Фізика в медицині та її роль. Історія розвитку медичної фізики Який зв'язок фізики з медициною

1. 1. МЕДИЧНА ФІЗИКА Навіщо потрібна фізика в медицині? Проект виконав учень 10 класу Васяєв Іван
2. 2. ЩО ТАКЕ МЕДИЧНА ФІЗИКА І ЯКА ЇЇ МЕТА?  Медична фізика – наука про систему, що складається з фізичних приладів та вивчення лікувально-діагностичних апаратів та технологій. Мета науки: вивчення систем профілактики та діагностики захворювань за допомогою методів фізики, математики та техніки.
3. 3. ЯК А ЗАКОНИ ФІЗИКИ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДО ЖИВОГО? Наприклад: Скорочення і пружність м'язів, скелет людини є зв'язок з важелів, що утримує людини в рівновазі. Ці приклади демонструють біомеханіку. Рух крові судинами показує гемодинаміку.
4. 4. РЕНТГЕН.  Рентген – це позасистемна одиниця рентгенівського та гамма-випромінювання. Методи з використанням рентгенівського випромінювання відкрили Вільгельм Рентген. 1921 року з'явився перший рентген. Рентгенівське випромінювання характеризується проникненням крізь м'які тканини та відображенням твердих тканин на рентгенограмі. Рентген використовується в травматології, стоматології, флюорографія і т.д. За допомогою рентгену можна діагностувати такі захворювання як рак легень, туберкульоз, пневмонія, захворювання кісток, травми тощо.
5. 5. УЛЬТРАЗВУКОВА ДІАГНОСТИКА. УЛЬТРАЗВУК. Ультразвук – коливання із частотою поза чутності людини, понад 20 000 Герц. Відкритий у 1880 році братами П'єром та Жаком Кюрі. Ультразвук здатний поширюватись у м'яких тканинах, що дозволяє візуалізувати стан внутрішніх органів. Ця здатність дозволяє діагностувати різноманітні захворювання органів. Застосовується у терапії, хірургії, акушерстві та ін.
6. 6. ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАФІЯ. Електрокардіографія (ЕКГ) – метод реєстрації електричних потенціалів під час роботи серця. ЕКГ було відкрито у 19 столітті Габріелем Ліппманом. Він виявив, що під час роботи серця утворюється кілька електрики. За допомогою цього методу можна діагностувати багато захворювань серця.
7. 7. ОПТИКА Оптика - вчення про світло. Спектр світла від атомів може сприяти визначенню в тканинах та рідинах різних хімічних елементів. Оптика використовується для освітлювальних приладів, апаратів для світлозаломлення, ендоскопів, лазерної установки. Такі прилади застосовуються в науках про око та у методах діагностування за допомогою спостереження.
8. 8. МАГНІТНО-РЕЗОНАНСНА ТОМОГРАФІЯ (МРТ).  МРТ – це метод дослідження внутрішніх органів та тканин з використанням методів вимірювання електромагнітного відгуку ядер водню на збудження їх електромагнітних хвиль при високій напрузі. У 1973 році професором-хіміком Полом Лотербургом заснував МРТ. За допомогою МРТ можна визначити з точністю різні процеси в організмі
9. 9. ГАЛЬВАНІЗАЦІЯ.  Гальванізація – це метод лікування впливом постійного струму невеликої сили та напруги. Цей метод названий на честь вченого Луїджі Гальвані, який відкрив його. Під впливом методу тканинах йде розслаблення, тобто зміна концентрації іонів, отже, зміна біохімічних процесів.
10. 10. ЛАЗЕРОТЕРАПІЯ.  Лазеротерапія – метод використання світлової енергії лазерного випромінювання. Перші дослідження розпочалися у Казанському університеті у 1964 році. Вперше було використано у лікуванні хвороб суглобів, хребта, нервової системи в дітей віком. При вплив на тканини розширює мікросудини і утворює нові, стимулює окисно-відновні процеси, активізує ферменти, змінює мембранний потенціал. При опроміненні лазером крові нормалізуються реологічні показники крові, збільшується постачання тканин киснем, зменшується ішемія у тканинах організму, знижується рівень холестерину, цукру, гальмується вивільнення гістаміну та інших медіаторів запалення з опасистих клітин, відбувається нормалізація імунітету. При порівнянні традиційного лікування та лазерного виявляється, що лазерне лікування ефективніше і на 28% дешевше.
11. 11. МАГНІТОТЕРАПІЯ.  Магнітотерапія – це вплив на організм людини постійних або змінних магнітних полів для лікування та профілактики захворювань та підтримки організму в тонусі. При впливі на тканини статичного магнітного поля виникають електричні поля, що змінюють фізико-хімічних властивостей
12. 12. ЕЛЕКТРОСТИМУЛЯЦІЯ.  Електростимуляція – дозований вплив електричним струмом на органи або системи органів для стимуляції їхньої діяльності. З профілактичною метою електростимуляція використовується для підтримки життєдіяльності та харчування м'яза, попередження її атрофії при вимушеній іммобілізації та гіпокінезії, обумовленої іншими причинами (захворювання суглобів та ін.), а також для профілактики післяопераційних флеботромбозів. З лікувальною метою електростимуляцію найчастіше застосовують відновлення функції пошкодженого рухового нерва, при парезах і паралічах, внаслідок невриту, мімічних м'язів, і навіть при спастичних паралічах. Слід зазначити, що останнім часом електростимуляція набуває все більшого застосування з метою нормалізації функції при захворюваннях внутрішніх органів та систем.
13. 13. Імпульсний струм.  Імпульсний струм – струм, який періодично повторюється різними поштовхами (імпульсами). Імпульсний струм застосовують для: нормалізації функціонального стану ЦНС та її регулюючого впливу різні системи організму; отримання болезаспокійливого ефекту при дії на периферичну нервову систему; стимуляції рухових нервів, м'язів та внутрішніх органів; посилення кровообігу, трофіки тканин, досягнення протизапального ефекту та нормалізації функцій різних органів та систем.
14. 14. ІОНІЗУЮЧЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ.  Іонізуюче випромінювання – потік мікрочастинок, здатні іонізувати речовину. Цей вид випромінювання допомагає побачити картину внутрішніх органів і скелета, сприяє лікуванню пухлин за допомогою променевої терапії.
15. 15. РАДІОАКТИВНЕ ВИМИКАННЯ  Радіоактивне випромінювання - це феномен, який передбачає, що потік елементарних радіоактивних частинок. Перше відкриття цього феномена було зроблено в 1896 хіміком Беккерель. Далі цей феномен досліджували П'єр та Марія Кюрі. У сучасній медицині радіотерапія є одним із трьох ключових методів лікування онкологічних захворювань (двома іншими є хіміотерапія та традиційна хірургія). При цьому якщо відштовхуватися від тяжкості побічних ефектів, променева терапія переноситься набагато легше.
16. 16. ВИСНОВОК  Таким чином,

