Biomedicininės fizikos apibrėžimas

Biomedicininė fizika yra tarpdisciplininė mokslo šaka, kurią sudaro įvairių fizinių ir matematinių mokslų pritaikymų biomedicinos srityje tyrimas.

Dabartinis poreikis gauti kiekybinius biologinių eksperimentų rezultatus, kurti technologijas, naudojamas įvairiuose metoduose diagnozė arba terapija, be kita ko, pareikalavo įvairių mokslo disciplinų bendradarbiavimo ir žmonės, turintys tarpdisciplininį mokymą, leidžiantį jiems įsitraukti į tokio tipo Projektai. Biomedicininė fizika apima fizinių ir matematinių mokslų taikymą biomedicinoje. Šios programos yra įvairios tyrimą pagrindinio mokslo biomedicinos srityje iki taikomojo mokslo medicinos ar sveikatos interesų temomis.

Kaip fizika ir biomedicina yra susijusios?

Nors iš pradžių atrodo, kad fizika ir biomedicina yra dvi labai nutolę vienas nuo kito, tiesa ta, kad daug kartų juos skirianti kliūtis tampa a toks išsklaidytas. Galbūt pirmasis įrodymas, rodantis ryšį tarp fizikos ir biologijos, buvo Luigi Galvani atlikti eksperimentai, kurių metu jis pastebėjo, kad išlaikęs

elektros srovė dėl negyvos varlės nugaros smegenų varlės kojos trūkčiodavo panašiai kaip varlei esant gyvai. Šiandien mes žinome, kad nerviniai signalai yra ne kas kita, kaip elektriniai impulsai, kurie siunčiami per neuronų aksonus ir kad raumenų susitraukimą vykdo a pastovus jonų transportavimas per raumenų skaidulų membranas.

Dėl šios gyvų būtybių elektros reiškinių svarbos fizika labai prisidėjo prie metodų, leidžiančių aptikti bioelektrinius signalus biologinėms sistemoms tirti arba diagnozuoti ligų. Šioje paskutinėje kategorijoje išsiskiria diagnostikos metodai, tokie kaip elektrokardiograma (EKG), kurią sudaro elektrinių signalų aptikimas širdies ir elektroencefalograma (EEG), kuri analizuoja smegenų elektrinius signalus, abu metodai leidžia aptikti minėtų organų elektrinių signalų anomalijos, kurios gali būti susijusios su įvairiomis patologijomis ar sąlygos.

Fizikos atradimai taip pat turėjo didelę įtaką biologijos studijoms. Rentgeno atradimas rentgeno spinduliais 1895 m. leido sukurti rentgeno kristalografiją – techniką, kuri naudoja rentgeno spindulius tam tikrų molekulių atominei struktūrai atrasti. Šią techniką naudojo Rosalind Franklin, Jamesas Watsonas ir Francisas Crickas, kad padarytų galą didžiajai jo struktūros paslapčiai. DNR ir atskleisti jo dvigubos spiralės struktūrą. Be to, fizika suvaidino svarbų vaidmenį kiekybiškai tiriant molekulinius mechanizmus, leidžiančius egzistuoti gyvybei ir kuriant tokias technikas kaip atominės jėgos mikroskopas (AFM), optiniai pincetai ir mikrofluidinės sistemos, palengvinančios biologinių sistemų tyrimą.

Medicinoje kai kurie diagnostikos metodai, tokie kaip rentgeno spinduliai, kompiuterinė tomografija (CT) ir vaizdinė tomografija Optinė darna (OCT) nebūtų įmanoma be supratimo apie elektromagnetinę spinduliuotę ir jos sąveiką su kūnu žmogus. Kiti diagnostikos metodai, tokie kaip magnetinis rezonansas (MR) ir pozitronų emisijos tomografija (PET skenavimas) Jie pagrįsti grynai kvantiniais reiškiniais, kurių supratimas leido jiems rasti pritaikymą šioje srityje gydytojas. Taip pat gydymas, pvz., Radioterapija, kurią sudaro didelių radiacijos dozių taikymas jonizuojantis agentas, skirtas tikslingai naikinti vėžines ląsteles, reikia nuolat stebėti užtikrinti efektyvumas apie gydymą ir saugumo paciento. Svarbu paminėti, kad šių diagnostikos ir gydymo metodų kūrimas ir valdymas yra kitos labiau specializuotos fizikos šakos, vadinamos „Medicinine fizika“, uždavinys.

Šiuo metu viena iš biomedicinos tyrimų svarbą įgyjančių šakų yra fiziologinių procesų matematinių ir kompiuterinių modelių kūrimas. Šiuose modeliuose fizika ir matematika naudojama biologinių sistemų skaitinėms abstrakcijoms atlikti, šie modeliai gali būti įtraukti į kompiuteris atlikti modeliavimą ir atlikti tai, kas žinoma kaip „In Silico Studies“. In Silico eksperimentai buvo labai naudingi vadovaujant ir skatinant kitus eksperimentus yra atliekami biologinėje srityje ir tikimasi, kad ateityje jie ims didesnį vaidmenį tokiose disciplinose kaip į Molekulinė biologija, Farmakologija, tarp kitko.

Atsakymai į dideles gamtos mįsles buvo gauti dėl skirtingų mokslo disciplinų sąveikos, ir viskas rodo, kad taip bus ir ateityje.