ความหมายของชีวการแพทย์ฟิสิกส์

Biomedical Physics เป็นสาขาวิทยาศาสตร์สหวิทยาการที่ประกอบด้วยการศึกษาการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ในด้านชีวการแพทย์ที่แตกต่างกัน

ความต้องการในปัจจุบันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เชิงปริมาณจากการทดลองทางชีววิทยา เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้ในวิธีการต่างๆ การวินิจฉัย หรือการบำบัด เหนือสิ่งอื่นใดจำเป็นต้องอาศัยความร่วมมือของสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ต่างๆ และผู้ที่มีการฝึกอบรมแบบสหวิทยาการที่ช่วยให้พวกเขาเข้าสู่ประเภทนี้ได้ โครงการ Biomedical Physics ประกอบด้วยการประยุกต์ของวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ใน biomedicine การใช้งานเหล่านี้มีตั้งแต่ การสืบสวน ในสาขาวิทยาศาสตร์พื้นฐานทางชีวการแพทย์จนถึงวิทยาศาสตร์ประยุกต์ในหัวข้อทางการแพทย์หรือสุขภาพที่สนใจ

Physics และ Biomedicine เกี่ยวข้องกันอย่างไร?

แม้ว่าในตอนแรก Physics และ Biomedicine ดูเหมือนจะเป็นสองอย่าง ห่างไกลจากกัน ความจริงก็คือ หลายครั้งที่อุปสรรคที่ขวางกั้นพวกเขากลายเป็นก ฟุ้งกระจาย บางทีหลักฐานชิ้นแรกที่เสนอความสัมพันธ์ระหว่างฟิสิกส์และชีววิทยาคือการทดลองที่ดำเนินการโดย Luigi Galvani ซึ่งเขาได้สังเกตว่าโดยผ่าน

กระแสไฟฟ้า โดยไขสันหลังของกบที่ตายแล้ว ขาของกบจะกระตุกในลักษณะเดียวกับตอนที่กบยังมีชีวิตอยู่ วันนี้เรารู้ว่าสัญญาณประสาทเป็นเพียงแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าที่ส่งไปยัง ผ่านแอกซอนของเซลล์ประสาทและการหดตัวของกล้ามเนื้อนั้นดำเนินการโดยก คงที่ การขนส่งไอออน ผ่านเยื่อหุ้มเส้นใยกล้ามเนื้อ

เนื่องจากความเกี่ยวข้องนี้ที่ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้ามีต่อสิ่งมีชีวิต ฟิสิกส์จึงมีส่วนอย่างมากในการ การพัฒนาเทคนิคที่ช่วยให้ตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าชีวภาพเพื่อการศึกษาระบบชีวภาพหรือเพื่อการวินิจฉัย โรค ในหมวดหมู่สุดท้ายนี้ เทคนิคการตรวจวินิจฉัย เช่น การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) มีความโดดเด่น ซึ่งประกอบด้วยการตรวจหาสัญญาณไฟฟ้าของ หัวใจ และ Electroencephalogram (EEG) ที่วิเคราะห์สัญญาณไฟฟ้าของสมอง ทั้งสองวิธีช่วยให้สามารถตรวจจับได้ ความผิดปกติของสัญญาณไฟฟ้าของอวัยวะต่างๆ ดังกล่าว ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ หรือ เงื่อนไข.

การค้นพบทางฟิสิกส์มีผลกระทบอย่างมากต่อการศึกษาชีววิทยา การค้นพบรังสีเอกซ์โดยเรินต์เกนในปี พ.ศ. 2438 ทำให้มีการพัฒนา X-ray Crystallography ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้รังสีเอกซ์เพื่อค้นหาโครงสร้างอะตอมของโมเลกุลบางชนิด เทคนิคนี้ถูกใช้โดยโรซาลินด์ แฟรงคลิน, เจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก เพื่อยุติความลึกลับอันยิ่งใหญ่ของโครงสร้างของ ดีเอ็นเอ และเผยให้เห็นโครงสร้างเกลียวคู่ของมัน นอกจากนี้ ฟิสิกส์ยังมีบทบาทสำคัญในการศึกษาเชิงปริมาณเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลที่ทำให้การดำรงอยู่ของชีวิตเป็นไปได้และการพัฒนาเทคนิคต่าง ๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM), ปากคีบแบบออปติคัลและระบบไมโครฟลูอิดิกที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการศึกษาระบบทางชีววิทยา

ในทางการแพทย์ เทคนิคการวินิจฉัยบางอย่างเช่น X-rays, Computed Tomography (CT) และ Imaging Tomography การเชื่อมโยงกันของแสง (OCT) ไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากปราศจากความเข้าใจเกี่ยวกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิสัมพันธ์กับร่างกาย มนุษย์. วิธีการวินิจฉัยอื่นๆ เช่น Magnetic Resonance (MR) และ Positron Emission Tomography (PET Scan) พวกเขาอิงจากปรากฏการณ์ควอนตัมล้วน ๆ ซึ่งความเข้าใจทำให้พวกเขาพบการประยุกต์ใช้ในภาคสนามได้ หมอ. อีกทั้งการรักษา เช่น รังสีรักษาที่ประกอบด้วยการใช้รังสีปริมาณมาก ตัวแทนไอออไนซ์เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็งในลักษณะที่เป็นเป้าหมาย จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องเพื่อ มั่นใจได้ว่า ประสิทธิผล ของการรักษาและการ ความปลอดภัย ของผู้ป่วย สิ่งสำคัญที่ต้องกล่าวถึงคือการพัฒนาและการจัดการเทคนิคการวินิจฉัยและการรักษาเหล่านี้เป็นหน้าที่ของสาขาฟิสิกส์เฉพาะทางที่เรียกว่า "ฟิสิกส์การแพทย์"

ปัจจุบัน หนึ่งในสาขาที่มีน้ำหนักมากในการวิจัยทางชีวการแพทย์คือการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการคำนวณของกระบวนการทางสรีรวิทยา ในแบบจำลองเหล่านี้ ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ถูกใช้เพื่อสร้างสิ่งที่เป็นนามธรรมเชิงตัวเลขของระบบทางชีววิทยา แบบจำลองเหล่านี้สามารถนำไปใช้ใน คอมพิวเตอร์ เพื่อดำเนินการจำลองและดำเนินการสิ่งที่เรียกว่า "ในการศึกษาเกี่ยวกับ Silico" ในการทดลองของซิลิโกมีประโยชน์อย่างมากในการชี้นำและกระตุ้นการทดลองอื่นๆ นั่นก็คือ ดำเนินการในพื้นที่ชีวภาพและคาดว่าในอนาคตจะมีบทบาทมากขึ้นในสาขาวิชาเช่น เดอะ อณูชีววิทยา, เภสัชวิทยาและอื่น ๆ

คำตอบของปริศนาอันยิ่งใหญ่ของธรรมชาติได้รับมาจากการทำงานร่วมกันของสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ต่างๆ และทุกสิ่งดูเหมือนจะบ่งชี้ว่าสิ่งนี้จะยังคงเป็นเช่นนี้ต่อไปในอนาคต