Абрамова Уляна

Вступ.

Медицина та фізика- це дві структури, які оточують нас у повсякденному житті. З кожним днем ​​медицина за рахунок фізики модернізується, завдяки чому все більше людей можуть позбутися хвороб.

Мета роботи:викласти основні ідеї та познайомити з існуючою різноманітністю, пов'язаною з використанням фізики в медицині.

Для досягнення мети у роботі поставлені такі завдання:

1. Провести аналіз літератури вивчення проблеми.
2. З'ясувати, що таке фізика та медицина?
3. З'ясувати, як застосовуються знання фізики в медицині.
4. З'ясувати, які прилади допомагають у медицині.
5. Довести, що за допомогою знання фізики в медицині медицина стала набагато успішнішою.

Актуальність теми:полягає в тому, щоб з'ясувати, яке значення має фізика в медицині і як вони пов'язані з сьогоднішнім прогресом.

Завантажити:

Попередній перегляд:

Муніципальний автономний загальноосвітній заклад середня школа №5 з поглибленим вивченням хімії та біології міста Стара Русса Новгородської області.

Навчальна робота у рамках Менделєєвських читань.

Тема: «Фізика у медицині».

Виконала: Абрамова Уляна учениця 9А класу

Керівник: Куракова Надія Олександрівна

Г. Стара Русса

2018р

1. Вступ. стор 3
2. Загальне уявлення. стор 4
3. Фізика у медицині. стор 5
4. Використання досягнень фізики у лікуванні захворювань. стор 6
5. Рентгенівське проміння. стор 7
6. Ультразвукове обстеження. стор 8
7. Ірідодіагностика. стор 9
8. Радіодіагностика. стор 9
9. Лазер, як фізичний прилад. стор.9
10. Плазмовий скальпель. стор. 10
11. Апарат штучного кровообігу стор.
12. Фізіотерапія. стор. 11
13. Висновок. стор. 12
14. Використовувані джерела. стор 13

Вступ.

Медицина та фізика- це дві структури, які оточують нас у повсякденному житті. З кожним днем ​​медицина за рахунок фізики модернізується, завдяки чому все більше людей можуть позбутися хвороб.

Мета роботи: викласти основні ідеї та познайомити з існуючою різноманітністю, пов'язаною з використанням фізики в медицині.

Для досягнення мети у роботі поставлені такізавдання:

1. Провести аналіз літератури вивчення проблеми.
2. З'ясувати, що таке фізика та медицина?
3. З'ясувати, як застосовуються знання фізики в медицині.
4. З'ясувати, які прилади допомагають у медицині.
5. Довести, що за допомогою знання фізики в медицині медицина стала набагато успішнішою.

Актуальність теми:полягає в тому, щоб з'ясувати, яке значення має фізика в медицині і як вони пов'язані з сьогоднішнім прогресом.

Загальне уявлення.

Фізика (Від др.-грец. «Природа») -наука, що вивчає найбільш загальні фундаментальні закономірності матеріального світу. Закони фізики лежать в основі всього природознавства.

Термін «фізика» вперше виник у творах однієї з найбільших мислителів давнини - Аристотеля, котрий жив у IV столітті до нашої ери.

Медицина [латинське medicina (ars) – лікарська, лікувальна (наука та мистецтво)] – галузь науки та практична діяльність, спрямовані на збереження та зміцнення здоров'я людей, попередження та лікування хвороб.

