Эссе «Физика в медицине. Связь физики как науки с медициной и с медицинскими диагностическими и лечебными методами Физика в развитии медицины вывод

Физика в медицине, как и в любой другой науке, играет важную роль. В этой статье мы рассмотрим множество примеров того, как эта наука влияет на здоровье и жизнь людей. Сразу же договоримся, что вдаваться в сложные научно-технические подробности не будем, чтобы не вводить никого в заблуждение. Приступим к рассмотрению примеров.

Какие у вас температура, пульс и давление

Медицина не обходится без трех важных параметров, которые являются основой для оценки здоровья человека: температура, давление, а нередко еще и пульс.

Как известно, температуру измеряют термометром (в простонародии называют «градусником»). А какие показатели должны быть? Нормой для человека является Т=36,6 0 С. Несомненно, допустимо, например, 36,3 0 С и 36,8 0 С. Но если температура тела выше 36,9 0 С, то можно смело говорить, что человек нездоров.

Какова здесь роль физики в медицине? Кто учился с 7-го по 11-й (или хотя бы по 9-й) класс, те прекрасно знают, что температура – это физическая величина. Измеряется в нескольких единицах. Но в России принято измерять в Цельсиях. Термометры бывают ртутные, электронные (со специальным датчиком).

Давление также является важным параметром, но существуют нюансы. Не для всех давление 120 на 80 полезно. У кого-то рабочее давление 110 на 70, что тоже является нормой. Измеряется при помощи тонометра (манжета, груша для накачки воздуха, манометр). Есть и электронные, компьютерные тонометры. Как правило, современная техника одновременно измеряет давление и пульс. Что касается единиц измерения давления, то в физике их существует несколько. В медицине давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). Пульс же измерить проще самостоятельно и надежнее, так как нужно посчитать, сколько ударов в минуту осуществилось.

Диагностическое оборудование

Использование физики в медицине – это необходимость в современном мире. Ни одно, даже самое бедное медицинское учреждение не обходится без диагностического оборудования. Везде есть самые востребованные из них:

• рентгенографическое;
• электрокардиографы.

Не менее востребованы аппараты УЗИ, гастроскопы, офтальмологическое оборудование.

Разумеется, чтобы создать те или другие приборы, нужно объединиться вместе многим ученым. Не один год уходит на то, чтобы создать подходящее оборудование. Обязательно техника должна взаимодействовать с живым организмом, не причиняя вреда. К сожалению, далеко не каждый прибор на это способен, поэтому медики рекомендуют строго соблюдать дозу, время проведения обследования или терапии.

Чудо-исследования: ультразвук

В школьную программу физики входит раздел «Колебания и волны» - тема «Звук». Существует его три вида: инфразвук (от 16 до 20 Герц), звук (от 21 до 19 999 Герц), ультразвук (от 20 000 Герц и выше). Что такое «герц»? Это частота колебаний, происходящих всего за одну секунду. Речь идет о звуковой волне, которая проникает из одной среды в другую с определенной частотой. Роль физики в развитии медицины в данном случае следующая: ученые биофизики, конструкторы изобрели и продолжают изобретать мощные аппараты для исследования внутренних органов.

На сегодняшний день УЗИ-диагностика является одной из самых быстрых, безболезненных и безопасных способов исследования. Но есть недостаток: обследовать можно только внутренние органы брюшной полости, малого таза, почек, щитовидной железы. Узнать, есть ли перелом костей или что происходит с больным глазом или зубом, не получится.

Магнитно-резонансная и компьютерная томографии

Еще одно чудо современной медицинской техники – это магнитно-резонансная томография (МРТ). Подобное обследование дает более четкую картину того, что происходит в конкретном органе. Можно сказать сразу, что МРТ в своем роде является заменой УЗИ. Почему? Как мы говорили выше, ультразвуком можно проверить только органы брюшной полости, малого таза и щитовидки. Состояние костей, сосудов проверить не получится. Это может сделать МРТ. Альтернативой этих двух методов (УЗИ и МРТ) может стать компьютерная томография (КТ).

Нужно учитывать, что УЗИ и КТ требуют применения дополнительных препаратов, чтобы обеспечить качественное обследование.

Физиотерапия

Физиотерапия играет важную роль в здоровье людей: прогревание, ультрафиолетовое излучение, электрофорез и так далее.

Какой еще вклад внесла физика? В медицине существует огромное число видов оборудования, приборов не только для поликлиник и больниц. В настоящее время некоторые заводы изготавливают приборы для домашнего пользования. Например, ингаляторы различного вида для проведения терапии органов дыхания. Сюда же можно отнести и ультразвуковые, инфракрасные, электромагнитные приборы.

Спасение жизни

Неотложная медицинская помощь при тяжелых состояниях имеет смысл там, где есть профессиональные реаниматоры. Если у человека внезапно остановилось дыхание, прекратилось сердцебиение, то, как правило, его стараются вернуть к жизни. Проводить непрямой массаж сердца не всегда удобно, но еще и опасно.

Поможет медикам такой прибор, который имеет название «дефибриллятор». Вот еще одно применение физики в медицине. Создатели прибора рассчитывали, какие токи должны проходить через человеческое сердце, чтобы запустить его. Немаловажными факторами являются и материал, правила безопасного применения. Аппараты искусственного вентилирования легких (ИВЛ) - тоже заслуга физики.

Раздел физики: "Оптика и свет"

Каждый второй человек в современном мире носит очки или контактные линзы. Чтобы подобрать правильно нужные диоптрии, нужно потратить много времени. Оптика применяется в микроскопах.

Значение физики в медицине очень велико даже, казалось бы, в малом. Оптика начала применяться еще несколько столетий назад. Это очень сложная наука. Как известно, существуют собирающие и рассеивающие линзы. А об их параметрах можно судить долго. Сможет ли обычный человек отличить «-1,0» диоптрию от, например, «-1,5»? Для больного близорукостью очень важно подобрать правильные очки.

