Definice biomedicínské fyziky

Biomedicínská fyzika je interdisciplinární vědní obor, který spočívá ve studiu různých aplikací fyzikálně-matematických věd v biomedicínské oblasti.

Současná potřeba získat kvantitativní výsledky z biologických experimentů, vyvinout technologie používané v různých metodách diagnóza nebo terapie si mimo jiné vyžádala spolupráci různých vědních oborů a lidé s interdisciplinárním školením, které jim umožňuje proniknout do tohoto typu Projekty. Biomedicínská fyzika se skládá z aplikací fyzikálně-matematických věd v biomedicíně, tyto aplikace sahají od vyšetřování od základní vědy v biomedicínské oblasti až po aplikovanou vědu v tématech lékařského nebo zdravotního zájmu.

Jak spolu souvisí fyzika a biomedicína?

I když se zpočátku zdá, že fyzika a biomedicína jsou velmi dvě vzdáleni jeden od druhého, pravdou je, že bariéra, která je odděluje, se mnohokrát stane a tak difúzní. Snad prvním důkazem, který naznačoval vztah mezi fyzikou a biologií, byly experimenty, které provedl Luigi Galvani, ve kterých pozoroval,

elektrický proud míchou mrtvé žáby škubaly nohy žáby podobným způsobem, jako když byla žába naživu. Dnes víme, že nervové signály nejsou nic jiného než elektrické impulsy, které jsou vysílány přes axony neuronů a že svalovou kontrakci provádí a konstantní transport iontů přes membrány svalových vláken.

Vzhledem k tomuto významu, který elektrické jevy mají u živých bytostí, fyzika přispěla velkou měrou k vývoj technik, které umožňují detekci bioelektrických signálů pro studium biologických systémů nebo pro diagnostiku nemocí. V této poslední kategorii vynikají diagnostické techniky, jako je elektrokardiogram (EKG), který spočívá v detekci elektrických signálů srdce a elektroencefalogram (EEG), který analyzuje elektrické signály mozku, obě metody umožňují detekci abnormality v elektrických signálech výše uvedených orgánů, které mohou souviset s různými patologiemi popř podmínky.

Objevy fyziky měly také velký dopad na studium biologie. Objev rentgenových paprsků Röntgenem v roce 1895 umožnil vývoj rentgenové krystalografie, techniky, která využívá rentgenové záření k objevování atomové struktury určitých molekul. Tuto techniku ​​použili Rosalind Franklin, James Watson a Francis Crick, aby ukončili velké tajemství struktury dna a odhalit jeho dvoušroubovicovou strukturu. Fyzika také hrála důležitou roli při kvantitativním studiu molekulárních mechanismů, které umožňují existenci života a vývoj technik, jako je např. mikroskop atomových sil (AFM), optické pinzety a mikrofluidní systémy, které usnadňují studium biologických systémů.

V medicíně některé diagnostické techniky, jako je rentgen, počítačová tomografie (CT) a zobrazovací tomografie Optická koherence (OCT) by nemohla být možná bez pochopení elektromagnetického záření a jeho interakce s tělem člověk. Další diagnostické metody, jako je magnetická rezonance (MR) a pozitronová emisní tomografie (PET Scan) Jsou založeny na čistě kvantových jevech, jejichž pochopení jim umožnilo najít uplatnění v oboru doktor. Také léčba, jako je radioterapie, která spočívá v aplikaci velkých dávek záření ionizační činidlo k cílenému zabíjení rakovinných buněk, vyžaduje neustálé sledování zajistit účinnost léčby a bezpečnostní pacienta. Je důležité zmínit, že vývoj a řízení těchto diagnostických a léčebných technik je úkolem dalšího specializovanějšího oboru fyziky zvaného „Lékařská fyzika“.

V současnosti je jedním z oborů, které v biomedicínském výzkumu nabývá značné váhy, vývoj matematických a výpočtových modelů fyziologických procesů. V těchto modelech se fyzika a matematika používají k vytváření numerických abstrakcí biologických systémů, tyto modely lze zavést do počítač provádět simulace a provádět to, co je známé jako „In Silico Studies“. Experimenty In Silico byly velmi užitečné pro vedení a stimulaci dalších experimentů se uskutečňují v biologické oblasti a očekává se, že v budoucnu budou mít větší roli v oborech, jako je např a Molekulární biologie, Farmakologie, mimo jiné.

Odpovědi na velké záhady přírody byly získány díky interakci různých vědních oborů a vše nasvědčuje tomu, že tomu tak bude i v budoucnu.