Fizyka w medycynie i jej rola. Historia rozwoju fizyki medycznej Jaki jest związek fizyki z medycyną

1. 1. FIZYKA MEDYCZNA Dlaczego fizyka jest potrzebna w medycynie? Projekt został zrealizowany przez ucznia 10. klasy Iwana Wasiajewa
2. 2. CZYM JEST FIZYKA MEDYCZNA I JAKI JEST JEJ CEL?  Fizyka medyczna jest nauką o systemie składającym się z instrumentów fizycznych oraz badaniem urządzeń i technologii terapeutycznych i diagnostycznych. Cel nauki: badanie systemów zapobiegania i diagnozowania chorób z wykorzystaniem metod fizyki, matematyki i technologii.
3. 3. JAK PRAWA FIZYKI MAJĄ ZASTOSOWANIE DO RZECZY ŻYWYCH? Na przykład: Skurcz i elastyczność mięśni, ludzki szkielet jest połączeniem dźwigni, które utrzymują osobę w równowadze. Te przykłady ilustrują biomechanikę. Ruch krwi w naczyniach charakteryzuje się hemodynamiką.
4. 4. RTG.  Promieniowanie rentgenowskie jest nieukładową jednostką promieniowania rentgenowskiego i gamma. Metody wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie odkrył Wilhelm Roentgen. W 1921 roku pojawiło się pierwsze zdjęcie rentgenowskie. Promieniowanie rentgenowskie charakteryzuje się przenikaniem przez tkanki miękkie i obrazowaniem tkanek twardych na radiogramie. Promienie rentgenowskie są stosowane w traumatologii, stomatologii, fluorografii itp. Za pomocą promieni rentgenowskich można zdiagnozować choroby takie jak rak płuc, gruźlica, zapalenie płuc, choroby kości, urazy itp.
5. 5. DIAGNOSTYKA ULTRADŹWIĘKOWA. ULTRADŹWIĘK. Ultradźwięki to wibracje o częstotliwości niesłyszalnej dla człowieka, powyżej 20 000 Hz. Odkryty w 1880 roku przez braci Piotra i Jakuba Curie. Ultradźwięki mają zdolność rozprzestrzeniania się przez tkanki miękkie, co pozwala na wizualizację stanu narządów wewnętrznych. Ta umiejętność pozwala diagnozować różne choroby narządów. Stosowany w terapii, chirurgii, położnictwie itp.
6. 6. ELEKTROKARDIOGRAFIA. Elektrokardiografia (EKG) to metoda rejestracji potencjałów elektrycznych podczas czynności serca. EKG zostało odkryte w XIX wieku przez Gabriela Lippmanna. Odkrył, że gdy serce bije, wytwarzana jest pewna ilość energii elektrycznej. Za pomocą tej metody można zdiagnozować wiele chorób serca.
7. 7. OPTYKA Optyka zajmuje się badaniem światła. Widmo światła atomów może pomóc w określeniu różnych pierwiastków chemicznych w tkankach i płynach. Optykę stosuje się w urządzeniach oświetleniowych, urządzeniach załamujących światło, endoskopach, instalacjach laserowych. Przyrządy tego typu znajdują zastosowanie w naukach okulistycznych i technikach diagnostyki obserwacyjnej.
8. 8. TOMOGRAFIA REZONANSU MAGNETYCZNEGO (MRI).  MRI to metoda badania narządów wewnętrznych i tkanek wykorzystująca metody pomiaru odpowiedzi elektromagnetycznej jąder wodoru na wzbudzenie ich fal elektromagnetycznych pod wysokim napięciem. W 1973 roku profesor chemii Paul Lauterburg założył firmę MRI. Za pomocą MRI można dokładnie określić różne procesy zachodzące w organizmie.
9. 9. CYNKOWANIE.  Galwanizacja to metoda obróbki wykorzystująca prąd stały o niskim natężeniu i napięciu. Metoda ta została nazwana na cześć naukowca, który ją odkrył, Luigiego Galvaniego. Pod wpływem metody w tkankach następuje relaksacja, czyli zmiana stężenia jonów, a co za tym idzie zmiana procesów biochemicznych.
10. 10. LASEROTERAPIA.  Laseroterapia to metoda wykorzystania energii świetlnej promieniowania laserowego. Pierwsze badania rozpoczęły się na Uniwersytecie w Kazaniu w 1964 roku. Po raz pierwszy zastosowano go w leczeniu chorób stawów, kręgosłupa i układu nerwowego u dzieci. Pod wpływem kontaktu z tkanką rozszerza mikronaczynia i tworzy nowe, stymuluje procesy redoks, aktywuje enzymy i zmienia potencjał błonowy. Naświetlanie krwi laserem normalizuje parametry reologiczne krwi, zwiększa dopływ tlenu do tkanek, zmniejsza niedokrwienie tkanek organizmu, zmniejsza poziom cholesterolu i cukru, uwalnianie histaminy i inne mediatory stanu zapalnego z komórek tucznych są hamowane, a odporność normalizowana. Porównując leczenie tradycyjne i leczenie laserem okazuje się, że leczenie laserem jest skuteczniejsze i o 28% tańsze.
11. 11. MAGNETOTERAPIA.  Magnetoterapia to oddziaływanie stałego lub zmiennego pola magnetycznego na organizm człowieka w celu leczenia i zapobiegania chorobom oraz utrzymania organizmu w dobrej kondycji. Kiedy tkanka jest wystawiona na działanie statycznego pola magnetycznego, powstają pola elektryczne, które zmieniają właściwości fizykochemiczne
12. 12. ELEKTROSTYMULACJA.  Stymulacja elektryczna to dozowany wpływ prądu elektrycznego na narządy lub układy narządów w celu pobudzenia ich aktywności. W celach profilaktycznych stosuje się stymulację elektryczną w celu utrzymania czynności życiowej i odżywienia mięśnia, aby zapobiec jego zanikowi podczas wymuszonego unieruchomienia i hipokinezji z innych przyczyn (choroby stawów itp.), A także w celu zapobiegania pooperacyjnej zakrzepicy żył. W celach leczniczych elektrostymulację wykorzystuje się najczęściej w celu przywrócenia funkcji uszkodzonego nerwu ruchowego, przy niedowładach i porażeniach na skutek zapalenia nerwów, mięśni twarzy, a także przy porażeniach spastycznych. Należy zauważyć, że w ostatnim czasie coraz częściej stosuje się stymulację elektryczną w celu normalizacji funkcji w chorobach narządów i układów wewnętrznych.
13. 13. PRĄD IMPULSOWY.  Prąd impulsowy – prąd, który okresowo powtarza się w różnych impulsach (impulsach). Prąd pulsacyjny służy do: normalizacji stanu funkcjonalnego ośrodkowego układu nerwowego i jego regulacyjnego wpływu na różne układy organizmu; uzyskanie działania przeciwbólowego przy wpływie na obwodowy układ nerwowy; stymulacja nerwów ruchowych, mięśni i narządów wewnętrznych; poprawiając krążenie krwi, trofizm tkanek, osiągając działanie przeciwzapalne i normalizując funkcje różnych narządów i układów.
14. 14. PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE.  Promieniowanie jonizujące to strumień mikrocząstek zdolnych do jonizacji substancji. Ten rodzaj promieniowania pozwala zobaczyć obraz narządów wewnętrznych i szkieletu, ułatwiając leczenie nowotworów za pomocą radioterapii.
15. 15. PROMIENIOWANIE RADIOAKTYWNE  Promieniowanie radioaktywne to zjawisko polegające na przepływie elementarnych cząstek promieniotwórczych. Pierwszego odkrycia tego zjawiska dokonał w 1896 roku chemik Becquerel. Zjawisko to było dalej badane przez Pierre'a i Marię Curie. We współczesnej medycynie radioterapia jest jedną z trzech kluczowych metod leczenia raka (pozostałe dwie to chemioterapia i tradycyjna chirurgia). Jednocześnie, biorąc pod uwagę nasilenie skutków ubocznych, radioterapia jest znacznie łatwiej tolerowana.
16. 16. WNIOSEK  Zatem