Лазерная коррекция зрения, да и в целом лазерная хирургия, является очень сложной и серьезной задачей. Ученые обязаны проводить максимально точные расчеты, чтобы получить положительный результат, а не трагический исход.

Химиотерапия и радиотерапия

Очень важно для больных онкологическими заболеваниями подобрать правильное лечение. Не обходит стороной практически ни одного больного химиотерапия. Несомненно, что здесь больше требуется знаний химии. Но тем не менее врач должен знать, нужно ли облучать больного.

Атомная и радиологическая физика в медицине для пациентов с онкологией может стать путем спасения жизни, если не только правильно применять на практике, но и создавать очень точное оборудование и приборы.

Все для населения

Многих людей заботит личное здоровье, а также здоровье близких. Современный мир изобилует различной полезной техникой. В продаже имеются, например, измерители нитратов в овощах и фруктах, дозиметры, электронные глюкометры (приборы для измерения сахара в крови), электронные тонометры, домашние метеостанции и так далее. Конечно, некоторые из перечисленных приборов не относятся к медицинским, но они помогают людям поддерживать здоровье.

Помочь человеку разобраться в различных показаниях приборов помогут не только инструкции, но и школьная физика. В медицине она имеет те же законы, единицы измерения, что и в других сферах жизни.

Как подготовить реферат

Если в школе, техникуме или институте попросят написать на тему «Роль физики в медицине» реферат (доклад), то есть на этот счет несколько советов:

• написать краткое вступление по теме;
• разработать план написания текста (важно разбить все на логические подзаголовки, абзацы);
• пусть источников литературы будет как можно больше.

Лучше всего писать только о том, что вы понимаете. Нежелательно вставлять в реферат/доклад то, что вам непонятно, например, очень сложное научное описание того, как действует УЗИ или аппарат ЭКГ.

Если реферат/доклад задали по физике, то берите только ту тему, которую вы уже изучили и хорошо понимаете. Например, оптика. Если плохо разбираетесь в радиофизике, то лучше не пишите о приборах для лечения онкобольных.

Пусть тема будет интересной в первую очередь для вас самих, а также понятной. Ведь дополнительные вопросы может задать не только педагог, но и одноклассники/однокурсники.

Абрамова Ульяна

Введение.

Медицина и физика - это две структуры, которые окружают нас в повседневной жизни. С каждым днем медицина за счет физики модернизируется, благодаря чему все больше людей могут избавиться от болезней.

Цель работы: изложить основные идеи и познакомить с существующим разнообразием, связанным с использованием физики в медицине.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ литературы для изучения проблемы.
2. Выяснить, что такое физика и медицина?
3. Выяснить как применяются знания физики в медицине.
4. Выяснить какие приборы помогают в медицине.
5. Доказать, что при помощи знания физики в медицине, медицина стала намного успешней.

Актуальность темы: заключается в том, чтобы выяснить какое значение имеет физика в медицине и как они связаны с сегодняшним прогрессом.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя школа №5 с углублённым изучением химии и биологии города Старая Русса Новгородской области.

Учебная работа в рамках Менделеевских чтений.

Тема: «Физика в медицине».

Выполнила: Абрамова Ульяна ученица 9А класса

Руководитель: Куракова Надежда Александровна

Г. Старая Русса

2018г

1. Введение. стр. 3
2. Общее представление. стр. 4
3. Физика в медицине. стр. 5
4. Использование достижений физики в лечении заболеваний. стр. 6
5. Рентгеновские лучи. стр. 7
6. Ультразвуковое обследование. стр. 8
7. Иридодиагностика. стр. 9
8. Радиодиагностика. стр. 9
9. Лазер как физический прибор. стр.9
10. Плазменный скальпель. стр. 10
11. Аппарат искусственного кровообращения стр. 10
12. Физиотерапия. стр. 11
13. Заключение. стр. 12
14. Используемые источники. стр. 13

Введение.

Медицина и физика - это две структуры, которые окружают нас в повседневной жизни. С каждым днем медицина за счет физики модернизируется, благодаря чему все больше людей могут избавиться от болезней.

Цель работы: изложить основные идеи и познакомить с существующим разнообразием, связанным с использованием физики в медицине.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ литературы для изучения проблемы.
2. Выяснить, что такое физика и медицина?
3. Выяснить как применяются знания физики в медицине.
4. Выяснить какие приборы помогают в медицине.
5. Доказать, что при помощи знания физики в медицине, медицина стала намного успешней.

Актуальность темы: заключается в том, чтобы выяснить какое значение имеет физика в медицине и как они связаны с сегодняшним прогрессом.

Общее представление.

Физика (от др.-греч. «природа») -наука, изучающая наиболее общие фундаментальные закономерности материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.

Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности - Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры.

Медицина [латинское medicina (ars) - врачебная, лечебная (наука и искусство)] - область науки и практическая деятельность, направленные на сохранение и укрепление здоровья людей, предупреждение и лечение болезней.

Физика в медицине.

В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы не применялись физические приборы. Такие как:

• Наркозно-реанимационная аппаратура

• Хирургическое оборудование:

1. Электрохирургические аппараты
2. Лазерные хирургические аппараты
3. Светильники бестеневые хирургические

• Терапевтическое оборудование

1. Ингаляторы
2. Микроволновая терапия
3. Высокочастотная терапия
4. Ударно-волновая терапия
5. Низкочастотная терапия
6. Многофункциональные аппараты для физиотерапии
7. Ультразвуковая терапия
8. Магнитотерапия
9. Лазерная терапия

• Бактерицидные облучатели и тд.

Использование достижений физики в лечении заболеваний.

Становление научной медицины было бы невозможно без достижений в области естествознания и техники, методов объективного исследования больного и способов лечения.

В процессе развития медицина дифференцировалась на ряд самостоятельных отраслей.

В терапии, хирургии и др. областях медицины широко используются достижения физической науки и техники. Физика помогает диагностике заболеваний.

Рентгеновские лучи.

Рентгеновские лучи - не видимое глазом электромагнитное излучение.

