Физические явления применяемые в медицине

Введение

Ни один человек не может уйти от реального материального мира, окружающего его и в котором он сам живёт. Природа, быт, техника и всё то, что нас окружает и в нас самих происходит, подчинено единым законам происхождения и развития – законам ФИЗИКИ.

Актуальность проекта

Помимо традиционных предметов исследования, физика занимается столь разными проблемами, как поведение смазки в машинах, процессы образования химических связей, хранение и передача генетической информации в живых системах и т.д.

Объединяющий принцип физики как науки кроется не столько в предметах исследования, сколько в подходе к их изучению, и этим физика отличается от других наук.

Опираясь на определенные аксиомы и гипотезы, проводя эксперименты и используя математические методы, она стремится объяснить все многообразие природных явлений исходя из небольшого числа взаимосогласующихся принципов. Физик надеется, что, когда о природных явлениях станет известно достаточно много и когда они будут достаточно хорошо поняты, множество других, на первый взгляд разрозненных и не связанных с ними фактов уложатся в простую, допускающую математическое описание схему.

Гипотеза:

Провести анализ теоретических материалов, в которых наглядно можно увидеть применение физики в медицине

Цель проекта:

• изучить физические явления применяемые в медицине.

Задача проекта:

• Опытным путём изучить и проанализировать некоторые физические явления применяемые в медицине
• Узнать область применения физики в медицине

 

Методы исследования:

• Изучение теоретических материалов
• Анализ.

 

Теоретическая часть

Физика (от древнегреч. physis – природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина «физика» сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства вещества, обусловленные особенностями его атомной структуры, биология, изучающая живые организмы и т.д.

Медицина [латинское medicina (ars) — врачебная, лечебная (наука и искусство)] - область науки и практическая деятельность, направленные на сохранение и укрепление здоровья людей, предупреждение и лечение болезней. Вершиной врачебного искусства в древнем мире была деятельность Гиппократа. Во 2 в. нашей эры представления античной медицины были систематизированы Галеном. Система Галена, дополненная Ибн Синой, господствовала в медицине вплоть до конца 17 в. Анатомо-физиологические открытия А. Везалия, У. Гарвея, труды Парацельса, клиническая деятельность А. Паре и Т. Сиденхема способствовали становлению медицины на основе опытного знания.

Физика и медицина… Наука о явлениях природы и наука о болезнях человека, их лечении и предупреждении…

В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы не применялись физические приборы для установления заболеваний и их лечения (термометр, шприцы, капельницы и т. д.)

Физика помогает диагностике заболеваний.

• В диагностике заболеваний широко применяются рентгеновские лучи для определения изменений в костях и мягких тканях.
• Рентгенология - область медицины, изучающая применение рентгеновского излучения для исследования строения и функций органов и систем и диагностики заболеваний. 
• Рентгеновские лучи открыл немецкий физик Вильгельм Рентген (1845 – 1923).

Физика в медицине, как и в любой другой науке, играет важную роль. Рассмотрим множество примеров того, как эта наука влияет на здоровье и жизнь людей.

Медицина не обходится без трех важных параметров, которые являются основой для оценки здоровья человека: температура, давление, а нередко еще и пульс. Как известно, температуру измеряют термометром (в простонародии называют «градусником»). А какие показатели должны быть? Нормой для человека является Т=36,60С. Несомненно, допустимо, например, 36,30С и 36,80С. Но если температура тела выше 36,90С, то можно смело говорить, что человек нездоров. Термометры бывают ртутные, электронные (со специальным датчиком).

Давление также является важным параметром, но существуют нюансы. Не для всех давление 120 на 80 полезно. У кого-то рабочее давление 110 на 70, что тоже является нормой. Измеряется при помощи тонометра (манжета, груша для накачки воздуха, манометр). Есть и электронные, компьютерные тонометры. Как правило, современная техника одновременно измеряет давление и пульс. Что касается единиц измерения давления, то в физике их существует несколько. В медицине давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). Пульс же измерить проще самостоятельно и надежнее, так как нужно посчитать, сколько ударов в минуту осуществилось. Диагностическое оборудование Использование физики в медицине – это необходимость в современном мире. Ни одно, даже самое бедное медицинское учреждение не обходится без диагностического оборудования. Везде есть самые востребованные из них: рентгенографическое; электрокардиографы. Не менее востребованы аппараты УЗИ, гастроскопы, офтальмологическое оборудование. Разумеется, чтобы создать те или другие приборы, нужно объединиться вместе многим ученым. Не один год уходит на то, чтобы создать подходящее оборудование. Обязательно техника должна взаимодействовать с живым организмом, не причиняя вреда. К сожалению, далеко не каждый прибор на это способен, поэтому медики рекомендуют строго соблюдать дозу, время проведения обследования или терапии.

