Дефиниција биомедицинске физике

Биомедицинска физика је интердисциплинарна научна грана која се састоји од проучавања различитих примена физичко-математичких наука у биомедицинској области.

Тренутна потреба да се добију квантитативни резултати из биолошких експеримената, да се развију технологије које се користе у различитим методама дијагноза или терапије, између осталог, захтевала је сарадњу различитих научних дисциплина и људи са интердисциплинарном обуком која им омогућава упад у ову врсту Пројекти. Биомедицинска физика се састоји од примене физичко-математичких наука у биомедицини, ове примене се крећу од истраге у базичне науке у биомедицинској области до примењене науке у темама од медицинског или здравственог интереса.

Како су физика и биомедицина повезане?

Иако се у почетку чини да су физика и биомедицина две веома удаљени једно од другог, истина је да много пута баријера која их раздваја постаје а тако дифузно. Можда су први докази који сугеришу везу између физике и биологије били експерименти које је спровео Луиђи Галвани у којима је приметио да је, прошавши

електрична струја кичменом мождином мртве жабе, ноге жабе трзале би се на начин сличан ономе када је жаба била жива. Данас знамо да нервни сигнали нису ништа друго до електрични импулси који се шаљу преко аксона неурона и да контракцију мишића врши а константан транспорт јона кроз мембране мишићних влакана.

Због овог значаја који електрични феномени имају у живим бићима, физика је у великој мери допринела развој техника које омогућавају детекцију биоелектричних сигнала за проучавање биолошких система или за дијагнозу болести. У овој последњој категорији издвајају се дијагностичке технике као што је електрокардиограм (ЕКГ), који се састоји од откривања електричних сигнала срце и електроенцефалограм (ЕЕГ) који анализира електричне сигнале мозга, обе методе омогућавају откривање абнормалности у електричним сигналима горе наведених органа које могу бити повезане са различитим патологијама или Услови.

Открића физике такође су имала велики утицај на проучавање биологије. Рентгеново откриће рендгенских зрака 1895. године омогућило је развој рендгенске кристалографије, технике која користи рендгенске зраке за откривање атомске структуре одређених молекула. Ову технику су користили Росалинд Френклин, Џејмс Вотсон и Френсис Крик како би ставили тачку на велику мистерију структуре дна и откривају његову двоструку спиралну структуру. Такође, физика је одиграла важну улогу у квантитативном проучавању молекуларних механизама који омогућавају постојање живота и развој техника као нпр. микроскоп атомске силе (АФМ), оптичке пинцете и микрофлуидни системи који олакшавају проучавање биолошких система.

У медицини, неке дијагностичке технике као што су рендгенски снимци, компјутеризована томографија (ЦТ) и сликовна томографија Оптичка кохеренција (ОЦТ) не би могла бити могућа без разумевања електромагнетног зрачења и његове интеракције са телом људски. Друге дијагностичке методе као што су магнетна резонанца (МР) и позитронска емисиона томографија (ПЕТ скенирање) Они се заснивају на чисто квантним феноменима чије им је разумевање омогућило да нађу примену у овој области доктор. Такође, третмани као што је радиотерапија која се састоји од примене великих доза зрачења јонизујући агенс за убијање ћелија рака на циљани начин, захтева стално праћење да обезбедити ефективност третмана и безбедност пацијента. Важно је напоменути да су развој и управљање овим техникама дијагностике и лечења задатак још једне специјализованије гране физике под називом „Медицинска физика“.

Тренутно, једна од грана која добија значајну тежину у биомедицинским истраживањима је развој математичких и рачунарских модела физиолошких процеса. У овим моделима физика и математика се користе за прављење нумеричких апстракција биолошких система, ови модели се могу увести у рачунар да спроведе симулације и спроведе оно што је познато као „Ин Силицо студије“. Ин Силицо експерименти су били веома корисни за вођење и стимулисање других експеримената који су спроводе се у биолошкој области и очекује се да ће у будућности заузети већу улогу у дисциплинама као што су тхе Молекуларна биологија, тхе Пхармацологи, између осталог.

Одговори на велике енигме природе добијени су захваљујући интеракцији различитих научних дисциплина, а чини се да све указује да ће тако бити и у будућности.