Рентгенология - область медицины, изучающая применение рентгеновского излучения для исследования строения и функций органов и систем и диагностики заболеваний.

Рентгеновские лучи открыл немецкий физик Вильгельм Рентген (1845 – 1923).

Проникая сквозь мягкие ткани, рентгеновские лучи высвечивают кости скелета и внутренние органы. На снимках, получаемых с помощью рентгеновской аппаратуры, можно выявить болезнь на ранних стадиях и принять необходимые меры.

Так выглядит рентгеновское исследование органов человека.

Ультразвуковое обследование.

Ультразвуковое обследование - исследование, когда высокочастотный звуковой луч прощупывает наш организм, словно эхолот – морское дно, и создаёт его «карту», отмечая все отклонения от нормы.

Ультразвук - не слышимые человеческим ухом упругие волны.

Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин.

Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи и других процессов и в медицине - для диагностики и лечения.

Иридодиагностика.

Метод распознавания болезней человека путем осмотра радужной оболочки глаза. Основана на представлении о том, что некоторые заболевания внутренних органов сопровождаются характерными внешними изменениями определенных участков радужной оболочки.

Радиодиагностика.

Основана на использовании радиоактивных изотопов. Например, для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы применяют радиоактивные изотопы йода.

Лазер как физический прибор.

Лазер (оптический квантовый генератор) - усиление света в результате вынужденного излучения, источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии.

Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (в физике, химии, биологии и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (лазерная технология).

Плазменный скальпель.

Кровотечение – неприятная помеха при операциях, так как оно ухудшает обзор операционного поля и может привести к обескровливанию организма.

В помощь хирургу были созданы миниатюрные генераторы высокотемпературной плазмы.

Плазменный скальпель рассекает ткань, кости без крови. Раны после операции заживают быстрее.

Аппараты искусственного кровообращения.

В медицине широко применяются приборы и аппараты, способные заменить на время органы человека. В настоящее время медики используют:

Аппараты искусственного кровообращения Искусственное кровообращение - временное выключение сердца из кровообращения и осуществление циркуляции крови в организме с помощью аппарата искусственного кровообращения (АИК).

Физиотерапия.

Это область клинической медицины, изучающая лечебное действие естественных и искусственно созданных природных факторов на организм человека.

Физиотерапия является одним из старейших лечебных и профилактических направлений медицины, которое включает в себя множество разделов. Среди самых крупных разделов физиотерапии можно отметить:

• лечение с помощью лазеротерапии , низкочастотной лазерной терапии,
• диадинамотерапии ,
• амплипульстерапии в

Дата создания: 2014/04/01

«Все своё ношу с собой» - сказал греческий философ Биант, подчеркивая, что главное богатство человека - он сам, его здоровье. На протяжении веков люди вырабатывали правила оптимального поведения, следуя которым можно с наибольшей эффективностью поддерживать здоровье тела и духа. Здоровье каждого человека является не только личным делом, но и главной общественной ценностью.

В настоящее время стало больше возможностей для укрепления и поддержки здоровья населения России, благодаря реализации приоритетного национального проекта « Здоровья». Для страны, которая ориентируется на инновационный путь развития, жизненно важно находить не только новые методы лечения различных заболеваний, но и развивать современные методы диагностики по предупреждению и выявлению заболеваний. Для этого в учреждения здравоохранения поступает новое медицинское оборудование, внедряются инновационные методы диагностики и лечения заболеваний. Вновь население России стало проходить диспансеризацию.

Ультразвук в медицине

Ультразвук — это механические колебания с частотой более 20 000 герц. Ультразвук часто называют дробящим звуком. С его помощью можно, например, «смешать» масло с водой и образовать из этих двух несмешивающихся в обычных условиях жидкостей эмульсию. Эта способность ультразвука дробить и измельчать различные вещества нашла применение в фармакологии — для приготовления смесей из лекарственных веществ и в терапии — для разрыхления тканей и дробления некоторых видов почечных камней. Нашел применение ультразвук и в хирургии. С его помощью производится безосколочная резка и сварка костей.

А благодаря способности ультразвука убивать микробы, бактерии, инфузории, головастиков и даже маленьких рыбок его стали применять для стерилизации хирургических инструментов, различных лекарственных веществ и для ингаляции.

Известно, что ультразвук отражается от различных препятствий. Это его свойство было использовано при создании эхолота — прибора для измерения глубины моря под днищем корабля. А в последние годы благодаря созданию очень чувствительных приборов, способных фиксировать отраженные различными тканями организма слабые ультразвуковые сигналы, возникла ультразвуковая биолокация. Сегодня ультразвуковая биолокация позволяет обнаружить опухоли и различные инородные тела (кусочки стекла или дерева) в тканях человека. Ультразвуковое исследование (УЗИ) позволяет «увидеть» песок или камни в почках и в желчном пузыре, зародыш в материнской утробе и даже определить пол будущего ребенка.

Конечно, перспективы, открываемые УЗИ, очень заманчивы. Кому же из будущих родителей не захочется «взглянуть» на своего ребеночка? Но, оказывается, воздействие ультразвукового излучения на биологические объекты пока еще до конца не изучено. А некоторые биологи сегодня даже считают, что УЗИ вызывает стресс у зародыша.

Оптические приборы в медицине

Сегодня медики широко применяют в своей практике различные оптические приборы. Это и различные источники света, и линзы, и призмы, и микроскопы, и световоды, и лазеры и т. п.

Микроскоп уже в конце XVII в. позволил исследователям заглянуть в микромир, увидеть и изучить жизнь клетки и простейших организмов, ис-следовать строение крови, тканей и т. д. И сегодня оптические микроскопы, дающие увеличение изображения от 15 до 1000 раз, являются основными приборами биологов и медиков, исследующих микромир.

Применение оптических приборов в медицине очень разнообразно. Например, все мы бывали на приеме у врача-окулиста, или офтальмолога. Обычно врач сначала с помощью специальной таблицы проверяет остроту вашего зрения, а затем приглашает человека в затемненную комнату, где через глазное зеркало, называемое офтальмоскопом, что-то рассматривает в глазах.