Ультразвук: В школьную программу физики входит раздел «Колебания и волны» - тема «Звук». Существует его три вида: инфразвук (от 16 до 20 Герц), звук (от 21 до 19 999 Герц), ультразвук (от 20 000 Герц и выше). Что такое «герц»? Это частота колебаний, происходящих всего за одну секунду. Речь идет о звуковой волне, которая проникает из одной среды в другую с определенной частотой. Роль физики в развитии медицины в данном случае следующая: ученые биофизики, конструкторы изобрели и продолжают изобретать мощные аппараты для исследования внутренних органов.

На сегодняшний день УЗИ-диагностика является одной из самых быстрых, безболезненных и безопасных способов исследования. Но есть недостаток: обследовать можно только внутренние органы брюшной полости, малого таза, почек, щитовидной железы. Узнать, есть ли перелом костей или что происходит с больным глазом или зубом, не получится.

Магнитно-резонансная и компьютерная томографии. Еще одно чудо современной медицинской техники – это магнитно-резонансная томография (МРТ). Подобное обследование дает более четкую картину того, что происходит в конкретном органе. Можно сказать сразу, что МРТ в своем роде является заменой УЗИ. Почему? Как мы говорили выше, ультразвуком можно проверить только органы брюшной полости, малого таза и щитовидки. Состояние костей, сосудов проверить не получится. Это может сделать МРТ. Альтернативой этих двух методов (УЗИ и МРТ) может стать компьютерная томография (КТ). Нужно учитывать, что УЗИ и КТ требуют применения дополнительных препаратов, чтобы обеспечить качественное обследование.

Физиотерапия. Физиотерапия играет важную роль в здоровье людей: прогревание, ультрафиолетовое излучение, электрофорез и так далее. Какой еще вклад внесла физика? В медицине существует огромное число видов оборудования, приборов не только для поликлиник и больниц. В настоящее время некоторые заводы изготавливают приборы для домашнего пользования. Например, ингаляторы различного вида для проведения терапии органов дыхания. Сюда же можно отнести и ультразвуковые, инфракрасные, электромагнитные приборы. Спасение жизни Неотложная медицинская помощь при тяжелых состояниях имеет смысл там, где есть профессиональные реаниматоры. Если у человека внезапно остановилось дыхание, прекратилось сердцебиение, то, как правило, его стараются вернуть к жизни. Проводить непрямой массаж сердца не всегда удобно, но еще и опасно. Поможет медикам такой прибор, который имеет название «дефибриллятор». Вот еще одно применение физики в медицине. Создатели прибора рассчитывали, какие токи должны проходить через человеческое сердце, чтобы запустить его. Немаловажными факторами являются и материал, правила безопасного применения. Аппараты искусственного вентилирования легких (ИВЛ) - тоже заслуга физики.

Оптика. Каждый второй человек в современном мире носит очки или контактные линзы. Чтобы подобрать правильно нужные диоптрии, нужно потратить много времени. Оптика применяется в микроскопах. Значение физики в медицине очень велико даже, казалось бы, в малом. Оптика начала применяться еще несколько столетий назад. Это очень сложная наука. Как известно, существуют собирающие и рассеивающие линзы. А об их параметрах можно судить долго. Сможет ли обычный человек отличить «-1,0» диоптрию от, например, «-1,5»? Для больного близорукостью очень важно подобрать правильные очки. Лазерная коррекция зрения, да и в целом лазерная хирургия, является очень сложной и серьезной задачей. Ученые обязаны проводить максимально точные расчеты, чтобы получить положительный результат, а не трагический исход.

Химиотерапия и радиотерапия. Очень важно для больных онкологическими заболеваниями подобрать правильное лечение. Не обходит стороной практически ни одного больного химиотерапия. Несомненно, что здесь больше требуется знаний химии. Но, тем не менее, врач должен знать, нужно ли облучать больного. Атомная и радиологическая физика в медицине для пациентов с онкологией может стать путем спасения жизни, если не только правильно применять на практике, но и создавать очень точное оборудование и приборы.

Заключение

Многих людей заботит личное здоровье, а также здоровье близких. Современный мир изобилует различной полезной техникой. В продаже имеются, например, измерители нитратов в овощах и фруктах, дозиметры, электронные глюкометры (приборы для измерения сахара в крови), электронные тонометры, домашние метеостанции и так далее. Конечно, некоторые из перечисленных приборов не относятся к медицинским, но они помогают людям поддерживать здоровье. Помочь человеку разобраться в различных показаниях приборов помогут не только инструкции, но и школьная физика. В медицине она имеет те же законы, единицы измерения, что и в других сферах жизни.