Definicija biomedicinske fizike

Biomedicinska fizika je interdisciplinarna znanstvena grana koja se sastoji od proučavanja različitih primjena fizikalno-matematičkih znanosti u biomedicinskom području.

Trenutna potreba za dobivanjem kvantitativnih rezultata iz bioloških eksperimenata, za razvojem tehnologija koje se koriste u različitim metodama dijagnoza ili terapije, između ostalog, zahtijeva suradnju različitih znanstvenih disciplina i ljudi s interdisciplinarnim obrazovanjem koje im omogućuje upad u ovu vrstu Projekti. Biomedicinska fizika sastoji se od primjena fizikalno-matematičkih znanosti u biomedicini, te se primjene kreću od istraga od temeljne znanosti u biomedicinskom području do primijenjene znanosti u temama od medicinskog ili zdravstvenog interesa.

Kako su povezane fizika i biomedicina?

Iako se isprva čini da su fizika i biomedicina dvije vrlo udaljeni jedan od drugog, istina je da mnogo puta prepreka koja ih razdvaja postaje a tako difuzno. Možda su prvi dokazi koji su upućivali na vezu između fizike i biologije bili pokusi koje je proveo Luigi Galvani u kojima je primijetio da, prolaskom

električna struja uz pomoć leđne moždine mrtve žabe, žablji bi se krakovi trzali na sličan način kao kad je žaba bila živa. Danas znamo da živčani signali nisu ništa više od električnih impulsa koji se šalju kroz aksone neurona i da kontrakciju mišića provodi a konstantno transport iona kroz membrane mišićnih vlakana.

Zbog ove važnosti koju električni fenomeni imaju u živim bićima, fizika je u velikoj mjeri pridonijela razvoj tehnika koje omogućuju detekciju bioelektričnih signala za proučavanje bioloških sustava ili za dijagnozu bolesti. U ovoj posljednjoj kategoriji ističu se dijagnostičke tehnike kao što je elektrokardiogram (EKG), koji se sastoji od otkrivanja električnih signala srce i elektroencefalogram (EEG) koji analizira električne signale mozga, obje metode omogućuju otkrivanje abnormalnosti u električnim signalima gore navedenih organa koje mogu biti povezane s različitim patologijama ili Uvjeti.

Otkrića fizike također su imala veliki utjecaj na proučavanje biologije. Röntgenovo otkriće rendgenskih zraka 1895. omogućilo je razvoj rendgenske kristalografije, tehnike koja koristi rendgenske zrake za otkrivanje atomske strukture određenih molekula. Ovu su tehniku ​​koristili Rosalind Franklin, James Watson i Francis Crick kako bi okončali veliku misteriju strukture DNK i otkriti njegovu strukturu dvostruke spirale. Također, fizika je odigrala važnu ulogu u kvantitativnom proučavanju molekularnih mehanizama koji omogućuju postojanje života i razvoju tehnika kao što su mikroskop atomske sile (AFM), optičke pincete i mikrofluidni sustavi koji olakšavaju proučavanje bioloških sustava.

U medicini, neke dijagnostičke tehnike kao što su X-zrake, kompjutorizirana tomografija (CT) i slikovna tomografija Optička koherencija (OCT) ne bi mogla biti moguća bez razumijevanja elektromagnetskog zračenja i njegove interakcije s tijelom ljudski. Ostale dijagnostičke metode kao što su magnetska rezonanca (MR) i pozitronska emisijska tomografija (PET skeniranje) Temelje se na čisto kvantnim fenomenima čije im je razumijevanje omogućilo da pronađu primjenu na terenu liječnik. Također, tretmani poput radioterapije koji se sastoje od primjene velikih doza zračenja ionizirajuće sredstvo za ciljano ubijanje stanica raka, zahtijeva stalno praćenje osigurati djelotvornost liječenja i sigurnosti pacijenta. Važno je spomenuti da su razvoj i upravljanje ovim tehnikama dijagnostike i liječenja zadatak druge specijaliziranije grane fizike pod nazivom "Medicinska fizika".

Trenutno, jedna od grana koja dobiva značajnu težinu u biomedicinskim istraživanjima je razvoj matematičkih i računalnih modela fizioloških procesa. U ovim se modelima fizika i matematika koriste za izradu numeričkih apstrakcija bioloških sustava, ti se modeli mogu uvesti u Računalo provesti simulacije i provesti ono što je poznato kao "Studije In Silico". Eksperimenti u Silicu bili su vrlo korisni za usmjeravanje i poticanje drugih eksperimenata provode se u biološkom području i očekuje se da će u budućnosti preuzeti veću ulogu u disciplinama kao što su the Molekularna biologija, the Farmakologija, među ostalim.

Odgovori na velike zagonetke prirode dobiveni su zahvaljujući interakciji različitih znanstvenih disciplina, a sve naslućuje da će tako biti iu budućnosti.