Офтальмоскоп — это вогнутое сферическое зеркало с небольшим отверстием в его центре. Если лучи света от лампы, расположенной несколько сбоку, направить с помощью офтальмоскопа в исследуемый глаз, то лучи пройдут до сетчатки, частично отразятся от нее и выйдут назад. Эти отраженные сетчаткой глаза пациента лучи попадают через отверстие в зеркале в глаз врача и врач видит изображение глазного дна пациента. Для увеличения этого изображения врач часто рассматривает ваш глаз через собирающую линзу, используя ее как лупу.

Аналогичным образом врач-отолоринголог с помощью вогнутого зеркала рассматривает ваши уши, горло и нос.

В конце XX в. физики создали новый медицинский прибор, позволяющий врачу увидеть изнутри трахеи» бронхи, пищевод и желудок пациента. Называется этот прибор эндоскоп, или просто «телевизор». Состоит эндоскоп из миниатюрного источника света и смотровой трубки — сложного оптического прибора, состоящего из большого числа линз и призм. При проведении исследования желудка пациент заглатывает эндоскоп, и, продвигаясь по пищеводу, эндоскоп оказывается в желудке. Источник света освещает желудок изнутри, и отраженные стенками желудка лучи проходят через смотровую трубку и выводятся в глаз врача через специаль¬ные световоды.

Световоды представляют собой волоконные оптические трубки, толщина которых соизмерима с толщиной человеческого волоса. Световой сигнал вследствие явления полного внутреннего отражения стенок трубки полностью и без искажений передается в глаз врача, образуя в нем изображение освещенного в данный момент участка желудка. Таким образом, врач может наблюдать и фотографировать язвы стенки желудка и кровотечение тканей стенки желудка. А называется такое исследование — эндоскопия.

С помощью эндоскопа врач может также ввести в нужное место лекарственные вещества и остановить кровотечение. Используя на практике закон обратимости хода световых лучей, с помощью эндоскопа можно облучать злокачественную опухоль — излучением радиоактивного препарата.

Лазеры в медицине

В 1964 г. советские физики Н. Г.Басов и А. М. Прохоров получили Нобелевскую премию за изобретение лазера. Лазеры способны генерировать электромагнитное излучение в диапазонах инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света. Толщину лазерного луча можно уменьшить до размеров паутины, а высокую плотность его энергии можно сконцентрировать в точке размером в 1/50 толщины человеческого волоса. Совершенно особого разговора заслуживает применение лазеров в медицине. Ещё на заре развития лазерной техники медиков привлекла возможность использования лазеров в хирургии. Уже в середине 60-ых годов XX века были построены лазерные установки, которые с успехом использовались при хирургических операциях. В этих установках лазер соединен с гибким световодом, изготовленным из тончайших стеклянных или пластмассовых трубок (все те же оптические волокна). На конце световода закреплена головка с фокусирующей линзой. Световод вводится внутрь организма через небольшой разрез или другим доступным способом. Манипулируя световодом, хирург направляет луч лазера на оперируемый объект, оставляя нетронутыми соседние органы и ткани. При этом достигается высокая точность и стерильность оперативного вмешательства. При таких операциях значительно сокращается кровопотеря, что облегчает протекание послеоперационной реабилитации.

Особенно широкое применение нашли лазерные инструменты в хирургии глаза. Глаз, как известно, представляет орган, обладающий очень тонкой структурой. В хирургии глаза особенно важны точность и быстрота манипуляций. Кроме того, выяснилось, что при правильном подборе частоты излучения лазера оно свободно проходит через прозрачные ткани глаза, не оказывая на них никакого действия. Это позволяет делать операции на хрусталике глаза и глазном дне, не делая никаких разрезов вообще. В настоящее время успешно проводятся операции по удалению хрусталика путём испарения его очень коротким и мощным импульсом. При этом не происходит повреждение окружающих тканей, что ускоряет процесс заживления, составляющий буквально несколько часов. В свою очередь, это значительно облегчает последующую имплантацию искусственного хрусталика. Другая успешно освоенная операция - приваривание отслоившейся сетчатки.

Лазеры довольно успешно применяются и в лечении таких распространённых сейчас заболеваний глаза как близорукость и дальнозоркость. Одной из причин этих заболеваний является изменение в силу каких-либо причин конфигурации роговицы глаза. С помощью очень точно дозированных облучений роговицы лазерным излучением можно исправить её изъяны, восстановив нормальное зрение.

Для проведения операций на тканях с обильным кровоснабжением хирурги используют так называемый бескровный скальпель. Бескровный скальпель — это лазерный луч. А назвали его так потому, что, разрезая ткани, луч лазера одновременно «заваривает» все поврежденные кровеносные сосуды и не допускает кровотечений в области разреза. Луч лазера с помощью световода толщиной с иголочку можно ввести и во внутренние органы и ткани человека. Различные частоты и мощности лазерного излучения оказывают на биологические ткани различные действия. Простейшим из этих действий является прогрев, оказывающий на некоторые ткани лечебное действие. Например, уже в начале XXI в, медики обнаружили, что при прогревании лазерным лучом межпозвоночных дисков человека происходит регенерация хрящевой ткани дисков. А это означает, что стертые и «изношенные» с годами межпозвоночные диски можно восстановить и вернуть «молодость» и подвижность позвоночнику пожилого человека. Таким образом человеку, видимо, удастся избежать «мести» природы за его прямохождение.

Сегодня лазерные технологии используются для лечения ЛОР - заболеваний: насморка, синусита, аденоид, тонзиллита, отита и даже храпа.

Измерение давления крови у человека

Когда человек приходит на прием к педиатру или к терапевту, врач обязательно измеряет нам температуру и кровяное давление. Но как измеряют температуру и в чем секрет медицинского термометра, люди, конечно, знают. А вот как измеряют давление крови у человека. Измеряют давление с помощью манометра и фонендоскопа.

