Визначення біомедичної фізики

Біомедична фізика - це міждисциплінарна наукова галузь, яка складається з вивчення різних застосувань фізико-математичних наук у біомедичній галузі.

Актуальна необхідність отримання кількісних результатів біологічних експериментів, розробка технологій, що використовуються в різних методах діагностика або лікування, серед іншого, вимагало співпраці різних наукових дисциплін і люди з міждисциплінарною підготовкою, що дозволяє їм проникнути в цей тип Проекти. Біомедична фізика складається із застосування фізико-математичних наук у біомедицині, ці застосування варіюються від розслідування у фундаментальній науці в біомедичній галузі до прикладної науки в темах, що становлять інтерес для медицини чи охорони здоров’я.

Як пов'язані фізика та біомедицина?

Хоча спочатку фізика і біомедицина здаються двома дуже віддалені один від одного, правда полягає в тому, що часто бар’єр, який розділяє їх, стає a так дифузно. Можливо, першим доказом зв’язку між фізикою та біологією були експерименти, проведені Луїджі Гальвані, під час яких він зауважив, що, проходячи

електричний струм через спинний мозок мертвої жаби, ноги жаби смикалися подібно до того, як вони робили це, коли жаба була жива. Сьогодні ми знаємо, що нервові сигнали - це не що інше, як електричні імпульси, які надсилаються до через аксони нейронів і що скорочення м’язів здійснюється a постійний транспорт іонів через мембрани м'язових волокон.

Завдяки такій актуальності, яку електричні явища мають для живих істот, фізика значною мірою сприяла розробка методів, які дозволяють виявляти біоелектричні сигнали для дослідження біологічних систем або для діагностики хвороби. В цій останній категорії виділяються такі діагностичні методи, як електрокардіограма (ЕКГ), яка полягає в виявленні електричних сигналів серце та електроенцефалограма (ЕЕГ), яка аналізує електричні сигнали мозку, обидва методи дозволяють виявити відхилення в електричних сигналах вищезазначених органів, які можуть бути пов’язані з різними патологіями або умови.

Відкриття, зроблені фізикою, також мали великий вплив на вивчення біології. Відкриття Рентгеном рентгенівських променів у 1895 році дозволило розробити рентгенівську кристалографію, техніку, яка використовує рентгенівські промені для виявлення атомної структури певних молекул. Цю техніку використовували Розалінда Франклін, Джеймс Вотсон і Френсіс Крік, щоб покласти край великій таємниці будови ДНК і виявити структуру подвійної спіралі. Крім того, фізика відіграла важливу роль у кількісному вивченні молекулярних механізмів, які роблять можливим існування життя, і розвитку таких методів, як атомно-силовий мікроскоп (AFM), оптичні пінцети та мікрофлюїдні системи, які полегшують дослідження біологічних систем.

У медицині деякі діагностичні методи, такі як рентген, комп’ютерна томографія (КТ) і томографія Оптична когерентність (ОКТ) була б неможливою без розуміння електромагнітного випромінювання та його взаємодії з тілом людини. Інші методи діагностики, такі як магнітно-резонансна (МР) і позитронно-емісійна томографія (ПЕТ-сканування) Вони засновані на суто квантових явищах, розуміння яких дозволило їм знайти застосування в цій галузі лікар. Крім того, такі методи лікування, як променева терапія, які складаються із застосування великих доз радіації іонізуючий агент для цілеспрямованого знищення ракових клітин вимагає постійного контролю забезпечити ефективність лікування та безпеки пацієнта. Важливо зазначити, що розробка та управління цими методами діагностики та лікування є завданням іншої більш спеціалізованої галузі фізики під назвою «медична фізика».

В даний час однією з галузей, яка набуває значної ваги в біомедичних дослідженнях, є розробка математичних і обчислювальних моделей фізіологічних процесів. У цих моделях фізика та математика використовуються для чисельних абстракцій біологічних систем, ці моделі можна ввести в комп'ютер проводити моделювання та проводити те, що відомо як «дослідження In Silico». Експерименти в Silico були дуже корисними для керівництва та стимулювання інших експериментів проводяться в біологічній сфері, і очікується, що в майбутньому вони відіграватимуть більшу роль у таких дисциплінах, як в Молекулярна біологія, Фармакологія, серед іншого.

Відповіді на великі загадки природи були отримані завдяки взаємодії різних наукових дисциплін, і все вказує на те, що так буде й надалі.