Фізика у медицині.

Нині велика лінія зіткнення цих наук постійно розширюється і зміцнюється. Немає жодної галузі медицини, де не застосовувалися фізичні прилади. Такі як:

• Наркозно-реанімаційна апаратура

• Хірургічне обладнання:

1. Електрохірургічні апарати
2. Лазерні хірургічні апарати
3. Світильники безтіньові хірургічні

• Терапевтичне обладнання

1. Інгалятори
2. Мікрохвильова терапія
3. Високочастотна терапія
4. Ударно-хвильова терапія
5. Низькочастотна терапія
6. Багатофункціональні апарати для фізіотерапії
7. Ультразвукова терапія
8. Магнітотерапія
9. Лазерна терапія

• Бактерицидні опромінювачі тощо.

Використання досягнень фізики у лікуванні захворювань.

Становлення наукової медицини було б неможливим без досягнень у галузі природознавства та техніки, методів об'єктивного дослідження хворого та способів лікування.

У процесі розвитку медицина диференціювалася на низку самостійних галузей.

У терапії, хірургії та інших областях медицини широко використовуються досягнення фізичної науки і техніки. Фізика допомагає діагностицізахворювань.

Рентгенівське проміння.

Рентгенівське проміння- Не видиме оком електромагнітне випромінювання.

Рентгенологія - область медицини, що вивчає застосування рентгенівського випромінювання для дослідження будови та функцій органів та систем та діагностики захворювань.

Рентгенівське проміння відкрив німецький фізикВільгельм Рентген (1845 – 1923).

Проникаючи крізь м'які тканини, рентгенівські промені висвічують кістки скелета та внутрішні органи. На знімках, одержуваних за допомогою рентгенівської апаратури, можна виявити хворобу на ранніх стадіях та вжити необхідних заходів.

Таке виглядає рентгенівське дослідження органів людини.

Ультразвукове обстеження.

Ультразвукове обстеження- Дослідження, коли високочастотний звуковий промінь промацує наш організм, немов ехолот – морське дно, і створює його «карту», ​​відзначаючи всі відхилення від норми.

Ультразвук - не чутні людським вухом пружні хвилі.

Ультразвук міститься в шумі вітру і моря, видається і сприймається рядом тварин (кажани, риби, комахи та ін), присутній в шумі машин.

Застосовується в практиці фізичних, фізико-хімічних та біологічних досліджень, а також у техніці для цілей дефектоскопії, навігації, підводного зв'язку та інших процесів та в медицині – для діагностики та лікування.

Ірідодіагностика.

Метод розпізнавання хвороб людини шляхом огляду райдужної оболонки ока. Заснована на уявленні про те, що деякі захворювання внутрішніх органів супроводжуються характерними зовнішніми змінами певних ділянок райдужної оболонки.

Радіодіагностика.

Заснована на використанні радіоактивних ізотопів. Наприклад, для діагностики та лікування захворювань щитовидної залози застосовують радіоактивні ізотопи йоду.

Лазер, як фізичний прилад.

Лазер (оптичний квантовий генератор) – посилення світла в результаті вимушеного випромінювання, джерело оптичного когерентного випромінювання, що характеризується високою спрямованістю та великою щільністю енергії.

Лазери набули широкого застосування у наукових дослідженнях (у фізиці, хімії, біології та ін.), у практичній медицині (хірургія, офтальмологія та ін.), а також у техніці (лазерна технологія).

Плазмовий скальпель.

Кровотеча – неприємна перешкода при операціях, оскільки вона погіршує огляд операційного поля може призвести до знекровлення організму.

На допомогу хірургу було створено мініатюрні генератори високотемпературної плазми.

Плазмовий скальпель розтинає тканину, кістки без крові. Рани після операції гояться швидше.

Апарати штучного кровообігу.

У медицині широко застосовуються прилади та апарати, здатні замінити на якийсь час органи людини. В даний час медики використовують:

Апарати штучного кровообігу Штучне кровообіг – тимчасове виключення серця з кровообігу та здійснення циркуляції крові в організмі за допомогою апарату штучного кровообігу (АІК).

Фізіотерапія.

Це область клінічної медицини, що вивчає лікувальну дію природних та штучно створених природних факторів на організм людини.

Фізіотерапія є одним із найстаріших лікувальних і профілактичних напрямків медицини, який включає безліч розділів. Серед найбільших розділів фізіотерапії можна назвати:

• лікування за допомогоюлазеротерапії низькочастотної лазерної терапії,
• діадинамотерапії ,
• ампліпульстерепії в

Практично кожен медичний інструмент, починаючи від скальпеля і до складної установки для визначення захворювань в органах людини, працює або створений завдяки досягненням у галузі фізики. Варто зазначити, що колись медицина і була однією і лише згодом розпалася на окремі гілки.

Важливі зіткнення наук

Створені фізиками апарати дозволяють проводити будь-які дослідження. За допомогою цих досліджень лікарі визначають хворобу та знаходять шляхи її вирішення. Першим значним внеском у , з боку фізики, було відкриття Вільгельма Рентгена в області променів, які отримали його ім'я. Сьогодні завдяки рентгенівським променям можна легко перевірити людину на ряд захворювань, дізнатися докладну інформацію про проблеми на рівні кісток і багато іншого.