На правую руку врач надевает манжету, соединенную с манометром, и накачивает в манжету воздух. Фонендоскоп врач прикладывает к артерии и, постепенно понижая давление в манжете, ждет появления звуков ударов в фонендоскопе. То значение давления, при котором начинаются удары, называют «верхним» значением давления, а то значение, при котором удары прекращаются — «нижним» значением давления. При этом врач скажет, что у пациента давление 120 на 80 и что это давление считается для человека нормальным.

Рассмотренный способ измерения давления в 1905 г. предложил русский врач, участник русско-японской войны, Николай Сергеевич Коротков, и с тех пор слышимые в фонендоскопе удары называются во всем мире звуками Короткова. Природа этих звуков оставалась неясной почти до конца XX в., пока механики; не предложили следующее объяснение природы их появления. Как известно, кровь движется по артерии под действием сокращений сердца. Изменение давления крови, вызываемое сокращением сердца, распространяется по стенкам артерии в виде пульсовой волны.

Значение давления в «гребне» волны (при сокращении сердца) — это и есть «верхнее» давление крови, а во «впадине» (при расслаблении сердца) — «нижнее». Сначала врач накачивает воздух в манжету до давления, превышающего «верхнее» кровяное давление. При этом артерия под манжетой сплющена в течение всего цикла сердечных сокращений. Затем воздух постепенно выпускают из манжеты и, когда давление в ней становится равно «верхнему» давлению крови, артерия хлопком расправляется и пульсации крови, вызываемые сокращениями сердца, приводят в колебание окружающие ткани на поверхности руки. При этом врач слышит звук и отмечает значение «верхнего» давления крови. При дальнейшем понижении давления в манжете, каждый раз, когда оно будет совпадать с давлением крови, в фонендоскопе будут слышны звуки. Но после того, как давление воздуха в манжете достигнет «нижнего» значения кровяного давления, артерия окончательно расправляется и звуки исчезают. Поэтому врач регистрирует «нижнее» значение давления крови по последнему удару. Вот таким образом механики объяснили, что звуки Короткова прослушиваются только тогда, когда давление воздуха в манжете меняется от «верхнего» до «нижнего» значений давления крови.

Можно ли «увидеть» мысль?

Как устроен и как работает мозг человека? Этот вопрос уже тысячи лет волнует ученых. А сегодня исследователи получили реальную возможность наблюдать на экране работу мозга человека и даже проследить за тем, как «течет» мысль. Эту чудесную возможность предоставил им новый прибор, который называется позитронно-эмиссионный томограф.

Принцип работы позитронно-эмиссионного томографа (или просто ПЭТ) заключается в следующем: в кровь пациента вводится содержащее радиоактивные изотопы вещество, активно перерабатываемое нейронами мозга, например глюкоза, в которой некоторые атомы углерода С заменены радиоактивными изотопами углерода С. Нейтроны мозга для своей работы требуют очень много энергии, поэтому при возбуждении различных участков коры головного мозга резко увеличивается потребление этими участками кислорода. А кислород попадает в кору c артериальной кровью, которая несет с собой и радиоактивные изотопы углерода.

При распаде радиоактивного углерода С (а период его полураспада равен 20 минутам) испускаются позитроны. Эти позитроны сталкиваются с электронами и взаимоуничтожаются, отдавая энергию в виде двух гамма-квантов, разлетающихся в противоположных направлениях. Попадая на кольцо детекторов, окружающих голову пациента, эти гамма-кванты вызывают свечение кристаллов детекторов. Компьютер регистрирует это свечение, рассчитывает положение источников гамма-излучения и выводит полученную информацию на экран томографа. Таким образом, по увеличению кровотока к различным участкам мозга удается проследить «течение» мысли человека.

Оказалось, что, например, при обработке зрительной информации увеличивается кровоток в затылочную область коры головного мозга, а при обработке звуковой информации — в височные доли коры, и т. д. Таким образом, применение позитронно-эмиссионного томографа открывает перед учеными принципиально новые возможности в изучении человеческого мозга. Сегодня томограммы мозга, полученные с помощью ПЭТ, нашли широкое применение в медицине. Так исследование мозга с помощью позитронно-эмиссионного томографа позволяет медикам диагностировать различные заболевания и неврозы.

Физиотерапевтические методы профилактики и лечения заболеваний

Современная физиотерапия очень разнообразна - это термолечение, водолечение, ультразвук и т. д.

Амплипульстерапия

Сущность метода заключается в воздействии на определенные участки тела пациента синусоидальными токами средней частоты, модулированными по амплитуде низкой частоты в пределах 10- 150 Гц. Наиболее часто в качестве несущей используется частота 5000 Гц, при которой вследствие очень малого сопротивления кожи обеспечивается хорошее прохождение тока вглубь тканей. Данную лечебную методику используют для снятия болевого синдрома.

Дарсонвализация и токи надтональной частоты

Дарсонвализация - воздействие с лечебной целью импульсным переменным синусоидальным током высокой частоты 110 кГц), высокого напряжения (20кВ) и малой силы (0,02 мА). Импульсы высокочастотного тока следуют друг за другом 50 раз в секунду. При местной дарсонвализации между электродом и кожей образуется тихий или искровой разряд, который оказывает раздражающее и даже прижигающее действие. Дарсонвализация волосистой части головы производят с помощью гребешкового электрода. Данный метод лечения применяют при различных заболеваниях нервной системы и других.

Ультравысокочастотная терапия (УВЧ - терапия)

УВЧ - терапия - лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют электрическим полем высокой частоты порядка 40,68 МГц мощностью от 1 до 350 Вт. Это поле подводят к больному посредством конденсаторных пластин различной величины и формы. Во время процедуры УВЧ-терапии больной должен находиться в спокойном положении, сидеть в деревянном кресле или стуле. Данную лечебную методику используют при лечении при различных воспалительных заболеваниях, при нарушении мозгового кровообращения, нервных заболеваниях и других.

