажется бесполезным
Статистика - наука о методах сбора, обработки, анализа и интерпретации данных, характеризующих массовые явления и процессы, т.е. явления и процессы, затрагивающие не отдельные объекты, а целые совокупности. Отличительная особенность статистического подхода состоит в том, что данные, характеризующие статистическую совокупность в целом, получаются в результате обобщения информации о составляющих ее объектах. Можно выделить следующие основные направления: методы сбора данных; методы измерения; методы обработки и анализа данных. Методы обработки и анализа данных включают теорию вероятностей, математическую статистику и их приложения в различных областях технических наук, а также наук о природе и обществе. Математическая статистика разрабатывает методы статистической обработки и анализа данных, занимается обоснованием и проверкой их достоверности, эффективности, условий применения, устойчивости к нарушению условий применения и т.п. В некоторых областях знаний приложения статистики столь специфичны, что их выделяют в самостоятельные научные дисциплины: теория надежности - в технических науках; эконометрика - в экономике; психометрия - в психологии, биометрия - в биологии и т.п. Такие дисциплины рассматривают специфичные для данной отрасли методы сбора и анализа данных.
Примеры использования
статистических наблюдений в
медицине. Два известных профессора
страсбургского медицинского
Биометрия - раздел биологии, содержанием
которого являются планирование и обработка
результатов количественных экспериментов
и наблюдений методами математической
статистики. При проведении биологических
экспериментов и наблюдений исследователь
всегда имеет дело с количественными вариациями
частоты встречаемости или степени проявления
различных признаков и свойств. Поэтому
без специального статистического анализа
обычно нельзя решить, каковы возможные
пределы случайных колебаний изучаемой
величины и являются ли наблюдаемые разницы
между вариантами опыта случайными или
достоверными. Математико-статистические
методы, применяемые в биологии, разрабатываются
иногда вне зависимости от биологических
исследований, но чаще в связи с задачами,
возникающими в биологии и медицине. Применение
математико-статистических методов в
биологии представляет выбор некоторой
статистической модели, проверку её соответствия
экспериментальным данным и анализ статистических
и биологических результатов, вытекающих
из её рассмотрения. При обработке результатов
экспериментов и наблюдений возникают
3 основные статистические задачи: оценка
параметров распределения; сравнение
параметров разных выборок; выявление
статистических связей.
3 История развития понятия «деонтология»
Решение важнейших задач - повышение качества и культуры медицинской помощи населению страны, развитие ее специализированных видов и осуществление широких профилактических мероприятий во многом определяется соблюдением принципов медицинской деонтологии (от греч. «деон» – должное и «логос» – учение) – учения о должном в медицине. Медицинская деонтология постоянно развивается, возрастает и ее значение. Врач как личность в социальном и психологическом плане не ограничивается «узкой» лечебно-профилактической деятельностью, а участвует в решении сложных проблем воспитания и повышения общего культурного уровня населения. В процессе дифференциации и интеграции медицины, формирования ее новых областей, специальностей, профилизации отдельных направлений возникают и другие, новые, не менее сложные, деонтологические проблемы. Среди них такие, например, как взаимоотношения хирурга, анестезиолога и реаниматолога в процессе лечения больного, проблема «врач-больной-машина», научное творчество в связи с тезисом «наука сегодня – коллективный труд», наконец, сложные морально-этические вопросы, связанные с актуальными острыми научными проблемами. В связи с появлением сложных медицинских систем требования к медицинскому персоналу существенно возросли. Каждый член медперсонала должен не только в совершенстве владеть медицинскими навыками, но и уметь обращаться с современным медицинским оборудованием. Но ни один самый опытный специалист не сможет адекватно оценивать возникающие задачи и решать их, если ошибка заложена при разработке математической модели какого-либо заболевания. В связи с этим огромная ответственность ложится на плечи разработчиков данных моделей. Любая ошибка при создании математической модели может привести к серьезнейшим последствиям. От математика, занимающегося проблемами медицины, требуется знание и математических, и медицинских аспектов проблемы, решением которой он занимается. Особенно это важно при создании диагностико-лечебных комплексов, которые позволяют устанавливать диагноз и выбирать методы лечения.
11
Медицинская деонтология прошла
большой и сложный путь развития. Ее история
богата яркими, порой драматическими событиями
и фактами. Истоки деонтологии уходят
в глубокую древность. Можно думать, что
первый человек, который оказал медицинскую
помощь своему ближнему, сделал это из
чувства сострадания, стремления помочь
в несчастье, облегчить его боль, иначе
говоря, из чувства гуманности. В настоящее
время в медицине в понятие «деонтология»
вкладывают принципиально иной смысл.