Abramowa Uliana

Wstęp.

Medycyna i fizyka– to dwie struktury, które otaczają nas na co dzień. Medycyna unowocześnia się z każdym dniem dzięki fizyce, dzięki czemu coraz więcej ludzi może pozbyć się chorób.

Cel pracy: zarysować główne idee i przedstawić istniejące zróżnicowanie związane z zastosowaniem fizyki w medycynie.

Aby osiągnąć cel, w pracy ustalono: zadania:

1. Aby zbadać problem, przeprowadź analizę literatury.
2. Dowiedz się, czym jest fizyka i medycyna?
3. Dowiedz się, jak wiedza z fizyki jest wykorzystywana w medycynie.
4. Dowiedz się, jakie urządzenia pomagają w medycynie.
5. Udowodnić, że dzięki znajomości fizyki w medycynie medycyna odniosła znacznie większy sukces.

Trafność tematu: jest dowiedzieć się, jakie znaczenie ma fizyka w medycynie i jaki ma ona związek z dzisiejszym postępem.

Pobierać:

Zapowiedź:

Miejska autonomiczna placówka edukacyjna szkoła średnia nr 5 z pogłębioną nauką chemii i biologii w mieście Stara Russa w obwodzie nowogrodzkim.

Praca edukacyjna w ramach Czytań Mendelejewa.

Temat: „Fizyka w medycynie”.

Ukończył: Abramova Ulyana, uczennica klasy 9A

Kierownik: Nadieżda Aleksandrowna Kurakowa

G. Stara Russa

2018

1. Wstęp. strona 3
2. Główny pomysł. strona 4
3. Fizyka w medycynie. strona 5
4. Wykorzystanie osiągnięć fizyki w leczeniu chorób. strona 6
5. Promienie rentgenowskie. strona 7
6. Badanie USG. strona 8
7. Irydologia. strona 9
8. Radiodiagnostyka. strona 9
9. Laser jako urządzenie fizyczne. s. 9
10. Skalpel plazmowy. strona 10
11. Maszyna płuco-serce s. 10
12. Fizjoterapia. strona 11
13. Wniosek. strona 12
14. Wykorzystane źródła. strona 13

Wstęp.

Medycyna i fizyka– to dwie struktury, które otaczają nas na co dzień. Medycyna unowocześnia się z każdym dniem dzięki fizyce, dzięki czemu coraz więcej ludzi może pozbyć się chorób.

Cel pracy: zarysować główne idee i przedstawić istniejące zróżnicowanie związane z zastosowaniem fizyki w medycynie.

Aby osiągnąć cel, w pracy ustalono: zadania:

1. Aby zbadać problem, przeprowadź analizę literatury.
2. Dowiedz się, czym jest fizyka i medycyna?
3. Dowiedz się, jak wiedza z fizyki jest wykorzystywana w medycynie.
4. Dowiedz się, jakie urządzenia pomagają w medycynie.
5. Udowodnić, że dzięki znajomości fizyki w medycynie medycyna odniosła znacznie większy sukces.

Trafność tematu:jest dowiedzieć się, jakie znaczenie ma fizyka w medycynie i jaki ma ona związek z dzisiejszym postępem.

Główny pomysł.

Fizyka (od starożytnej greckiej „natury”) to nauka badająca najbardziej ogólne podstawowe prawa świata materialnego. Prawa fizyki leżą u podstaw wszystkich nauk przyrodniczych.

Termin „fizyka” po raz pierwszy pojawił się w pismach jednego z największych myślicieli starożytności – Arystotelesa, żyjącego w IV wieku p.n.e.

Medycyna [łac. medicina (ars) – medycyna, leczenie (nauka i sztuka)] – dziedzina nauki i działalności praktycznej, której celem jest zachowanie i wzmacnianie zdrowia człowieka, zapobieganie i leczenie chorób.

Fizyka w medycynie.