Великий внесок у медицину дало відкриття ультразвуку. Ультразвук пропускається через тіло людини і відбиваючись від внутрішніх органів дозволяє створити макет організму, який дозволяє перевірити наявність захворювань.

Варто відзначити, що після видалення пухлини вам доведеться пройти курс профілактичних процедур, оскільки здоров'я буде підірвано через дію лазерних променів. Пам'ятайте, що ця технологія далека від ідеальної.

Одним із основних досягнень нашого часу є лазерні технології, які продуктивно використовуються. Прикладом може бути хірургія. Використовуючи лазерне проміння, хірурги проводять дуже складні операції. Потужний пучок, що виходить із лазера, коли прилад працює на потрібній частоті, дозволяє видалити злоякісну пухлину, для цього навіть не потрібно різати тіло людини, як це було кілька років тому.

На допомогу хірургам створено спеціальні скальпелі на основі плазми. Це зразки, які працюють із дуже високими температурами. При їх використанні кров моментально згортається, і хірург не відчуває незручностей через кровотечі. Доведено, що після таких скальпелів рани гояться швидше.

При використанні плазмового скальпеля ризик потрапляння в рану інфекції знижується до можливого мінімуму, за таких температур мікроби гинуть миттєво.

Електричні струми також використовуються, наприклад, невеликими імпульсами струм вузьконаправлено подається в певну точку. Так можна позбутися пухлин, тромбів, і стимулювати перебіг крові.

Медицина та фізика - це дві області, які постійно оточують нас у повсякденності. Щодня вплив фізики на розвиток медицини лише зростає, медична галузь за рахунок цього модернізується. Це призводить до того, що багато хвороб вдається вилікувати або зупинити їх поширення та контролювати.

Застосування фізики в медицині є незаперечним. Фактично кожен інструмент, який використовується медиками, починаючи зі скальпеля і закінчуючи найскладнішими установками для встановлення точного діагнозу, функціонує або виготовлений завдяки досягненням у світі фізики. Варто відзначити, що фізика в медицині завжди відігравала важливу роль і колись ці два напрями були єдиною наукою.

Відоме відкриття

Багато апаратів, виготовлених фізиками, дозволяють проводити медикам обстеження будь-якого роду. Дослідження дозволяють ставити пацієнтам точні діагнози та знаходити різні шляхи для одужання. Першим повномасштабним внеском у медицину було відкриття Вільгельма Рентгена у сфері променів, які тепер називають його ім'ям. Рентгенівські промені сьогодні дозволяють без особливих зусиль визначати ту чи іншу недугу у людини, дізнатися детально відомості на рівні кісток і так далі.

Ультразвук та його вплив на медицину

Фізика в медицину зробила свій внесок ще й завдяки відкриттю ультразвуку. Що це таке? Ультразвук – це механічні коливання, частота яких становить понад двадцять тисяч герц. Часто ультразвук ще називають дрібним звуком. З його допомогою можна змішувати масло і воду, формуючи при цьому необхідну емульсію.

Ультразвук пропускається через людське тіло і відбивається від внутрішніх органів, а це дозволяє сформувати макет організму людини та встановити наявні захворювання. Ультразвук допомагає готувати різні лікарські речовини, застосовується для розпушування тканин та дроблення ниркового каміння. Використовується ультразвук для безосколкового різання та зварювання кісток. Активно застосовується і для дезінфекції хірургічних пристроїв, інгаляції.

Саме ультразвук посприяв тому, що було створено ехолот – прилад встановлення глибини моря під корабельним днищем. Також це явище сприяло тому, що останнім часом було створено величезну кількість чутливих приладів, що фіксують відбиті тканинами організму слабкі сигнали ультразвуку. Отак і з'явилася біолокація. Біолокація дозволяє виявляти пухлини, сторонні тіла в тілі та тканинах організму. Ультразвукове дослідження, або, іншими словами, УЗД, дозволяє розглянути каміння або пісок у нирках, жовчному міхурі, зародка в утробі матері і навіть визначити стать дитини. УЗД відкриває великі перспективи для майбутніх батьків, і жоден центр сучасної медицини не обходиться без цього апарату.

Лазер у медицині

Активно у світі застосовуються лазерні технології. Жоден центр сучасної медицини не обійдеться без них. Найяскравішим прикладом може стати хірургія. За допомогою лазерного проміння хірургам вдається проводити вкрай складні операції. Потужний потік світла з лазера дозволяє видаляти злоякісні пухлини, а цього не потрібно навіть різати тіло людини. Потрібно лише підібрати необхідну частоту. Багато винаходів фізиків, що використовуються в медицині, пройшли випробування часом і дуже успішно.

Унікальний інструмент для хірурга

Багато сучасних хірургів користуються спеціальними скальпелями на основі плазми. Це інструменти, що функціонують із високими температурами. Якщо їх застосовувати на практиці, то кров згортатиметься в одну мить, а значить, у хірурга не буде жодних незручностей через кровотечі. Також було доведено, що після застосування подібних інструментів рани людини гояться в рази швидше.