Прежде всего деонтология понимается
как учение о долге, наука о моральном,
эстетическом, и интеллектуальном облике
человека, посвятившего себя благородному
делу – заботе о здоровье человека, о том,
каковы должны быть взаимоотношения между
медиками, больными и их родственниками,
а также между коллегами в медицинском
коллективе и целыми учреждениями, участвующими
в борьбе за жизнь и здоровье людей. Жизнь
не стоит на месте. Она предъявляет к медицине,
врачам все новые требования. Во всем мире
сегодня широко обсуждается вопрос о том,
что бурное развитие медицинской науки
и техники не только порождает новые успехи
и надежды, но и заставляет перестраивать
систему всей медицинской помощи населению,
вынуждает к серьезному пересмотру некоторых
норм не только врачебной тактики, но и
этико-деонтологических основ. Специализация
и интеграция медицинской помощи, оснащение
крупных комплексов современной техникой,
высокая квалификация и воспитание медицинского
персонала – все это приносит хорошие
плоды в лечении, обеспечивает его большую
эффективность. Но, с одной стороны, новые
средства диагностики и лечения, а с другой
– узкая специализация и технификация
медицины, при несоблюдении правил деонтологии,
могут вызвать определенную склонность
к технизации, поставить как бы преграду
между врачом (математиком) и больным.
Это нередко мешает психологическому
контакту, чрезвычайно необходимому
во врачебной деятельности.
12
И речь идет не только о статистике:
уровень развития современной математики
позволяет строить математические модели
заболеваний с тем, чтобы иметь представление
о дальнейшем протекании болезни и возможных
последствиях при выборе того или иного
метода лечения. Конечно, об абсолютной
точности таких моделей говорить нельзя,
т.к. всякая модель верна при определенных
ограничениях, связанных не только с погрешностями,
которые не принимаются во внимание, а
также с индивидуальностью каждого организма
и невозможностью исключить полностью
внешние воздействия. В связи с вышеизложенным
возникает новый аспект деонтологии, рассматривающий
меру ответственности ученых, занимающихся
разработками математических моделей
заболеваний и определяющих совместно
с врачом методы лечения. С одной стороны,
всю ответственность за лечение больного
несет врач: врач в конечном итоге назначает
лекарства, выносит решение о необходимости
операции, о применимости того или иного
метода лечения. Но, с другой стороны, врач
может судить о правильности построенной
математической модели заболевания только
как практик, имея накопленный опыт по
лечению заболеваний и наблюдая протекание
той или иной болезни множество раз,
в математической же теории он не может
разбираться профессионально.
В наше время, когда уровень
развития науки и техники стал повышается
с каждым годом, особенно остро встает
проблема медицинской деонтологии как
учении о долге, науке о моральном, эстетическом,
и интеллектуальном облике человека, посвятившего
себя благородному делу – заботе о здоровье
человека, о том, каковы должны быть взаимоотношения
между медиками, больными и их родственниками,
а также между коллегами в медицинском
коллективе и целыми учреждениями, участвующими
в борьбе за жизнь и здоровье людей. Несмотря
на существенные успехи в разработке проблем
деонтологии, отмечается недостаточность
теоретической разработки отдельных аспектов
деонтологии, сдерживающих (наряду с другими
факторами) ее широкое использование в
практике отечественного здравоохранения.
Экспериментирование – этап, необходимый
при разработке новых методов лечения
и диагностики, лекарственных препаратов,
медицинской техники, но при внедрении
в практическое здравоохранение апробированных
методов допустимо их применение только
в тех случаях, когда исключено их вредное
воздействие на человека. Следовательно,
только врачи имеют право по закону лечить
больного и при этом могут быть использованы
методы и средства, прошедшие, как уже
упоминалось выше, экспериментальную
и клиническую проверку. Но в современном
мире ни один эксперимент уже не может
осуществляться только одним ученым, без
привлечения специалистов других областей
науки, медицина в этом отношении не
составляет исключения и математика является
одной из таких областей. Математики, занимающиеся
совместно с медиками разработкой математических
моделей заболеваний и определением способов
их лечения, несут перед обществом такой
же груз ответственности, как и врачи,
занимающиеся непосредственно применением
этих методов на практике. Ученые не должны
забывать об этой ответственности ни на
минуту и делать все, что могло бы хоть
в какой-то мере помочь больным людям… Современные
математические методы широко используются
в различных сферах интеллектуальной
деятельности человека, но читать удивительную
книгу природы может лишь тот, кто знает
ее язык и знаки, которыми она написано.
Математическое моделирование, универсальность
математических методов обусловливают
огромную роль математики в различных
областях человеческой деятельности,
в том числе и в медицине.
- http://www.webkursovik.ru/
kartgotrab - http://stud24.ru/mathematic/
rol-matematiki-v-medicine - http://www.bibliofond.ru/view
- http://www.serdechno.ru
15

- Роль математики в медицине
- Роль математики в медицине
- Роль математики в медицине
- Роль математики в моей будущей профессии
- Роль математики в образовании инженера
- Роль математики в образовании инженера
- Роль математики в образовании инженера
- Роль математики в естествознании
- Роль математики вестествознании
- Роль математики в жизни человека
- Роль математики в инженерной деятельности
- Роль математики в инженерном образовании
- Роль математики в медицине
- Роль математики в медицине