Obecnie rozbudowana linia powiązań pomiędzy tymi naukami stale się poszerza i wzmacnia. Nie ma ani jednego obszaru medycyny, w którym nie stosuje się urządzeń fizycznych. Jak na przykład:

• Sprzęt do znieczulenia i reanimacji

• Sprzęt chirurgiczny:

1. Urządzenia elektrochirurgiczne
2. Laserowe urządzenia chirurgiczne
3. Bezcieniowe lampy chirurgiczne

• Sprzęt terapeutyczny

1. Inhalatory
2. Terapia mikrofalowa
3. Terapia Wysoka Częstotliwością
4. Terapia falą uderzeniową
5. Terapia niskimi częstotliwościami
6. Wielofunkcyjne urządzenia do fizjoterapii
7. Terapia ultradźwiękowa
8. Magnetoterapia
9. Laseroterapia

• Napromieniacze bakteriobójcze itp.

Wykorzystanie osiągnięć fizyki w leczeniu chorób.

Rozwój medycyny naukowej nie byłby możliwy bez postępu w dziedzinie nauk przyrodniczych i techniki, metod obiektywnego badania pacjenta i metod leczenia.

W procesie rozwoju medycyna podzieliła się na szereg niezależnych gałęzi.

Osiągnięcia nauk fizycznych i techniki znajdują szerokie zastosowanie w terapii, chirurgii i innych dziedzinach medycyny. Fizyka pomaga w diagnozie choroby.

Promienie rentgenowskie.

Promienie rentgenowskie- promieniowanie elektromagnetyczne niewidoczne dla oka.

Radiologia - dziedzina medycyny zajmująca się badaniem wykorzystania promieni rentgenowskich do badania struktury i funkcji narządów i układów oraz diagnozowania chorób.

Promieniowanie rentgenowskie odkrył niemiecki fizykWilhelma Roentgena (1845 – 1923).

Przenikając przez tkanki miękkie, promienie rentgenowskie oświetlają kości szkieletu i narządy wewnętrzne. Na zdjęciach uzyskanych za pomocą aparatu rentgenowskiego możliwe jest wykrycie choroby we wczesnym stadium i podjęcie niezbędnych działań.

Tak wygląda badanie rentgenowskie narządów człowieka.

Badanie USG.

Badanie USG- badanie, podczas którego wiązka dźwięku o wysokiej częstotliwości sonduje nasze ciało, niczym echosonda – dno morskie i tworzy jego „mapę”, odnotowując wszelkie odchylenia od normy.

Ultradźwięk - fale sprężyste niesłyszalne dla ludzkiego ucha.

Ultradźwięki zawarte są w szumie wiatru i morza, są emitowane i odbierane przez wiele zwierząt (nietoperze, ryby, owady itp.) oraz są obecne w hałasie samochodów.

Znajduje zastosowanie w praktyce badań fizycznych, fizyko-chemicznych i biologicznych, a także w technice na potrzeby wykrywania defektów, nawigacji, komunikacji podwodnej i innych procesach oraz w medycynie - do diagnostyki i leczenia.

Irydologia.

Metoda rozpoznawania chorób człowieka poprzez badanie tęczówki oka. Opiera się na założeniu, że niektórym chorobom narządów wewnętrznych towarzyszą charakterystyczne zmiany zewnętrzne w określonych obszarach tęczówki.

Radiodiagnostyka.

Oparty na wykorzystaniu izotopów promieniotwórczych. Na przykład radioaktywne izotopy jodu wykorzystuje się do diagnozowania i leczenia chorób tarczycy.

Laser jako urządzenie fizyczne.

Laser (optyczny generator kwantowy) - wzmocnienie światła w wyniku emisji wymuszonej, źródło optycznego promieniowania spójnego charakteryzującego się dużą kierunkowością i dużą gęstością energii.

Lasery znajdują szerokie zastosowanie w badaniach naukowych (fizyka, chemia, biologia itp.), w medycynie praktycznej (chirurgia, okulistyka itp.), a także w technice (technologia laserowa).

Skalpel plazmowy.

Krwawienie jest nieprzyjemną przeszkodą podczas operacji, pogarsza widoczność pola operacyjnego i może prowadzić do krwawienia z organizmu.

Aby pomóc chirurgowi, stworzono miniaturowe generatory plazmy wysokotemperaturowej.

Skalpel plazmowy przecina tkanki i kości bez krwi. Rany po operacji goją się szybciej.

Maszyny płuco-serce.

W medycynie szeroko stosowane są urządzenia i urządzenia, które mogą czasowo zastąpić narządy ludzkie. Obecnie lekarze stosują:

Urządzenia do bajpasów krążeniowo-płucnych Sztuczne krążenie to tymczasowe odcięcie serca od krążenia krwi i krążenia krwi w organizmie za pomocą bajpasu krążeniowo-oddechowego (ACB).

Fizjoterapia.

Jest to dziedzina medycyny klinicznej badająca terapeutyczne działanie naturalnych i sztucznie wytworzonych czynników naturalnych na organizm człowieka.

Fizjoterapia to jedna z najstarszych dziedzin medycyny o charakterze terapeutyczno-profilaktycznym, obejmująca wiele działów. Do największych działów fizjoterapii należą:

• leczenie zlaseroterapia , terapia laserowa niskiej częstotliwości,
• terapię diadynamiczną ,
• terapia amplipulsowa w

Niemal każdy instrument medyczny, od skalpela po skomplikowane urządzenie do określania chorób narządów człowieka, działa lub powstał dzięki postępowi fizyki. Warto zaznaczyć, że medycyna była kiedyś jedna i dopiero z czasem podzieliła się na odrębne gałęzie.

Ważne powiązania między naukami

Urządzenia stworzone przez fizyków umożliwiają prowadzenie wszelkiego rodzaju badań. Za pomocą tych badań lekarze identyfikują chorobę i znajdują sposoby na jej rozwiązanie. Pierwszym imponującym wkładem w fizykę było odkrycie promieni Wilhelma Roentgena, któremu nadano jego imię. Dziś dzięki promieniom rentgenowskim można łatwo sprawdzić osobę pod kątem wielu chorób, uzyskać szczegółowe informacje o problemach na poziomie kości i wiele więcej.

Odkrycie ultradźwięków wniosło ogromny wkład w medycynę. Ultradźwięki przenikają przez organizm człowieka i odbijają się od narządów wewnętrznych, co pozwala na stworzenie modelu ciała, co pozwala sprawdzić, czy nie występują choroby.

