ბიოსამედიცინო ფიზიკის განმარტება

ბიოსამედიცინო ფიზიკა არის ინტერდისციპლინარული სამეცნიერო ფილიალი, რომელიც შედგება ფიზიკურ-მათემატიკური მეცნიერებების სხვადასხვა გამოყენების შესწავლისგან ბიოსამედიცინო სფეროში.

ბიოლოგიური ექსპერიმენტებიდან რაოდენობრივი შედეგების მიღება, სხვადასხვა მეთოდებში გამოყენებული ტექნოლოგიების შემუშავების ამჟამინდელი საჭიროებაა დიაგნოზი ან თერაპია, სხვა საკითხებთან ერთად, მოითხოვდა სხვადასხვა სამეცნიერო დისციპლინის თანამშრომლობას და ინტერდისციპლინარული ტრენინგის მქონე ადამიანები, რაც საშუალებას აძლევს მათ შეჭრას ამ ტიპის პროექტები. ბიოსამედიცინო ფიზიკა შედგება ფიზიკურ-მათემატიკური მეცნიერებების აპლიკაციებისგან ბიომედიცინაში, ეს აპლიკაციები მერყეობს გამოძიება საბაზისო მეცნიერებაში ბიოსამედიცინო სფეროში გამოყენებით მეცნიერებამდე სამედიცინო ან ჯანმრთელობის ინტერესის თემებში.

როგორ არის დაკავშირებული ფიზიკა და ბიომედიცინა?

მიუხედავად იმისა, რომ თავიდან ფიზიკა და ბიომედიცინა ძალიან ორია ერთმანეთისგან შორს, სიმართლე ისაა, რომ ბევრჯერ ბარიერი, რომელიც მათ ჰყოფს, ხდება ა ასე დიფუზური. შესაძლოა, პირველი მტკიცებულება, რომელიც მიუთითებდა ფიზიკასა და ბიოლოგიას შორის კავშირის შესახებ, იყო ლუიჯი გალვანის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტები, სადაც მან დააფიქსირა, რომ

ელექტრო დენი მკვდარი ბაყაყის ზურგის ტვინით, ბაყაყის ფეხები ისე ცახცახებდა, როგორც მაშინ, როცა ბაყაყი ცოცხალი იყო. დღეს ჩვენ ვიცით, რომ ნერვული სიგნალები სხვა არაფერია, თუ არა ელექტრული იმპულსები, რომლებიც იგზავნება ნეირონების აქსონების მეშვეობით და რომ კუნთების შეკუმშვა ხორციელდება ა მუდმივი იონის ტრანსპორტი კუნთოვანი ბოჭკოების გარსების მეშვეობით.

იმის გამო, რომ ელექტრულ ფენომენებს აქვთ ცოცხალ არსებებში არსებული აქტუალობა, ფიზიკამ დიდი წვლილი შეიტანა ტექნიკის შემუშავება, რომელიც საშუალებას იძლევა ბიოელექტრული სიგნალების გამოვლენა ბიოლოგიური სისტემების შესასწავლად ან დიაგნოსტიკისთვის დაავადებები. ამ ბოლო კატეგორიაში გამოირჩევა ისეთი დიაგნოსტიკური ტექნიკა, როგორიცაა ელექტროკარდიოგრაფია (ეკგ), რომელიც შედგება ელექტრული სიგნალების გამოვლენისგან. გული და ელექტროენცეფალოგრამა (EEG), რომელიც აანალიზებს ტვინის ელექტრულ სიგნალებს, ორივე მეთოდი საშუალებას იძლევა გამოავლინოს ზემოაღნიშნული ორგანოების ელექტრული სიგნალების დარღვევები, რომლებიც შეიძლება დაკავშირებული იყოს სხვადასხვა პათოლოგიასთან ან პირობები.

