Definiţia Biomedical Physics

Fizica biomedicală este o ramură științifică interdisciplinară care constă în studiul diferitelor aplicații ale științelor fizico-matematice în domeniul biomedical.

Necesitatea actuală de a obține rezultate cantitative din experimente biologice, de a dezvolta tehnologii utilizate în diferite metode de diagnostic sau terapii, printre altele, a necesitat colaborarea diverselor discipline științifice şi persoane cu o pregătire interdisciplinară care să le permită incursiunea în acest tip de Proiecte. Fizica biomedicală constă în aplicații ale științelor fizico-matematice în biomedicină, aceste aplicații variază de la ancheta la științe de bază în domeniul biomedical la științe aplicate în teme de interes medical sau de sănătate.

Cum sunt legate fizica și biomedicina?

Deși la început Fizica și Biomedicina par a fi două foarte îndepărtate una de alta, adevărul este că de multe ori bariera care îi desparte devine a atât de difuz. Poate că prima dovadă care a sugerat o relație între Fizică și Biologie au fost experimentele efectuate de Luigi Galvani în care a observat că, prin trecerea unui

curent electric de măduva spinării unei broaște moarte, picioarele broaștei se zvâcneau într-un mod similar cu cum făceau când broasca era în viață. Astăzi știm că semnalele nervoase nu sunt altceva decât impulsuri electrice care sunt trimise către prin axonii neuronilor și acea contracție musculară este realizată de a constant transportul ionilor prin membranele fibrelor musculare.

Datorită acestei relevanțe pe care fenomenele electrice o au în ființele vii, Fizica a contribuit în mare măsură la dezvoltarea unor tehnici care permit detectarea semnalelor bioelectrice pentru studiul sistemelor biologice sau pentru diagnosticarea boli. În această ultimă categorie se remarcă tehnici de diagnostic precum Electrocardiograma (ECG), care constă în detectarea semnalelor electrice ale inima și Electroencefalograma (EEG) care analizează semnalele electrice ale creierului, ambele metode permit detectarea anomalii ale semnalelor electrice ale organelor menționate mai sus care pot fi legate de diferite patologii sau conditii.

Descoperirile făcute de Fizică au avut, de asemenea, un mare impact asupra studiului Biologiei. Descoperirea razelor X de către Röntgen în 1895 a permis dezvoltarea cristalografiei cu raze X, o tehnică care utilizează razele X pentru a descoperi structura atomică a anumitor molecule. Această tehnică a fost folosită de Rosalind Franklin, James Watson și Francis Crick pentru a pune capăt marelui mister al structurii ADN și dezvăluie structura sa dublă helix. De asemenea, Fizica a jucat un rol important în studierea cantitativă a mecanismelor moleculare care fac posibilă existența vieții și dezvoltarea unor tehnici precum microscop cu forță atomică (AFM), pensete optice și sisteme microfluidice care facilitează studiul sistemelor biologice.

În medicină, unele tehnici de diagnostic, cum ar fi razele X, tomografia computerizată (CT) și tomografia imagistică Coerența optică (OCT) nu ar putea fi posibilă fără înțelegerea radiației electromagnetice și a interacțiunii acesteia cu corpul. uman. Alte metode de diagnostic, cum ar fi rezonanța magnetică (MR) și tomografia cu emisie de pozitroni (PET Scan) Ele se bazează pe fenomene pur cuantice a căror înțelegere le-a permis să găsească aplicații în domeniu doctor. De asemenea, tratamente precum Radioterapia care consta in aplicarea unor doze mari de radiatii agent ionizant pentru a ucide celulele canceroase într-o manieră țintită, necesită o monitorizare constantă asigura eficacitate a tratamentului și a Securitate a pacientului. Este important de menționat că dezvoltarea și managementul acestor tehnici de diagnostic și tratament sunt sarcina unei alte ramuri mai specializate a fizicii numită „Fizica Medicală”.

În prezent, una dintre ramurile care capătă o greutate considerabilă în cercetarea biomedicală este dezvoltarea modelelor matematice și computaționale ale proceselor fiziologice. În aceste modele fizica și matematica sunt folosite pentru a face abstracții numerice ale sistemelor biologice, aceste modele pot fi introduse într-un calculator să efectueze simulări și să efectueze ceea ce se numește „Studii In Silico”. Experimentele In Silico au fost foarte utile pentru a ghida și stimula alte experimente care sunt se desfăşoară în domeniul biologic şi este de aşteptat ca în viitor să aibă un rol mai mare în discipline precum cel Biologie moleculara, cel Farmacologie, printre altele.

Răspunsurile la mari enigme ale naturii au fost obținute datorită interacțiunii diferitelor discipline științifice și totul pare să indice că așa va continua să fie și în viitor.