Biomedicīnas fizikas definīcija

Biomedicīnas fizika ir starpdisciplināra zinātnes nozare, kas sastāv no dažādu fizikāli matemātisko zinātņu pielietojumu izpētes biomedicīnas jomā.

Pašreizējā nepieciešamība iegūt kvantitatīvus bioloģisko eksperimentu rezultātus, izstrādāt dažādās metodēs izmantojamās tehnoloģijas diagnoze vai terapijas, cita starpā, ir prasījusi sadarbību starp dažādām zinātnes disciplīnām un cilvēki ar starpdisciplināru apmācību, kas ļauj viņiem iesaistīties šāda veida Projekti. Biomedicīnas fizika sastāv no fizikāli matemātikas zinātņu pielietojumiem biomedicīnā, šie lietojumi ir no izmeklēšana pamatzinātnēs biomedicīnas jomā līdz lietišķajai zinātnei par medicīnu vai veselību interesējošām tēmām.

Kā fizika un biomedicīna ir saistītas?

Lai gan sākotnēji šķiet, ka Fizika un Biomedicīna ir divas ļoti tālu viens no otra, patiesība ir tāda, ka daudzkārt barjera, kas tos šķir, kļūst par a tik izkliedēts. Iespējams, pirmie pierādījumi, kas liecināja par saistību starp fiziku un bioloģiju, bija Luidži Galvani veiktie eksperimenti, kuros viņš novēroja, ka, nokārtojot

elektriskā strāva ar beigtas vardes muguras smadzenēm, vardes kājas raustījās līdzīgi kā tad, kad varde bija dzīva. Šodien mēs zinām, ka nervu signāli ir nekas cits kā elektriskie impulsi, kas tiek nosūtīti uz caur neironu aksoniem un ka muskuļu kontrakciju veic a nemainīgs jonu transportēšana caur muskuļu šķiedru membrānām.

Sakarā ar šo elektrisko parādību nozīmīgumu dzīvās būtnēs, fizika ir devusi lielu ieguldījumu tādu metožu izstrāde, kas ļauj noteikt bioelektriskos signālus bioloģisko sistēmu izpētei vai slimību diagnosticēšanai. slimības. Šajā pēdējā kategorijā izceļas tādas diagnostikas metodes kā elektrokardiogramma (EKG), kas sastāv no elektrisko signālu noteikšanas. sirds un elektroencefalogrammu (EEG), kas analizē smadzeņu elektriskos signālus, abas metodes ļauj noteikt iepriekšminēto orgānu elektrisko signālu novirzes, kas var būt saistītas ar dažādām patoloģijām vai nosacījumiem.

Fizikas atklājumiem ir bijusi liela ietekme arī uz bioloģijas izpēti. Rentgens 1895. gadā atklāja rentgena starus, kas ļāva izstrādāt rentgena kristalogrāfiju — metodi, kas izmanto rentgenstarus, lai atklātu noteiktu molekulu atomu struktūru. Šo paņēmienu izmantoja Rozalinda Franklina, Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks, lai pieliktu punktu lielajam struktūras noslēpumam. DNS un atklāj tās dubultās spirāles struktūru. Fizikai ir bijusi arī svarīga loma, kvantitatīvi pētot molekulāros mehānismus, kas padara iespējamu dzīvības pastāvēšanu un tādu paņēmienu attīstību kā, piemēram, atomu spēka mikroskops (AFM), optiskās pincetes un mikrofluidiskās sistēmas, kas atvieglo bioloģisko sistēmu izpēti.

Medicīnā dažas diagnostikas metodes, piemēram, rentgenstari, datortomogrāfija (CT) un attēlveidošanas tomogrāfija Optiskā koherence (OCT) nebūtu iespējama bez izpratnes par elektromagnētisko starojumu un tā mijiedarbību ar ķermeni cilvēks. Citas diagnostikas metodes, piemēram, magnētiskā rezonanse (MR) un pozitronu emisijas tomogrāfija (PET skenēšana) Tie ir balstīti uz tīri kvantu parādībām, kuru izpratne ļāva tiem atrast pielietojumu šajā jomā ārsts. Arī tādas ārstēšanas metodes kā staru terapija, kas sastāv no lielu starojuma devu lietošanas jonizējošs līdzeklis, lai mērķtiecīgi iznīcinātu vēža šūnas, nepieciešama pastāvīga uzraudzība nodrošināt efektivitāti par ārstēšanu un drošību no pacienta. Ir svarīgi pieminēt, ka šo diagnostikas un ārstēšanas metožu izstrāde un vadība ir citas specializētākas fizikas nozares, ko sauc par "Medicīnas fiziku", uzdevums.

Šobrīd viena no nozarēm, kas iegūst ievērojamu nozīmi biomedicīnas pētījumos, ir fizioloģisko procesu matemātisko un skaitļošanas modeļu izstrāde. Šajos modeļos fizika un matemātika tiek izmantota, lai veiktu bioloģisko sistēmu skaitliskās abstrakcijas, šos modeļus var ieviest dators veikt simulācijas un veikt tā saukto “In Silico Studies”. In Silico eksperimenti ir bijuši ļoti noderīgi, lai vadītu un stimulētu citus eksperimentus tiek veiktas bioloģiskajā jomā, un ir paredzams, ka nākotnē tās ieņems lielāku lomu tādās disciplīnās kā uz Molekulārā bioloģija, Farmakoloģija, starp citiem.

Atbildes uz lielām dabas mīklas ir iegūtas, pateicoties dažādu zinātnes disciplīnu mijiedarbībai, un viss it kā liecina, ka tā tas būs arī turpmāk.