Definition von Biomedizinischer Physik

Biomedizinische Physik ist ein interdisziplinärer Wissenschaftszweig, der aus der Erforschung verschiedener Anwendungen physikalisch-mathematischer Wissenschaften im biomedizinischen Bereich besteht.

Die aktuelle Notwendigkeit, quantitative Ergebnisse aus biologischen Experimenten zu erhalten, um Technologien zu entwickeln, die in verschiedenen Methoden verwendet werden Diagnose oder Therapien erfordert unter anderem die Zusammenarbeit verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen und Menschen mit einer interdisziplinären Ausbildung, die ihnen den Einstieg in diese Art von ermöglicht Projekte. Biomedizinische Physik besteht aus Anwendungen der physikalisch-mathematischen Wissenschaften in der Biomedizin, diese Anwendungen reichen von der Untersuchung in Grundlagenwissenschaften im biomedizinischen Bereich bis hin zu angewandter Wissenschaft in Themen von medizinischem oder gesundheitlichem Interesse.

Wie hängen Physik und Biomedizin zusammen?

Obwohl Physik und Biomedizin zunächst sehr zwei zu sein scheinen weit voneinander entfernt, die Wahrheit ist, dass die Barriere, die sie trennt, oft zu einer wird also diffus. Vielleicht waren die ersten Beweise, die auf eine Beziehung zwischen Physik und Biologie hindeuteten, die von Luigi Galvani durchgeführten Experimente, in denen er beobachtete, dass er, indem er a

elektrischer Strom Durch das Rückenmark eines toten Frosches würden die Beine des Frosches auf ähnliche Weise zucken, wie sie es taten, als der Frosch noch lebte. Heute wissen wir, dass Nervensignale nichts anderes sind als elektrische Impulse, die an uns gesendet werden durch die Axone von Neuronen und die Muskelkontraktion erfolgt durch a Konstante Ionentransport durch die Membranen der Muskelfasern.

Aufgrund dieser Relevanz, die elektrische Phänomene bei Lebewesen haben, hat die Physik in großem Umfang dazu beigetragen Entwicklung von Techniken, die den Nachweis bioelektrischer Signale für die Untersuchung biologischer Systeme oder für deren Diagnose ermöglichen Krankheiten. In dieser letzten Kategorie stechen diagnostische Techniken wie das Elektrokardiogramm (EKG) hervor, das darin besteht, die elektrischen Signale des Herz und das Elektroenzephalogramm (EEG), das die elektrischen Signale des Gehirns analysiert, ermöglichen beide Methoden den Nachweis Anomalien in den elektrischen Signalen der oben genannten Organe, die mit verschiedenen Pathologien zusammenhängen können oder Bedingungen.

Die Entdeckungen der Physik haben auch das Studium der Biologie stark beeinflusst. Die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Röntgen im Jahr 1895 ermöglichte die Entwicklung der Röntgenkristallographie, einer Technik, die Röntgenstrahlen verwendet, um die atomare Struktur bestimmter Moleküle zu entdecken. Diese Technik wurde von Rosalind Franklin, James Watson und Francis Crick verwendet, um dem großen Rätsel der Struktur der DNA und enthüllen seine Doppelhelixstruktur. Außerdem hat die Physik eine wichtige Rolle bei der quantitativen Untersuchung der molekularen Mechanismen gespielt, die die Existenz von Leben und der Entwicklung von Techniken wie z Rasterkraftmikroskop (AFM), optische Pinzetten und mikrofluidische Systeme, die das Studium biologischer Systeme erleichtern.

In der Medizin einige diagnostische Verfahren wie Röntgen, Computertomographie (CT) und bildgebende Tomographie Optische Kohärenz (OCT) wäre ohne das Verständnis der elektromagnetischen Strahlung und ihrer Wechselwirkung mit dem Körper nicht möglich menschlich. Andere diagnostische Methoden wie Magnetresonanz (MR) und Positronen-Emissions-Tomographie (PET-Scan) Sie basieren auf reinen Quantenphänomenen, deren Verständnis es ihnen ermöglichte, Anwendung im Feld zu finden Arzt. Auch Behandlungen wie Strahlentherapie, die aus der Anwendung großer Strahlendosen besteht Ionisierungsmittel, um Krebszellen gezielt abzutöten, bedarf einer ständigen Überwachung sicherstellen, dass die Wirksamkeit der Behandlung und der Sicherheit des Patienten. Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Entwicklung und das Management dieser Diagnose- und Behandlungstechniken die Aufgabe eines anderen spezialisierteren Zweigs der Physik namens "Medizinische Physik" sind.

Derzeit ist einer der Bereiche, der in der biomedizinischen Forschung erheblich an Bedeutung gewinnt, die Entwicklung mathematischer und computergestützter Modelle physiologischer Prozesse. In diesen Modellen werden Physik und Mathematik verwendet, um numerische Abstraktionen von biologischen Systemen zu machen, diese Modelle können in eine eingeführt werden Computer Simulationen durchzuführen und sogenannte „In Silico Studies“ durchzuführen. In Silico-Experimente waren sehr nützlich, um andere Experimente anzuleiten und zu stimulieren werden im biologischen Bereich durchgeführt und es wird erwartet, dass sie in Zukunft eine größere Rolle in Disziplinen wie z Die Molekularbiologie, Die Pharmakologie, unter anderem.

Die Antworten auf große Rätsel der Natur sind durch das Zusammenwirken unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen entstanden, und alles deutet darauf hin, dass dies auch in Zukunft so bleiben wird.