Warto zauważyć, że po usunięciu guza będziesz musiał przejść szereg zabiegów profilaktycznych, ponieważ działanie wiązek laserowych osłabi Twoje zdrowie. Pamiętaj, że ta technologia jest daleka od doskonałości.

Jednym z głównych osiągnięć naszych czasów jest technologia laserowa, która jest wykorzystywana produktywnie. Przykładem może być operacja. Za pomocą wiązek laserowych chirurdzy wykonują bardzo złożone operacje. Silna wiązka wydobywająca się z lasera, gdy urządzenie pracuje na żądanej częstotliwości, pozwala na usunięcie nowotworu złośliwego, do tego nie trzeba nawet przecinać ludzkiego ciała, jak miało to miejsce kilka lat temu.

Aby pomóc chirurgom, stworzono specjalne skalpele na bazie plazmy. Są to próbki pracujące w bardzo wysokich temperaturach. Podczas ich stosowania krew natychmiast krzepnie, a chirurg nie odczuwa niedogodności z powodu krwawienia. Udowodniono, że po takich skalpelach rany goją się szybciej.

Podczas stosowania skalpela plazmowego ryzyko przedostania się infekcji do rany jest zredukowane do minimum, w takich temperaturach drobnoustroje giną natychmiast.

Prądy elektryczne wykorzystuje się także w tym celu, że np. małe impulsy prądu podawane są w wąskim kierunku do określonego punktu. W ten sposób możesz pozbyć się nowotworów, skrzepów krwi i pobudzić przepływ krwi.

Medycyna i fizyka to dwie dziedziny, które nieustannie otaczają nas w życiu codziennym. Z każdym dniem wpływ fizyki na rozwój medycyny jest coraz większy, a dzięki temu przemysł medyczny modernizuje się. Dzięki temu wiele chorób zostaje wyleczonych, a ich rozprzestrzenianie się zostaje zatrzymane i kontrolowane.

Zastosowanie fizyki w medycynie jest niezaprzeczalne. Praktycznie każde narzędzie, którym posługują się lekarze, począwszy od skalpela, a skończywszy na najbardziej skomplikowanym sprzęcie służącym do postawienia trafnej diagnozy, funkcjonuje lub powstało dzięki postępowi świata fizyki. Warto zaznaczyć, że fizyka w medycynie zawsze odgrywała ważną rolę i kiedyś te dwie dziedziny stanowiły jedną naukę.

Słynne odkrycie

Wiele urządzeń stworzonych przez fizyków umożliwia lekarzom przeprowadzanie wszelkiego rodzaju badań. Badania pozwalają pacjentom na trafne diagnozowanie i wyznaczanie różnych ścieżek powrotu do zdrowia. Pierwszym znaczącym wkładem w medycynę było odkrycie przez Wilhelma Roentgena promieni, które obecnie nazwano jego imieniem. Dzisiejsze zdjęcia rentgenowskie umożliwiają łatwe określenie konkretnej dolegliwości u danej osoby, uzyskanie szczegółowych informacji na poziomie kości i tak dalej.

Ultradźwięki i ich wpływ na medycynę

Fizyka wniosła także swój wkład do medycyny dzięki odkryciu ultradźwięków. Co to jest? Ultradźwięki to wibracje mechaniczne, których częstotliwość przekracza dwadzieścia tysięcy herców. Ultradźwięki są często nazywane dźwiękiem miażdżącym. Za jego pomocą można mieszać olej i wodę, tworząc w ten sposób pożądaną emulsję.

Ultradźwięki przenikają przez organizm człowieka i odbijają się od narządów wewnętrznych, co pozwala na zbudowanie modelu organizmu człowieka i ustalenie istniejących chorób. Ultradźwięki pomagają przygotować różne substancje lecznicze, służą do rozluźniania tkanek i kruszenia kamieni nerkowych. Ultradźwięki służą do bezodpryskowego cięcia i spawania kości. Jest również aktywnie wykorzystywany do dezynfekcji narzędzi chirurgicznych i inhalacji.

To właśnie ultradźwięki przyczyniły się do powstania echosondy – urządzenia służącego do określania głębokości morza pod dnem statku. Zjawisko to przyczyniło się również do tego, że w ostatnim czasie powstała ogromna liczba czułych urządzeń rejestrujących słabe sygnały ultradźwiękowe odbite od tkanek ciała. Tak pojawiło się radiestezja. Różdżkarstwo pozwala wykryć nowotwory i ciała obce w organizmie i tkankach organizmu. Badanie USG, czyli inaczej USG, pozwala zbadać kamienie czy piasek w nerkach, pęcherzyku żółciowym, płodzie w łonie matki, a nawet określić płeć dziecka. USG otwiera przed przyszłymi rodzicami ogromne perspektywy, a bez tego urządzenia nie obejdzie się żaden nowoczesny ośrodek medyczny.

Laser w medycynie

Technologie laserowe są aktywnie wykorzystywane we współczesnym świecie. Żaden ośrodek współczesnej medycyny nie może się bez nich obejść. Najbardziej oczywistym przykładem jest operacja. Za pomocą wiązek laserowych chirurdzy są w stanie wykonywać niezwykle skomplikowane operacje. Silny strumień światła z lasera pozwala na usunięcie nowotworów złośliwych, a to nawet nie wymaga cięcia ludzkiego ciała. Wystarczy wybrać żądaną częstotliwość. Wiele wynalazków fizyków stosowanych w medycynie przetrwało próbę czasu i cieszy się dużym powodzeniem.

Unikalne narzędzie dla chirurga

Wielu współczesnych chirurgów używa specjalnych skalpeli na bazie plazmy. Są to narzędzia pracujące w wysokich temperaturach. Jeśli zostaną zastosowane w praktyce, krew zakrzepnie w mgnieniu oka, co oznacza, że ​​chirurg nie będzie miał żadnych niedogodności związanych z krwawieniem. Udowodniono również, że po użyciu takich narzędzi rany ludzkie goją się wielokrotnie szybciej.

Skalpel plazmowy zmniejsza także do minimum ryzyko przedostania się infekcji do rany – w tej temperaturze drobnoustroje po prostu natychmiast giną.