Магнитотерапия

Магнитотерапия - лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют переменным низкочастотным магнитным полем или постоянным магнитным полем с помощью индукторов- соленоидов или постоянных магнитов, в том числе эластичных магнитов. С помощью магнитотерапии проводят лечение заболеваний легких, желудка, суставов, сосудов ног и другие.

Ультразвуковая терапия

Ультразвук представляет собой механические колебания частиц упругой среды, происходящие с частотой выше 20 кГц. В связи с тем, что ультразвуковые колебания полностью отражаются от очень тонкого слоя воздуха, их подводят через безвоздушные плотные среды - вазелиновое или другие масла, воду. Ультразвук назначают при заболеваниях суставов и на рефлексогенные зоны шейно-грудного и пояснично- крестцового отделов позвоночника, а также при заболеваниях и травмах периферических нервов, при лечении желудочно-кишечного тракта, глаз и носа.

Гальванизация

Гальванизация - метод воздействия на организм постоянным электрическим током. Аппараты для гальванизации - генераторы выпрямленного переменного низкочастотного тока(50 Гц), преобразующие его в ток постоянного направления и напряжения. Аппарат « Поток -1» предназначен для местной гальванизации и электрофореза. Лекарственный электрофорез - воздействие на организм двух факторов - электрического и фармакологического. При этом на фоне действия постоянного тока как биологического раздражителя имеет место специфическая для каждого лекарственного вещества ответная реакция организма. Направленное движение в растворах электрически заряженных частиц ионов используется для введения в организм лекарственных веществ, причем вещества вводятся со знаком их заряда при диссоциации в растворе.

Медицина и физика - это две области, постоянно окружающие нас в повседневности. Ежедневно влияние физики на развитие медицины только увеличивается, медицинская отрасль за счет этого модернизируется. Это приводит к тому, что многие болезни удается вылечить или остановить их распространение и контролировать.

Применение физики в медицине неоспоримо. Фактически каждый инструмент, используемый медиками, начиная со скальпеля и заканчивая сложнейшими установками для установления точного диагноза, функционирует или изготовлен благодаря достижениями в мире физики. Стоит отметить, что физика в медицине всегда играла важную роль и когда-то эти два направления были единой наукой.

Известное открытие

Многие аппараты, изготовленные физиками, позволяют проводить медикам обследования любого рода. Исследования позволяют ставить пациентам точные диагнозы и находить разные пути для выздоровления. Первым полномасштабным вкладом в медицину было открытие Вильгельма Рентгена в области лучей, которые теперь называются его именем. Рентгеновские лучи сегодня позволяют без особого труда определять тот или иной недуг у человека, узнать детально сведения на уровне костей и так далее.

Ультразвук и его влияние на медицину

Физика в медицину внесла свой вклад еще и благодаря открытию ультразвука. Что это такое? Ультразвук - это механические колебания, частота которых составляет больше двадцати тысяч герц. Частенько ультразвук еще называют дробящим звуком. С его помощью возможно смешивать масло и воду, формируя при этом нужную эмульсию.

Ультразвук пропускается через человеческое тело и отражается от внутренних органов, а это позволяет сформировать макет организма человека и установить имеющиеся заболевания. Ультразвук помогает готовить различные лекарственные вещества, применяется для разрыхления тканей и дробления почечных камней. Используется ультразвук для безосколочной резки и сварки костей. Активно применяется он и для дезинфекции хирургических приспособлений, ингаляции.

Именно ультразвук поспособствовал тому, что был создан эхолот - прибор для установления глубины моря под корабельным днищем. Также это явление поспособствовало тому, что в последнее время было создано огромное количество чувствительных приборов, фиксирующих отраженные тканями организма слабые сигналы ультразвука. Вот так и появилась биолокация. Биолокация позволяет обнаруживать опухоли, инородные тела в теле и тканях организма. Ультразвуковое исследование, или, другими словами, УЗИ, позволяет рассмотреть камни или песок в почках, желчном пузыре, зародыша в утробе матери и даже определить пол ребенка. УЗИ открывает большие перспективы для будущих родителей и ни один центр современной медицины не обходится без этого аппарата.

Лазер в медицине

Активно в современном мире применяются лазерные технологии. Ни один центр современной медицины уже не обойдется без них. Ярчайшим примером может стать хирургия. С помощью лазерных лучей хирургам удается проводить крайне сложные операции. Мощный поток света из лазера позволяет удалять злокачественные опухоли, а для этого не потребуется даже резать тело человека. Потребуется лишь подобрать нужную частоту. Многие изобретения физиков, использующиеся в медицине, прошли испытание временем и весьма успешно.

Уникальный инструмент для хирурга

Многие современные хирурги пользуются специальными скальпелями на основе плазмы. Это инструменты, функционирующие с высокими температурами. Если их применять на практике, то кровь будет сворачиваться в один миг, а значит, у хирурга не будет никаких неудобств из-за кровотечений. Также было доказано, что после применения подобных инструментов раны человека заживают в разы быстрее.

Плазменный скальпель также понижает риск попадания в рану инфекции до минимальной отметки, при такой температуре микробы просто погибают в один момент.

Электрический ток и медицина

В том, что роль физики в медицине велика, наверное, никто и не сомневается. Обычный электрический ток также повсеместно используется медиками. Небольшие импульсы узкой направленности в определенную точку позволяют избавиться от тромбов, опухолей, и при этом стимулируется приток крови. Опять же никого резать при этом не нужно.

Оптические приборы и их роль в медицине

Не знаете, как изучение физики поможет в медицине? Яркий тому пример - оптические приборы. Это и источники света, и линзы, и световоды, и микроскопы, и лазеры и так далее. Микроскоп еще в семнадцатом веке позволил ученым заглянуть в микромир и изучить клетки, самые простые организмы, строение тканей, крови и так далее. Благодаря физике в медицине используются оптические микроскопы, предоставляющие увеличение изображения до тысячи раз. Это главный инструмент биолога и медика, что исследует микромир человека.