ფიზიკის მიერ გაკეთებულმა აღმოჩენებმა დიდი გავლენა იქონია ბიოლოგიის შესწავლაზეც. 1895 წელს რენტგენის მიერ რენტგენის აღმოჩენამ საშუალება მისცა რენტგენის კრისტალოგრაფიის განვითარებას, ტექნიკას, რომელიც იყენებს რენტგენის სხივებს გარკვეული მოლეკულების ატომური სტრუქტურის გამოსავლენად. ეს ტექნიკა გამოიყენეს როზალინდ ფრანკლინმა, ჯეიმს უოტსონმა და ფრენსის კრიკმა, რათა ბოლო მოეღო სტრუქტურის დიდი საიდუმლოს. დნმ და გამოავლინოს მისი ორმაგი სპირალის სტრუქტურა. ასევე, ფიზიკამ მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა მოლეკულური მექანიზმების რაოდენობრივად შესწავლისას, რომლებიც შესაძლებელს ხდის სიცოცხლის არსებობას და ისეთი ტექნიკის განვითარებას, როგორიცაა ატომური ძალის მიკროსკოპი (AFM), ოპტიკური პინცეტი და მიკროფლუიდური სისტემები, რომლებიც ხელს უწყობენ ბიოლოგიური სისტემების შესწავლას.

მედიცინაში, ზოგიერთი დიაგნოსტიკური ტექნიკა, როგორიცაა რენტგენი, კომპიუტერული ტომოგრაფია (CT) და გამოსახულების ტომოგრაფია ოპტიკური თანმიმდევრულობა (OCT) შეუძლებელია ელექტრომაგნიტური გამოსხივების და სხეულთან მისი ურთიერთქმედების გარეშე. ადამიანის. სხვა დიაგნოსტიკური მეთოდები, როგორიცაა მაგნიტური რეზონანსი (MR) და პოზიტრონის ემისიური ტომოგრაფია (PET სკანირება) ისინი დაფუძნებულია წმინდა კვანტურ ფენომენებზე, რომელთა გაგებამ მათ საშუალება მისცა ეპოვათ გამოყენება ამ სფეროში ექიმი. ასევე, ისეთი მკურნალობა, როგორიცაა რადიოთერაპია, რომელიც მოიცავს რადიაციის დიდი დოზების გამოყენებას მაიონებელი აგენტი კიბოს უჯრედების მიზანმიმართულად მოსაკლავად მოითხოვს მუდმივ მონიტორინგს უზრუნველყოს ეფექტურობა მკურნალობისა და უსაფრთხოება პაციენტის. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ამ დიაგნოსტიკური და მკურნალობის ტექნიკის შემუშავება და მართვა ფიზიკის კიდევ ერთი უფრო სპეციალიზებული ფილიალის ამოცანაა, სახელწოდებით "სამედიცინო ფიზიკა".

ამჟამად, ერთ-ერთი დარგი, რომელიც მნიშვნელოვან წონას იძენს ბიოსამედიცინო კვლევებში, არის ფიზიოლოგიური პროცესების მათემატიკური და გამოთვლითი მოდელების შემუშავება. ამ მოდელებში ფიზიკა და მათემატიკა გამოიყენება ბიოლოგიური სისტემების რიცხვითი აბსტრაქციის შესაქმნელად, ეს მოდელები შეიძლება დაინერგოს კომპიუტერი განახორციელოს სიმულაციები და განახორციელოს ის, რაც ცნობილია როგორც "სილიკო კვლევები". Silico-ში ექსპერიმენტები ძალიან სასარგებლო იყო სხვა ექსპერიმენტების წარმართვისა და სტიმულირებისთვის ტარდება ბიოლოგიურ სფეროში და მოსალოდნელია, რომ მომავალში ისინი უფრო დიდ როლს ითამაშებენ ისეთ დისციპლინებში, როგორიცაა The Მოლეკულური ბიოლოგია, ფარმაკოლოგია, სხვებს შორის.

ბუნების დიდ იდუმალებზე პასუხები მიღებულია სხვადასხვა სამეცნიერო დისციპლინების ურთიერთქმედების წყალობით და როგორც ჩანს, ყველაფერი იმაზე მეტყველებს, რომ ასე გაგრძელდება მომავალშიც.