Плазмовий скальпель також знижує ризик потрапляння в рану інфекції до мінімальної позначки, за такої температури мікроби просто гинуть в один момент.

Електричний струм та медицина

У тому, що роль фізики в медицині велика, мабуть, ніхто не сумнівається. Звичайний електричний струм також використовується медиками. Невеликі імпульси вузької спрямованості у певну точку дозволяють позбутися тромбів, пухлин, і при цьому стимулюється приплив крові. Знову ж таки нікого різати при цьому не потрібно.

Оптичні прилади та їх роль у медицині

Чи не знаєте, як вивчення фізики допоможе в медицині? Яскравий приклад - оптичні прилади. Це і джерела світла, і лінзи, і світловоди, і мікроскопи, і лазери тощо. Мікроскоп ще в сімнадцятому столітті дозволив вченим заглянути в мікросвіт і вивчити клітини, найпростіші організми, будову тканин, крові тощо. Завдяки фізиці у медицині використовуються оптичні мікроскопи, що надають збільшення зображення до тисячі разів. Це головний інструмент біолога та медика, що досліджує мікросвіт людини.

Роль офтальмоскопа

У медицині використовуються різні оптичні прилади. Наприклад, усі бували на прийомі у офтальмолога (лікаря-окуліста). Спочатку він перевіряє зір за допомогою спеціальної таблиці, а потім запрошує людину в темну кімнату, де через дзеркало очей або офтальмоскоп розглядає ваші очі. Це наочний приклад застосування фізики у медицині. Офтальмоскоп - це сферичне увігнуте дзеркало, в якому є невеликий отвір у центральній частині. Якщо промені від лампи, що розташовується збоку, направити за допомогою приладу в око, що досліджується, то промені пройдуть до сітківки, частина з них відобразиться і вийде назад. Відбиті промені потрапляють через отвір у дзеркалі в очі лікаря, і він бачить зображення очного дна людини. Щоб збільшити зображення, лікар розглядає око через лінзу, що збирає, і використовує її як лупу. Так само лікар-оториноларинголог розглядає вуха, ніс і горло.

Поява ендоскопа та його роль у медицині

Основні завдання фізики в медицині – це винахід корисних приладів та технологій, що дозволять ефективніше лікувати людей. Наприкінці ХХ століття фізики створили унікальний прилад для медиків – ендоскоп, або «телевізор». Прилад дозволяє побачити зсередини трахеї, бронхи, стравохід, шлунок людини. Складається пристрій із мініатюрного світлового джерела та оглядової трубки – складного приладу із призм та лінз. Для проведення дослідження шлунка пацієнту потрібно заковтнути ендоскоп, прилад просуватиметься стравоходом поступово і виявиться в шлунку. Завдяки джерелу світла шлунок буде освітлений зсередини, а промені, відбиті від стінок шлунка, пройдуть через оглядову трубку і виведуть очі доктора за допомогою спеціальних світловодів.

Світловоди являють собою волоконні оптичні трубки, у яких товщина порівнянна з товщиною людського волосся. Ось так світловий сигнал повністю і без спотворень передається в око лікаря, формуючи у ньому зображення освітленої ділянки у шлунку. Лікар зможе спостерігати і фотографувати виразки на стінках шлунка, кровотечі. Дослідження цим приладом називається ендоскопією.

Ендоскоп дозволяє також ввести певну кількість ліків у потрібній ділянці та зупинити таким чином кровотечу. За допомогою ендоскопів також можна опромінювати злоякісну пухлину.

Поговоримо про тиск

Для чого потрібна фізика в медицині вже ясно, адже саме фізика сприяє появі інноваційних методик лікування в медицині. Колись інновацією був вимір кров'яного тиску. Як усе відбувається? На праву руку пацієнта лікар надягає манжету, що з'єднана з манометром, і цю манжету накачують повітрям. До артерії прикладається фонендоскоп і при поступовому зниженні тиску в манжеті прослуховуються удари звуків у фонендоскопі. Значення тиску, у якому удари починаються, називають верхнім, а значення, у якому звуки припиняються, - нижнім. Нормальний тиск у людини - 120 на 80. Цей спосіб вимірювання тиску було запропоновано 1905 року російським лікарем Миколою Сергійовичем Коротковим. Він був учасником Російсько-японської війни і відколи він винайшов методику, чутні в фонендоскопі удари називаються звуками Короткова. Природа цих звуків була незрозуміла майже остаточно ХХ століття, поки механіками був допущено таке пояснення: кров рухається артерією під впливом серцевих скорочень, а зміна тиску крові поширюється на стінках артерії як пульсової хвилі.

Спочатку лікар накачує повітря в манжету рівня, що перевищує верхній тиск. Артерія під манжетою знаходиться в сплющеному стані протягом усього циклу серцевих скорочень, після чого починається поступове випускання повітря з манжети, і коли тиск у ній стає рівним верхній відмітці, то артерія бавовною розправляється і пульсації кровотоку призводять до коливання навколишніх тканин. Лікар чує при цьому звук та відзначає верхній тиск. При зниженні тиску в манжеті збіги всі будуть чути у фонендоскопі, але як тільки тиск у манжеті досягне нижньої позначки, звуки припиняться. Ось так лікар реєструє нижню межу.