Роль офтальмоскопа

В медицине используются самые разные оптические приборы. Например, все бывали на приеме у офтальмолога (врача-окулиста). Вначале он проверяет зрение при помощи специальной таблицы, а затем приглашает человека в темную комнату, где через глазное зеркало или офтальмоскоп рассматривает ваши глаза. Это наглядный пример применения физики в медицине. Офтальмоскоп - это сферическое вогнутое зеркало, в котором имеется маленькое отверстие в центральной части. Если лучи от лампы, что располагается сбоку, направить с помощью прибора в исследуемый глаз, то лучи пройдут до сетчатки, часть из них отразится и выйдет обратно. Отраженные лучи попадают через отверстие в зеркале в глаз врача, и он видит изображение глазного дна человека. Чтобы увеличить изображение, врач рассматривает глаз через собирающую линзу и использует ее в качестве лупы. Таким же образом врач-оториноларинголог рассматривает уши, нос и горло.

Появление эндоскопа и его роль в медицине

Основные задачи физики в медицине - это изобретение полезных приборов и технологий, что позволят эффективнее лечить людей. В конце двадцатого столетия физики создали уникальный прибор для медиков - эндоскоп, или «телевизор». Прибор позволяет увидеть изнутри трахеи, бронхи, пищевод, желудок человека. Состоит устройство из миниатюрного светового источника и смотровой трубки - сложного прибора из призм и линз. Для проведения исследования желудка пациенту потребуется заглотить эндоскоп, прибор будет продвигаться по пищеводу постепенно и окажется в желудке. Благодаря источнику света желудок будет освещен изнутри, а лучи, отраженные от стенок желудка, пройдут через смотровую трубку и выведутся в глаза доктора с помощью специальных световодов.

Световоды являют собой волоконные оптические трубки, у которых толщина соизмерима с толщиной человеческого волоса. Вот так световой сигнал полностью и без искажений передается в глаз врачу, формируя в нем изображения освещенного участка в желудке. Доктор сможет наблюдать и фотографировать язвы на стенках желудка, кровотечения. Исследование этим прибором называется эндоскопией.

Эндоскоп позволяет также ввести определенное количество лекарства в нужном участке и остановить таким образом кровотечение. С помощью эндоскопов также возможно облучать злокачественную опухоль.

Поговорим о давлении

Для чего нужна физика в медицине, уже ясно, ведь именно физика способствует появлению инновационных методик лечения в медицине. Когда-то инновацией было измерение кровяного давления. Как все происходит? На правую руку пациента доктор надевает манжету, что соединена с манометром, и эту манжету накачивают воздухом. К артерии прикладывается фонендоскоп, и при постепенном понижении давления в манжете прослушиваются удары звуков в фонендоскопе. Значение давления, при котором удары начинаются, называют верхним, а значение, при котором звуки прекращаются, - нижним. Нормальное давление у человека - 120 на 80. Этот способ измерения давления был предложен в 1905 году русским врачом Николаем Сергеевичем Коротковым. Он был участником Русско-японской войны и с тех пор, как он изобрел методику, слышимые в фонендоскопе удары именуются звуками Короткова. Природа этих звуков была неясна почти до конца двадцатого века, пока механиками не было допущено следующее пояснение: кровь движется по артерии под действием сердечных сокращений, а изменение давления крови распространяется по стенкам артерии в виде пульсовой волны.

Вначале доктор накачивает воздух в манжету до уровня, что превышает верхнее давление. Артерия под манжетой находится в сплющенном состоянии на протяжении всего цикла сердечных сокращений, после начинается постепенное выпускание воздуха из манжеты, и когда давление в ней становится равным верхней отметке, то артерия хлопком расправляется и пульсации кровотока приводят в колебание окружающие ткани. Врач слышит при этом звук и отмечает верхнее давление. При понижении давления в манжете совпадения все будут слышны в фонендоскопе, но как только давление в манжете достигнет нижней отметки, звуки прекратятся. Вот так врач регистрирует нижнюю границу.

Мысли можно «увидеть»?

Уже много лет ученых интересует, как устроен мозг человека и его работа. Сегодня исследователи имеют реальную возможность наблюдать на экране работу человеческого мозга, а также проследить за «течением мысли». Все стало возможным благодаря прекрасному прибору - томографу.

Оказалось, что, к примеру, при обработке зрительных данных увеличивается кровоток в затылочную зону мозга, а при обработке звуковых данных - в височные доли и так далее. Вот так один прибор позволяет ученым использовать принципиально новые возможности для изучения мозга человека. Сейчас томограммы широко применяются в медицине, они помогают диагностировать разные заболевания, неврозы.

Все для людей

Людей беспокоит их личное здоровье и благополучие близких им людей. В современном мире много разной техники, которую можно применять даже дома. К примеру, есть измерители нитратов в овощах и фруктах, глюкометры, дозиметры, электронные тонометры, метеостанции для дома и так далее. Да, не все вышеупомянутые приборы относятся непосредственно к медицине, но они помогают людям поддержать здоровье на должном уровне. Помочь человеку разобраться в устройстве приборов и их работе может школьная физика. В медицине она функционирует по тем же законам, что и в жизни.

Физика и медицина связаны между собой прочными узами, которые не разрушить.

Наряду с принципиально различным по своему характеру влиянием социально-экономических факторов в условиях империализма и социализма медицина во всем мире испытала на себе благотворное влияние технического прогресса и успехов естествознания 20 веке.