Prąd elektryczny i medycyna

Chyba nikt nie wątpi, że rola fizyki w medycynie jest ogromna. Zwykły prąd elektryczny jest również szeroko stosowany przez lekarzy. Małe, wąsko ukierunkowane impulsy do określonego punktu pomagają pozbyć się skrzepów krwi i nowotworów, jednocześnie stymulując przepływ krwi. Powtórzę jeszcze raz: nie ma potrzeby nikogo wycinać.

Przyrządy optyczne i ich rola w medycynie

Nie wiesz, jak studiowanie fizyki pomoże w medycynie? Uderzającym tego przykładem są instrumenty optyczne. Są to źródła światła, soczewki, światłowody, mikroskopy, lasery i tak dalej. Już w XVII wieku mikroskop pozwolił naukowcom zajrzeć do mikroświata i badać komórki, najprostsze organizmy, strukturę tkanek, krew i tak dalej. Dzięki fizyce mikroskopy optyczne znajdują zastosowanie w medycynie, zapewniając powiększenie obrazu nawet tysiąckrotnie. To główne narzędzie pracy biologa i lekarza badającego ludzki mikrokosmos.

Rola oftalmoskopu

W medycynie stosuje się różnorodne instrumenty optyczne. Na przykład każdy był na wizycie u okulisty (okulisty). Najpierw bada Twój wzrok za pomocą specjalnego stołu, a następnie zaprasza osobę do ciemnego pokoju, gdzie bada Twoje oczy za pomocą lusterka lub oftalmoskopu. Jest to wyraźny przykład zastosowania fizyki w medycynie. Oftalmoskop to zwierciadło sferyczne wklęsłe z małym otworem w środkowej części. Jeżeli promienie z umieszczonej z boku lampy skierujemy za pomocą urządzenia na badane oko, wówczas promienie te przedostaną się do siatkówki, część z nich zostanie odbita i wróci na zewnątrz. Odbite promienie wpadają do oka lekarza przez otwór w lustrze i widzi on obraz dna oka pacjenta. Aby powiększyć obraz, lekarz patrzy na oko przez soczewkę skupiającą i wykorzystuje ją jako szkło powiększające. W ten sam sposób otolaryngolog bada uszy, nos i gardło.

Pojawienie się endoskopu i jego rola w medycynie

Głównymi zadaniami fizyki w medycynie jest wynalezienie użytecznych urządzeń i technologii, które umożliwią skuteczniejsze leczenie człowieka. Pod koniec XX wieku fizycy stworzyli unikalne urządzenie dla lekarzy - endoskop, czyli „telewizor”. Urządzenie umożliwia obejrzenie od wewnątrz tchawicy, oskrzeli, przełyku i żołądka człowieka. Urządzenie składa się z miniaturowego źródła światła i tubusu - złożonego urządzenia zbudowanego z pryzmatów i soczewek. Aby przeprowadzić badanie żołądka, pacjent będzie musiał połknąć endoskop, urządzenie będzie stopniowo przesuwać się wzdłuż przełyku i trafiać do żołądka. Dzięki źródłu światła żołądek zostanie oświetlony od wewnątrz, a promienie odbite od ścian żołądka przejdą przez tubus i dotrą do oczu lekarza za pomocą specjalnych światłowodów.

Światłowody to tuby światłowodowe, których grubość jest porównywalna z grubością ludzkiego włosa. W ten sposób sygnał świetlny jest całkowicie i bez zniekształceń przekazywany do oka lekarza, tworząc w nim obrazy oświetlanego obszaru w żołądku. Lekarz będzie mógł obserwować i sfotografować wrzody na ścianach żołądka oraz krwawienia. Badanie za pomocą tego urządzenia nazywa się endoskopią.

Endoskop umożliwia także wstrzyknięcie określonej ilości leku w wybrane miejsce i tym samym zatamowanie krwawienia. Za pomocą endoskopów możliwe jest także napromieniowanie nowotworu złośliwego.

Porozmawiajmy o presji

Dlaczego fizyka jest potrzebna w medycynie, jest już jasne, ponieważ to ona przyczynia się do powstawania innowacyjnych metod leczenia w medycynie. Pomiar ciśnienia krwi był kiedyś innowacją. Jak leci? Lekarz zakłada mankiet na prawe ramię pacjenta, który jest podłączony do manometru i ten mankiet napełnia się powietrzem. Do tętnicy przykłada się fonendoskop i w miarę stopniowego zmniejszania ciśnienia w mankiecie słychać dźwięki w fonendoskopie. Wartość ciśnienia, przy której zaczynają się dźwięki, nazywana jest ciśnieniem górnym, a wartość ciśnienia, przy której dźwięki ustają, nazywana jest ciśnieniem dolnym. Normalne ciśnienie krwi u człowieka wynosi 120 na 80. Ta metoda pomiaru ciśnienia została zaproponowana w 1905 roku przez rosyjskiego lekarza Nikołaja Siergiejewicza Korotkowa. Był uczestnikiem wojny rosyjsko-japońskiej i odkąd wynalazł tę technikę, uderzenia słyszane w fonendoskopie nazywane są dźwiękami Korotkowa. Natura tych dźwięków była niejasna aż do końca XX wieku, aż mechanicy dokonali następującego wyjaśnienia: krew przepływa przez tętnicę pod wpływem skurczów serca, a zmiany ciśnienia krwi rozprzestrzeniają się wzdłuż ścian tętnicy w postaci fali pulsacyjnej.

Najpierw lekarz pompuje powietrze do mankietu do poziomu przekraczającego górne ciśnienie. Tętnica pod mankietem przez cały cykl bicia serca znajduje się w stanie spłaszczonym, po czym z mankietu zaczyna stopniowo uchodzić powietrze, a gdy ciśnienie w niej osiągnie górną kreskę, tętnica prostuje się z trzaskiem i pulsacjami przepływ krwi wprawia otaczające tkanki w wibracje. Lekarz słyszy dźwięk i zauważa górne ciśnienie. Gdy ciśnienie w mankiecie spadnie, wszystkie zbieżności będą słyszalne w fonendoskopie, ale gdy tylko ciśnienie w mankiecie osiągnie dolny znak, dźwięki ustaną. W ten sposób lekarz rejestruje dolną granicę.