Думки можна побачити?

Вже багато років вчених цікавить, як влаштований мозок людини та її робота. Сьогодні дослідники мають реальну можливість спостерігати на екрані роботу людського мозку, а також простежити за течією думки. Все стало можливим завдяки чудовому приладу – томографу.

Виявилося, що, наприклад, при обробці зорових даних збільшується кровотік в потиличну зону мозку, а при обробці звукових даних - у скроневі частки і таке інше. Ось так один прилад дозволяє вченим використовувати нові можливості для вивчення мозку людини. Зараз томограм широко застосовуються в медицині, вони допомагають діагностувати різні захворювання, неврози.

Все для людей

Людей турбує їхнє особисте здоров'я та благополуччя близьких їм людей. У сучасному світі багато різної техніки, яку можна застосовувати навіть удома. Наприклад, є вимірювачі нітратів в овочах та фруктах, глюкометри, дозиметри, електронні тонометри, метеостанції для дому тощо. Так, не всі вищезгадані прилади відносяться безпосередньо до медицини, але вони допомагають людям підтримати здоров'я на належному рівні. Допомогти людині розібратися у влаштуванні приладів та їх роботі може шкільна фізика. У медицині вона функціонує за тими самими законами, що у житті.

Фізика та медицина пов'язані між собою міцними узами, які не зруйнувати.

Лікар біологічних наук Ю. ПЕТРЕНКО.

Кілька років тому в Московському державному університеті було відкрито факультет фундаментальної медицини, на якому готують лікарів, які мають широкі знання з природничих дисциплін: математики, фізики, хімії, молекулярної біології. Але питання, наскільки необхідні фундаментальні знання лікаря, продовжує викликати гострі суперечки.

Наука та життя // Ілюстрації

Серед символів медицини, що зображені на фронтонах будівлі бібліотеки Російського державного медичного університету, - надія та зцілення.

Настінний розпис у фойє Російського державного медичного університету, на якому зображено великих лікарів минулого, що сидять у роздумі за одним довгим столом.

У. Гільберт (1544-1603), придворний лікар англійської королеви, натураліст, який відкрив земний магнетизм.

Т. Юнг (1773-1829), відомий англійський лікар і фізик, один із творців хвильової теорії світла.

Ж.-Б. Л. Фуко (1819-1868), французький лікар, який захоплювався фізичними дослідженнями. За допомогою 67-метрового маятника довів обертання Землі навколо осі та зробив багато відкриттів у галузі оптики та магнетизму.

Ю. Р. Майєр (1814-1878), німецький лікар, який встановив основні засади закону збереження енергії.

Г. Гельмгольц (1821-1894), німецький лікар, займався фізіологічною оптикою та акустикою, сформулював теорію вільної енергії.

Чи потрібно викладати фізику майбутнім лікарям? Останнім часом це питання хвилює багатьох, і не лише тих, хто готує професіоналів у галузі медицини. Як завжди, існують і стикаються дві крайні думки. Ті, хто "за", малюють похмуру картину, яка стала плодом зневажливого ставлення до базисних дисциплін в освіті. Ті, хто "проти", вважають, що в медицині має домінувати гуманітарний підхід і лікар насамперед має бути психологом.

КРИЗА МЕДИЧИНИ І КРИЗА СУСПІЛЬСТВА

Сучасна теоретична та практична медицина досягла великих успіхів, і фізичні знання їй дуже допомогли. Але в наукових статтях та публіцистиці не перестають звучати голоси про кризу медицини взагалі та медичної освіти зокрема. Факти, що свідчать про кризу, безперечно є - це і поява "божественних" цілителів, і відродження екзотичних методів лікування. Заклинання типу "абракадабри" та амулети на кшталт жаб'ячої лапки знову в ході, як у доісторичні часи. Набуває популярності неовіталізм, один із основоположників якого, Ханс Дріш, вважав, що сутність життєвих явищ становить ентелехія (свого роду душа), що діє поза часом і простором, і що живе не може зводитися до сукупності фізико-хімічних явищ. Визнання ентелехії як життєву силу заперечує значення фізико-хімічних дисциплін для медицини.

Можна навести безліч прикладів того, як псевдонаукові уявлення підміняють і витісняють справді наукові знання. Чому так відбувається? На думку нобелівського лауреата, відкривача структури ДНК Френсіса Крика, коли суспільство стає дуже багатим, молодь виявляє небажання працювати: вона вважає за краще жити легким життям і займатися дрібницями, на кшталт астрології. Це справедливо не лише багатим країнам.

Що стосується кризи в медицині, то подолати її можна лише підвищуючи рівень фундаментальності. Зазвичай вважають, що фундаментальність - це вищий рівень узагальнення наукових уявлень, у разі - уявлень про природу людини. Але і на цьому шляху можна дійти до парадоксів, наприклад, розглядати людину як квантовий об'єкт, абстрагуючись повністю від фізико-хімічних процесів, що протікають в організмі.