Наиболее значительным результатом влияния технического прогресса явилось возникновение ряда новых отраслей медицины. В связи с развитием авиации в начале века зародилась авиационная медицина. Ее основоположниками были в России Н. А. Рынин (1909), во Франции Р. Мулинье (1910), в Германии Е. Кошель (1912). Начатые в СССР в 1949 г. медико-биологические исследования при полетах на ракетах в верхние слои атмосферы, запуск в космос первого в мире спутника с собакой Лайкой и полеты человека на космических кораблях привели к возникновению и развитию космической биологии (см.) и космической медицины (см.). Бурный рост естествознания и техники сказался на разработке методов исследования и аппаратуры, применяемых в медицинской науке и практике. Существенные усовершенствования были внесены в микроскопический метод исследования. В 1911 г. русский ботаник М. С. Цвет положил начало применению люминесцентной микроскопии (см.) в биологии. Советский ученый Е. М. Брумберг в 1939-1946 гг. усовершенствовал ультрафиолетовую микроскопию. В 1931-1932 гг. М. Кнолль и Э. Руска (Германия) одновременно с В. К. Зворыкиным (США) создали электронный микроскоп, обладающий большой разрешающей способностью и позволяющий визуально изучать вирусы, бактериофаги, тонкое строение вещества. В СССР работы по созданию электронного микроскопа начались в 30-е годы. В 1940 г. построен электромагнитный электронный микроскоп. В дальнейшем был налажен серийный выпуск электронных микроскопов. Изобретение и усовершенствование электронного микроскопа в сочетании с разработкой техники приготовления срезов толщиной до одной сотой микрона сделали возможным использование увеличений в десятки и сотни тысяч раз (см. Электронная микроскопия).

Оптические приборы нашли применение и в клинической практике. Швед А. Гульстранд (1862-1930) предложил более совершенную оптическую технику, в том числе биомикроскопию живого глаза при помощи щелевой лампы (1911). В лечебных целях и для коррекции зрения стали использовать контактные стекла и телескопические очки.

Огромное влияние на медицину оказала рентгенология, развившаяся в 20 веке в самостоятельную отрасль медицины. В нашей стране наибольший вклад в развитие рентгенологии сделали М. И. Неменов (1880-1950) и С. А. Рейнберг (1897-1966). Диагностическое значение рентгеновых лучей было расширено введением контрастных веществ (рентгенологическое исследование желудочно-кишечного тракта с контрастной массой, вентрикулография, бронхография, ангиокардиография). Незадолго до второй мировой войны был разработан метод производства послойных рентгеновских снимков - томография (см.), а в последние годы создана флюорография (см.) - методика массовых рентгенологии, исследований, получившая широкое распространение в СССР.

Большое влияние на медицину оказало открытие в 1896-1898 гг. французскими учеными А. Беккерелем, П. Кюри и М. Кюри-Склодовской естественной радиоактивности и последовавшие за этим исследования в области ядерной физики; они обусловили развитие радиобиологии (см.) - науки о действии ионизирующих излучений на живые организмы. В 1904 г. русский ученый Е. С. Лондон (1868-1939) применил впервые в биологии ауторадиографию и опубликовал первую в мире монографию по радиобиологии (1911). Дальнейшие исследования привели к возникновению радиационной гигиены (см.), радиационной генетики (см.) и к применению радиоактивных изотопов в диагностических и лечебных целях (см. Лучевая терапия, Радиоизотопная диагностика).

Огромное влияние на медицину оказало открытие в 1934 г. супругами И. и Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности (см.). Благодаря открытию физиками стабильных и радиоактивных изотопов различных элементов, которые можно было включать в состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и других соединений, был разработан и внедрен в медицину изотопный метод меченых атомов. Радий и радиоактивные препараты стали применяться в последние десятилетия для лечения различных заболеваний, особенно злокачественных опухолей, что в значительной мере способствовало успехам .

Революционизировало медицинскую науку широкое внедрение электроники в экспериментальную медицину. Были достигнуты значительные успехи в области электрофизиологии. Сконструированный в 1903 г. голландским электрофизиологом В. Эйнтховеном (1860-1927) струнный гальванометр положил начало современному электрокардиографическому методу изучения физиологии и патологии сердца.

А. Ф. Самойлов (1867-1930) усовершенствовал струнный гальванометр (1908) и одним из первых в мировой физиологии применил его для изучения деятельности скелетной мускулатуры и сложных рефлекторных актов. А. Ф. Самойлов и B. Ф. Зеленин заложили основы электрокардиографии (см.) в СССР.

Регистрация электрических проявлений деятельности головного мозга при помощи струнного гальванометра позволила В. В. Правдич-Неминскому (Россия) создать первую классификацию потенциалов электрической активности (1913). Эти исследования, а затем труды Г. Бергера (Германия), впервые описавшего в 1929 г. альфа-ритм головного мозга человека, явились началом электроэнцефалографии (см.). В дальнейшем были созданы электронные усилители и многоканальные регистрирующие системы (электроэнцефалоскопы), позволившие наглядно изучать динамику электрических процессов в головном мозге.

С применением радиоэлектроники были созданы принципиально новые методы измерения и регистрации степени насыщения крови кислородом (оксиметрия и оксиграфия), деятельности сердца (динамокардиография, баллистокардиография) и др. Разработанная в СССР в последние годы радиотелеметрическая методика позволила вести с Земли регулярные наблюдения над дыханием, сердечной деятельностью, кровяным давлением и другими функциями организма советских космонавтов во время их полетов на космических кораблях.

С развитием электроники в медицину пришли количественные математические методы, позволяющие точно и объективно вычислять ход биологических явлений. Совместными усилиями представителей таких до недавнего времени далеких одна от другой отраслей знания, как физиология и математика, автоматика и психология, была создана и получила широкое распространение кибернетика (см.) - наука об общих закономерностях управления и связи, лежащих в основе деятельности самых разнообразных управляющих систем. В результате физиология и медицина получили возможность «моделирования» жизненных процессов и экспериментальной физической проверки предположений о механизмах физиологических реакций. Использование принципов кибернетики в медицине привело к созданию ряда сложных автоматических систем, предназначенных для быстрой переработки большой по объему информации и для практических медицинских целей. Созданы диагностические машины, автоматические системы для регулирования наркоза, дыхания и высоты артериального давления во время операций, автоматические стимуляторы сердечной деятельности, активные управляемые протезы.

Наряду с физикой значительное влияние на медицину 20 века оказали химия и физическая химия. Были созданы и нашли широкое применение новые химические и физико-химические методы исследования, далеко вперед продвинулось изучение химических основ жизненных процессов.