Czy myśli można „zobaczyć”?

Od wielu lat naukowcy interesują się tym, jak działa ludzki mózg i jak on działa. Dziś badacze mają realną możliwość obserwacji pracy ludzkiego mózgu na ekranie, a także prześledzenia „toku myśli”. Wszystko stało się możliwe dzięki doskonałemu urządzeniu – tomografowi.

Okazało się, że na przykład podczas przetwarzania danych wizualnych zwiększa się przepływ krwi w strefie potylicznej mózgu, a podczas przetwarzania danych dźwiękowych zwiększa się w płatach skroniowych i tak dalej. W ten sposób jedno urządzenie pozwala naukowcom wykorzystać zasadniczo nowe możliwości badania ludzkiego mózgu. Tomogramy są obecnie szeroko stosowane w medycynie, pomagają diagnozować różne choroby i nerwice.

Wszystko dla ludzi

Ludzie martwią się o swoje zdrowie osobiste i dobro swoich bliskich. We współczesnym świecie istnieje wiele różnych technologii, które można zastosować nawet w domu. Na przykład istnieją mierniki azotanów w warzywach i owocach, glukometry, dozymetry, elektroniczne monitory ciśnienia krwi, domowe stacje pogodowe i tak dalej. Tak, nie wszystkie z wyżej wymienionych urządzeń odnoszą się bezpośrednio do medycyny, ale pomagają ludziom utrzymać zdrowie na właściwym poziomie. Fizyka szkolna może pomóc osobie zrozumieć strukturę urządzeń i ich działanie. W medycynie funkcjonuje to według tych samych praw, co w życiu.

Fizykę i medycynę łączą mocne więzi, których nie da się zniszczyć.

Doktor nauk biologicznych Y. PETRENKO.

Kilka lat temu na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym otwarto Wydział Medycyny Podstawowej, który kształci lekarzy posiadających szeroką wiedzę z dziedzin przyrodniczych: matematyki, fizyki, chemii, biologii molekularnej. Jednak kwestia tego, ile podstawowej wiedzy potrzebuje lekarz, nadal wywołuje gorącą debatę.

Nauka i życie // Ilustracje

Wśród symboli medycyny przedstawionych na frontonach budynku biblioteki Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Medycznego są nadzieja i uzdrowienie.

Malowidło ścienne w foyer Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Medycznego, przedstawiające wielkich lekarzy przeszłości siedzących w zamyśleniu przy jednym długim stole.

W. Gilbert (1544-1603), nadworny lekarz królowej Anglii, przyrodnik, który odkrył ziemski magnetyzm.

T. Young (1773-1829), słynny angielski lekarz i fizyk, jeden z twórców falowej teorii światła.

J.-B. L. Foucault (1819-1868), francuski lekarz, który lubił badania fizyczne. Za pomocą 67-metrowego wahadła udowodnił obrót Ziemi wokół własnej osi i dokonał wielu odkryć z zakresu optyki i magnetyzmu.

J. R. Mayer (1814-1878), niemiecki lekarz, twórca podstawowych zasad prawa zachowania energii.

G. Helmholtz (1821-1894), niemiecki lekarz, zajmował się optyką i akustyką fizjologiczną, sformułował teorię darmowej energii.

Czy przyszłych lekarzy należy uczyć fizyki? Ostatnio to pytanie niepokoiło wielu, i to nie tylko tych, którzy szkolą lekarzy. Jak zwykle istnieją i zderzają się dwie skrajne opinie. Zwolennicy malują ponury obraz, będący owocem zaniedbania w stosunku do podstawowych dyscyplin w edukacji. Ci, którzy są „przeciw”, uważają, że w medycynie powinno dominować podejście humanitarne, a lekarz powinien być przede wszystkim psychologiem.

KRYZYS MEDYCZNY I KRYZYS SPOŁECZEŃSTWA

Współczesna medycyna teoretyczna i praktyczna odniosła wielki sukces, a wiedza fizyczna bardzo jej pomogła. Jednak w artykułach naukowych i dziennikarstwie nadal słychać głosy o kryzysie medycyny w ogóle, a edukacji medycznej w szczególności. Zdecydowanie istnieją fakty wskazujące na kryzys - jest to pojawienie się „boskich” uzdrowicieli i odrodzenie egzotycznych metod leczenia. Zaklęcia takie jak „abrakadabra” i amulety w rodzaju żabiej udka znów są w użyciu, zupełnie jak w czasach prehistorycznych. Coraz popularniejszy staje się neowitalizm, którego jeden z twórców, Hans Driesch, uważał, że istotą zjawisk życiowych jest entelechia (rodzaj duszy), działająca poza czasem i przestrzenią oraz że istot żywych nie da się sprowadzić do zbioru zjawisk fizycznych. i zjawiska chemiczne. Uznanie entelechii za siłę życiową zaprzecza znaczeniu dyscyplin fizykochemicznych dla medycyny.

Istnieje wiele przykładów tego, jak idee pseudonaukowe zastępują i wypierają wiedzę prawdziwie naukową. Dlaczego to się dzieje? Według noblisty Francisa Cricka, odkrywcy struktury DNA, gdy społeczeństwo staje się bardzo bogate, młodzi ludzie wykazują niechęć do pracy: wolą wieść łatwe życie i zajmować się drobiazgami takimi jak astrologia. Dotyczy to nie tylko krajów bogatych.

Jeśli chodzi o kryzys w medycynie, można go przezwyciężyć jedynie poprzez podniesienie poziomu fundamentalności. Zwykle uważa się, że fundamentalność to wyższy poziom uogólnienia idei naukowych, w tym przypadku idei dotyczących natury ludzkiej. Ale i na tej drodze można dojść do paradoksów, np. traktowania człowieka jako obiektu kwantowego, całkowicie abstrahującego od procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w organizmie.

DOKTOR-MYŚLICIEL CZY DOKTOR-GURU?