ЛІКАР-МИСЛИТЕЛЬ АБО ЛІКАР-ГУРУ?

Ніхто не заперечує, що віра хворого на лікування грає важливу, іноді навіть вирішальну роль (згадаймо ефект плацебо). То який лікар потрібний хворому? Впевнено вимовляє: "Ти будеш здоровий" або довго роздумує, які ліки вибрати, щоб отримати максимальний ефект і при цьому не нашкодити?

За спогадами сучасників, знаменитий англійський вчений, мислитель і лікар Томас Юнг (1773-1829) нерідко застигав у нерішучості біля ліжка хворого, вагався у встановленні діагнозу, часто й надовго замовкав, занурюючись у себе. Він чесно і болісно шукав істину в найскладнішому і заплутаному предметі, про який писав так: "Немає науки, складністю перевершує медицину. Вона виходить за межі людського розуму".

З погляду психології лікар-мислитель мало відповідає образу ідеального лікаря. Йому бракує сміливості, самовпевненості, безапеляційності, нерідко властивих саме невігласам. Напевно, така природа людини: захворівши, сподіватися на швидкі та енергійні дії лікаря, а не на роздуми. Але, як сказав Гете, "немає нічого страшнішого за діяльне невігластво". Юнг як лікар великої популярності у хворих не набув, а серед колег його авторитет був високим.

ФІЗИКУ СТВОРЮВАЛИ ЛІКАРІ

Пізнай самого себе, і ти пізнаєш увесь світ. Першим займається медицина, другим – фізика. Спочатку зв'язок між медициною і фізикою був тісний, недарма спільні з'їзди дослідників природи і лікарів проходили аж до початку XX століття. І, між іншим, фізику багато в чому створили лікарі, а до досліджень їх часто спонукали питання, які ставила медицина.

Лікарі-мислителі давнини першими замислилися над питанням, що є теплота. Вони знали, що здоров'я людини пов'язане із теплотою його тіла. Великий Гален (II століття н.е.) узвичаїв поняття "температура" і "градус", що стали основоположними для фізики та інших дисциплін. Тож лікарі давнини заклали основи науки про тепло і винайшли перші термометри.

Вільям Гільберт (1544-1603), лейб-медик англійської королеви, вивчав властивості магнітів. Він назвав Землю великим магнітом, довів це експериментально і вигадав модель для опису земного магнетизму.

Томас Юнг, про якого вже згадувалося, був лікарем-практиком, але при цьому зробив великі відкриття в багатьох областях фізики. Він по праву вважається, разом із Френелем, творцем хвильової оптики. До речі, саме Юнг відкрив один із дефектів зору – дальтонізм (нездатність розрізняти червоний та зелений кольори). За іронією долі, це відкриття знесмертило в медицині ім'я не лікаря Юнга, а фізика Дальтона, який виявився першим, у кого виявився цей дефект.

Юліус Роберт Майєр (1814-1878), який зробив величезний внесок у відкриття закону збереження енергії, служив лікарем на голландському кораблі "Ява". Він лікував матросів кровопусканням, яке вважалося тоді засобом від усіх хвороб. З цього приводу навіть гострили, що лікарі випустили більше людської крові, аніж її було пролито на полях битв за всю історію людства. Майєр звернув увагу, що коли корабель знаходиться в тропіках, при кровопусканні венозна кров майже така ж світла, як артеріальна (зазвичай венозна кров темніша). Він припустив, що людський організм, подібно до парової машини, у тропіках, при високій температурі повітря, споживає менше "палива", а тому і "диму" виділяє менше, ось венозна кров і світлішає. Крім того, задумавшись над словами одного штурмана про те, що під час штормів вода в морі нагрівається, Майєр дійшов висновку, що всюди має існувати певне співвідношення між роботою та теплотою. Він висловив положення, які лягли сутнісно в основу закону збереження енергії.

Видатний німецький вчений Герман Гельмгольц (1821-1894), теж лікар, незалежно від Майєра сформулював закон збереження енергії і висловив його в сучасній математичній формі, якою досі користуються всі, хто вивчає та використовує фізику. Крім цього Гельмгольц зробив великі відкриття у галузі електромагнітних явищ, термодинаміки, оптики, акустики, а також у фізіології зору, слуху, нервових та м'язових систем, винайшов ряд важливих приладів. Здобувши медичну освіту і будучи професійним медиком, він намагався застосувати фізику та математику до фізіологічних досліджень. У 50 років професійний лікар став професором фізики, а в 1888 - директором фізико-математичного інституту в Берліні.

Французький лікар Жан-Луї Пуазейль (1799-1869) експериментально вивчав потужність серця як насоса, що гойдає кров, і досліджував закони руху крові у венах та капілярах. Узагальнивши отримані результати, він вивів формулу, що виявилася надзвичайно важливою для фізики. За досягнення перед фізикою його ім'ям названа одиниця динамічної в'язкості - пуаз.