Nikt nie zaprzecza, że ​​wiara pacjenta w uzdrowienie odgrywa ważną, czasem wręcz decydującą rolę (pamiętajcie o efekcie placebo). Jakiego zatem lekarza potrzebuje pacjent? Śmiało wypowiadasz: „Będziesz zdrowy” lub długo zastanawiasz się, jaki lek wybrać, aby uzyskać maksymalny efekt, nie wyrządzając przy tym krzywdy?

Według wspomnień współczesnych słynny angielski naukowiec, myśliciel i lekarz Thomas Young (1773–1829) często zamierał w niezdecydowaniu przy łóżku pacjenta, wahał się z postawieniem diagnozy i często milczał przez długi czas, pogrążając się w sobie. Szczerze i boleśnie poszukiwał prawdy w bardzo złożonym i zagmatwanym temacie, o którym pisał: "Nie ma nauki, której złożoność przewyższałaby medycynę. Wykraczałaby ona poza granice ludzkiego umysłu."

Z psychologicznego punktu widzenia lekarz-myśliciel nie odpowiada wizerunkowi idealnego lekarza. Brakuje mu odwagi, arogancji i kategoryczności, które często są charakterystyczne dla ignorantów. Prawdopodobnie taka jest natura człowieka: kiedy zachorujesz, polegasz na szybkich i energicznych działaniach lekarza, a nie na refleksji. Ale, jak powiedział Goethe, „nie ma nic gorszego niż aktywna ignorancja”. Jung jako lekarz nie zyskał dużej popularności wśród pacjentów, ale wśród kolegów jego autorytet był wysoki.

FIZYKĘ STWORZYLI LEKARZE

Poznaj siebie, a poznasz cały świat. Pierwsza to medycyna, druga to fizyka. Początkowo związek medycyny z fizyką był ścisły, nie bez powodu aż do początków XX wieku odbywały się wspólne kongresy przyrodników i lekarzy. A tak na marginesie, fizykę w dużej mierze stworzyli lekarze i często do badań skłaniały ich pytania stawiane przez medycynę.

Starożytni myśliciele medyczni jako pierwsi zastanawiali się, czym jest ciepło. Wiedzieli, że zdrowie człowieka zależy od ciepła jego ciała. Wielki Galen (II w. n.e.) wprowadził do użytku pojęcia „temperatury” i „stopnia”, które stały się podstawą fizyki i innych dyscyplin. Tak starożytni lekarze położyli podwaliny pod naukę o cieple i wynaleźli pierwsze termometry.

William Gilbert (1544-1603), lekarz królowej Anglii, badał właściwości magnesów. Nazwał Ziemię dużym magnesem, udowodnił to eksperymentalnie i stworzył model opisujący magnetyzm ziemski.

Wspomniany już Thomas Young był praktykującym lekarzem, ale jednocześnie dokonał wielkich odkryć w wielu dziedzinach fizyki. Słusznie uważany jest, wraz z Fresnelem, za twórcę optyki falowej. Nawiasem mówiąc, to Jung odkrył jedną z wad wzroku - ślepotę barw (niezdolność do rozróżnienia kolorów czerwonego i zielonego). Jak na ironię, odkrycie to uwieczniło w medycynie nazwisko nie doktora Junga, ale fizyka Daltona, który jako pierwszy odkrył tę wadę.

Julius Robert Mayer (1814-1878), który wniósł ogromny wkład w odkrycie prawa zachowania energii, służył jako lekarz na holenderskim statku Java. Żeglarzy leczył upuszczaniem krwi, co wówczas uważano za lekarstwo na wszelkie choroby. Przy tej okazji żartowali nawet, że lekarze wypuścili więcej ludzkiej krwi, niż przelano na polach bitew w całej historii ludzkości. Mayer zauważył, że gdy statek znajduje się w tropikach, podczas upuszczania krwi, krew żylna jest prawie tak jasna jak krew tętnicza (zwykle krew żylna jest ciemniejsza). Zasugerował, że organizm ludzki, niczym silnik parowy, w tropikach, przy wysokich temperaturach powietrza, zużywa mniej „paliwa”, a co za tym idzie, emituje mniej „dymu”, dlatego krew żylna jaśnieje. Ponadto, zastanawiając się nad słowami jednego z nawigatorów, że podczas sztormów woda w morzu nagrzewa się, Mayer doszedł do wniosku, że wszędzie musi istnieć pewien związek między pracą a ciepłem. Wyraził zasady, które zasadniczo stanowiły podstawę prawa zachowania energii.

Wybitny niemiecki uczony Hermann Helmholtz (1821-1894), także lekarz, niezależnie od Mayera sformułował prawo zachowania energii i wyraził je we współczesnej formie matematycznej, którą do dziś posługują się wszyscy, którzy studiują i wykorzystują fizykę. Ponadto Helmholtz dokonał wielkich odkryć w dziedzinie zjawisk elektromagnetycznych, termodynamiki, optyki, akustyki, a także fizjologii wzroku, słuchu, układu nerwowego i mięśniowego oraz wynalazł szereg ważnych instrumentów. Po ukończeniu studiów medycznych i zawodzie lekarza próbował zastosować fizykę i matematykę w badaniach fizjologicznych. W wieku 50 lat lekarz zawodowy został profesorem fizyki, a w 1888 r. dyrektorem Instytutu Fizyki i Matematyki w Berlinie.

Francuski lekarz Jean-Louis Poiseuille (1799-1869) badał eksperymentalnie siłę serca jako pompy pompującej krew oraz badał prawa ruchu krwi w żyłach i naczyniach włosowatych. Po podsumowaniu uzyskanych wyników wyprowadził wzór, który okazał się niezwykle ważny dla fizyki. Za jego zasługi dla fizyki jego imieniem nazwano jednostkę lepkości dynamicznej, równowagę.