Картина, що показує внесок медицини у розвиток фізики, виглядає досить переконливою, але можна додати ще кілька штрихів. Будь-який автомобіліст чув про карданний вал, що передає обертальний рух під різними кутами, але мало хто знає, що винайшов його італійський лікар Джероламо Кардано (1501-1576). Знаменитий маятник Фуко, що зберігає площину коливань, має ім'я французького вченого Жан-Бернара-Леона Фуко (1819-1868), лікаря за освітою. Знаменитий російський лікар Іван Михайлович Сєченов (1829-1905), ім'я якого носить Московська державна медична академія, займався фізичною хімією і встановив важливий фізико-хімічний закон, що описує зміну розчинності газів у водному середовищі в залежності від присутності в ній електролітів. Цей закон і зараз вивчають студенти, причому не лише у медичних вишах.

"НАМ ФОРМУЛ НЕ ЗРОЗУМІТИ!"

На відміну від лікарів минулого багато сучасних студентів-медиків просто не розуміють, навіщо їм викладають природничо-наукові дисципліни. Згадується одна історія з моєї практики. Напружена тиша, другокурсники факультету фундаментальної медицини МДУ пишуть контрольну. Тема – фотобіологія та її застосування в медицині. Зауважимо, що фотобіологічні підходи, засновані на фізичних та хімічних принципах дії світла на речовину, визнаються зараз найперспективнішими для лікування онкологічних захворювань. Незнання цього розділу, його основ - серйозні збитки в медичній освіті. Питання не надто складні, все в рамках матеріалу лекційних та семінарських занять. Але результат невтішний: майже половина студентів отримали двійки. І для всіх, хто не впорався із завданням, характерно одне - у школі фізику не вчили або вчили абияк. На деяких цей предмет наводить справжнісінький жах. У стопці контрольних робіт мені попався аркуш із віршами. Студентка, яка не змогла відповісти на запитання, у поетичній формі скаржилася, що їй доводиться зубрити не латину (вічне мучення студентів-медиків), а фізику, і наприкінці вигукувала: "Що робити? Адже ми - медики, нам формул не зрозуміти!" Юна поетеса, яка назвала у своїх віршах контрольну "судним днем", випробування фізикою не витримала і зрештою перевелася на гуманітарний факультет.

Коли студенти, майбутні медики, оперують щура, нікому й на думку не спаде запитувати, навіщо це треба, хоча організми людини та щури різняться досить сильно. Навіщо майбутнім лікарям фізика – не так очевидно. Але чи зможе лікар, який не розуміє основних фізичних законів, грамотно працювати зі складним діагностичним обладнанням, яким "напхані" сучасні клініки? До речі, багато студентів, подолавши перші невдачі, починають із захопленням займатися біофізикою. Наприкінці навчального року, коли було вивчено такі теми, як "Молекулярні системи та їх хаотичні стани", "Нові аналітичні принципи рН-метрії", "Фізична природа хімічних перетворень речовин", "Антиоксидантне регулювання процесів перекисного окислення ліпідів", другокурсники написали: "Ми відкривали фундаментальні закони, що визначають основу живого і, можливо, всесвіту. Відкривали їх не на основі умоглядних теоретичних побудов, а в реальному об'єктивному експерименті. Нам було важко, але цікаво". Можливо, серед цих хлопців є майбутні Федорови, Ілізарова, Шумакова.

"Найкращий спосіб вивчити щось - це відкрити самому, - стверджував німецький фізик і письменник Георг Ліхтенберг. - Те, що ви були змушені відкрити самі, залишає у вашому розумі доріжку, якою ви зможете знову скористатися, коли в цьому виникне потреба". Цей найефективніший принцип навчання старий як світ. Він лежить в основі "методу Сократа" і називається принципом активного навчання. Саме на цьому принципі збудовано навчання біофізики на факультеті фундаментальної медицини.

РОЗВИВАЮЧА ФУНДАМЕНТАЛЬНІСТЬ

Фундаментальність для медицини – запорука її сьогоднішньої спроможності та майбутнього розвитку. По-справжньому досягти мети можна, розглядаючи організм як систему систем та йдучи шляхом більш поглибленого її фізико-хімічного осмислення. А як бути з медичною освітою? Відповідь ясна: підвищувати рівень знань студентів у галузі фізики та хімії. 1992 року в МДУ створено факультет фундаментальної медицини. Мета полягала в тому, щоб не тільки повернути в університет медицину, а й, не знижуючи якості лікарської підготовки, різко посилити природничо-наукову базу знань майбутніх лікарів. Таке завдання потребує інтенсивної роботи і викладачів та студентів. Передбачається, що студенти свідомо обирають фундаментальну медицину, а чи не звичайну.

Ще раніше серйозною спробою у цьому напрямі стало створення медико-біологічного факультету у Російському державному медичному університеті. За 30 років роботи факультету підготовлено велику кількість лікарів-фахівців: біофізиків, біохіміків та кібернетиків. Але проблема цього факультету полягає в тому, що досі його випускники могли займатися лише медичними науковими дослідженнями, не маючи права лікувати хворих. Наразі ця проблема вирішується – у РДМУ спільно з Інститутом підвищення кваліфікації лікарів створено навчально-науковий комплекс, який дозволяє студентам старших курсів пройти додаткову лікарську підготовку.

Лікар біологічних наук Ю. ПЕТРЕНКО.