Obraz przedstawiający wkład medycyny w rozwój fizyki wygląda dość przekonująco, ale można do niego dodać jeszcze kilka kresek. Każdy kierowca słyszał o wale kardana, który przenosi ruch obrotowy pod różnymi kątami, ale niewiele osób wie, że wynalazł go włoski lekarz Gerolamo Cardano (1501-1576). Słynne wahadło Foucaulta, które zachowuje płaszczyznę oscylacji, nosi imię francuskiego naukowca Jeana-Bernarda-Leona Foucaulta (1819-1868), z wykształcenia lekarza. Słynny rosyjski lekarz Iwan Michajłowicz Sieczenow (1829-1905), którego imię nadano Moskiewskiej Państwowej Akademii Medycznej, studiował chemię fizyczną i ustalił ważne prawo fizyczne i chemiczne, które opisuje zmianę rozpuszczalności gazów w środowisku wodnym w zależności od obecność w nim elektrolitów. Prawo to jest nadal studiowane przez studentów, i to nie tylko w szkołach medycznych.

„Nie rozumiemy formuł!”

W przeciwieństwie do lekarzy z przeszłości, wielu współczesnych studentów medycyny po prostu nie rozumie, dlaczego uczy się ich przedmiotów ścisłych. Pamiętam jedną historię z mojej praktyki. Napięta cisza, studenci drugiego roku Wydziału Medycyny Podstawowej Uniwersytetu Moskiewskiego piszą test. Tematem jest fotobiologia i jej zastosowanie w medycynie. Należy zauważyć, że podejścia fotobiologiczne oparte na fizycznych i chemicznych zasadach działania światła na materię są obecnie uznawane za najbardziej obiecujące w leczeniu raka. Nieznajomość tego rozdziału i jego podstaw jest poważną wadą w edukacji medycznej. Pytania nie są zbyt trudne, wszystko mieści się w ramach materiału wykładowego i seminaryjnego. Jednak wynik jest rozczarowujący: prawie połowa uczniów otrzymała złe oceny. A dla wszystkich, którym nie udało się tego zadania, typowe jest jedno – fizyki w szkole nie uczono, albo uczono ją niedbale. Dla niektórych ten przedmiot przynosi prawdziwy horror. W stosie prac testowych natknąłem się na kartkę z wierszami. Studentka, nie potrafiąc odpowiedzieć na pytania, skarżyła się w poetyckiej formie, że musi wkuwać nie łacinę (wieczna męka studentów medycyny), ale fizykę, a na koniec wykrzyknęła: „Co robić? Przecież jesteśmy lekarzami, nie rozumiemy formuł!” Młoda poetka, która w swoich wierszach nazywała test „dniem zagłady”, nie zdała testu z fizyki i ostatecznie przeniosła się na Wydział Humanistyczny.

Kiedy studenci, przyszli lekarze, operują szczura, nikomu nawet nie przyjdzie do głowy zapytać, dlaczego jest to konieczne, chociaż organizm człowieka i szczura jest zupełnie inny. Dlaczego przyszli lekarze potrzebują fizyki, nie jest takie oczywiste. Ale czy lekarz, który nie rozumie podstawowych praw fizyki, może kompetentnie pracować z najbardziej skomplikowanym sprzętem diagnostycznym, w jaki zapchane są nowoczesne kliniki? Swoją drogą wielu studentów, po pokonaniu pierwszych niepowodzeń, z pasją zaczyna studiować biofizykę. Pod koniec roku akademickiego, kiedy omawiano takie tematy jak: „Układy molekularne i ich stany chaotyczne”, „Nowe zasady analityczne pH-metrii”, „Fizyczna natura przemian chemicznych substancji”, „Przeciwutleniająca regulacja procesów peroksydacji lipidów”. studiowali studenci drugiego roku napisali: "Odkryliśmy podstawowe prawa, które decydują o podstawie istot żywych i być może wszechświata. Odkryliśmy je nie na podstawie spekulatywnych konstrukcji teoretycznych, ale w realnym obiektywnym eksperymencie. Było to trudne dla nas, ale interesujące.” Być może wśród tych chłopaków są przyszli Fiodorow, Ilizarow, Szumakow.

„Najlepszym sposobem, aby się czegoś nauczyć, jest odkrycie tego samemu” – powiedział niemiecki fizyk i pisarz Georg Lichtenberg. „To, co byłeś zmuszony odkryć, pozostawia w twoim umyśle ścieżkę, z której możesz skorzystać ponownie, gdy zajdzie taka potrzeba”. Ta najskuteczniejsza zasada nauczania jest stara jak świat. Leży u podstaw „metody sokratejskiej” i nazywa się zasadą aktywnego uczenia się. Na tej zasadzie zbudowana jest dydaktyka biofizyki na Wydziale Medycyny Podstawowej.

ROZWÓJ PODSTAW

Podstawy medycyny są kluczem do jej obecnej żywotności i przyszłego rozwoju. Możesz naprawdę osiągnąć swój cel, postrzegając ciało jako system systemów i podążając ścieżką bardziej dogłębnego jego zrozumienia fizycznego i chemicznego. A co z edukacją medyczną? Odpowiedź jest jasna: podnieść poziom wiedzy uczniów z zakresu fizyki i chemii. W 1992 roku na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym utworzono Wydział Medycyny Podstawowej. Celem był nie tylko powrót medycyny na uczelnię, ale także, bez obniżania jakości kształcenia medycznego, gwałtowne wzmocnienie bazy wiedzy przyrodniczej przyszłych lekarzy. Takie zadanie wymaga intensywnej pracy zarówno ze strony nauczycieli, jak i uczniów. Zakłada się, że studenci świadomie wybierają medycynę podstawową, a nie konwencjonalną.

Jeszcze wcześniej poważną próbą w tym kierunku było utworzenie wydziału medyczno-biologicznego na Rosyjskim Państwowym Uniwersytecie Medycznym. W ciągu 30 lat pracy wydziału wyszkolono dużą liczbę specjalistów medycznych: biofizyków, biochemików i cybernetyków. Problem tego wydziału polega jednak na tym, że do tej pory jego absolwenci mogli zajmować się jedynie badaniami medycznymi, bez prawa leczenia pacjentów. Teraz problem ten jest rozwiązywany - na Rosyjskim Państwowym Uniwersytecie Medycznym wraz z Instytutem Zaawansowanego Kształcenia Lekarzy utworzono kompleks edukacyjno-naukowy, który umożliwia starszym studentom odbycie dodatkowego szkolenia medycznego.

Doktor nauk biologicznych Y. PETRENKO.