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:
- Провести анализ литературы для изучения проблемы.
- Выяснить, что такое физика и медицина?
- Выяснить как применяются знания физики в медицине.
- Выяснить какие приборы помогают в медицине.
- 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
- Введение. стр. 3
- Общее представление. стр. 4
- Физика в медицине. стр. 5
- Использование достижений физики в лечении заболеваний. стр. 6
- Рентгеновские лучи. стр. 7
- Ультразвуковое обследование. стр. 8
- Иридодиагностика. стр. 9
- Радиодиагностика. стр. 9
- Лазер как физический прибор. стр.9
- Плазменный скальпель. стр. 10
- Аппарат искусственного кровообращения стр. 10
- Физиотерапия. стр. 11
- Заключение. стр. 12
- 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:
- Провести анализ литературы для изучения проблемы.
- Выяснить, что такое физика и медицина?
- Выяснить как применяются знания физики в медицине.
- Выяснить какие приборы помогают в медицине.
- 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:
- Электрохирургические аппараты
- Лазерные хирургические аппараты
- Светильники бестеневые хирургические
- Терапевтическое оборудование
- Ингаляторы
- Микроволновая терапия
- Высокочастотная терапия
- Ударно-волновая терапия
- Низкочастотная терапия
- Многофункциональные аппараты для физиотерапии
- Ультразвуковая терапия
- Магнитотерапия
- 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
Важные соприкосновения наук
Созданные физиками аппараты позволяют проводить исследования любого рода. С помощью этих исследований врачи определяют болезнь и находят пути ее решения. Первым внушительным вкладом в , со стороны физики, было открытие Вильгельма Рентгена в области лучей, которые получили его имя. Сегодня благодаря рентгеновским лучам можно без труда проверить человека на ряд заболеваний, узнать подробную информацию о проблемах на уровне костей и многое другое.Большой вклад в медицину дало открытие ультразвука. Ультразвук пропускается через тело человека и отражаясь от внутренних органов, позволяет создать макет организма, который позволяет проверить наличие заболеваний.
Стоит отметить, что после удаления опухоли вам придется пройти курс профилактических процедур, так как здоровье будет подорвано из-за действия лазерных лучей. Помните, что это технология далека от идеальной.Одним из основных достижений нашего времени являются лазерные технологии, которые продуктивно используются . Примером может стать хирургия. Используя лазерные лучи, хирурги проводят очень сложные операции. Мощный пучок исходящий из лазера, когда прибор работает на нужной частоте, позволяет удалить злокачественную опухоль, для этого даже не нужно резать тело человека, как это было несколько лет назад.
В помощь хирургам созданы специальные скальпели на основе плазмы. Это образцы, которые работают с очень высокими температурами. При их использовании кровь моментально сворачивается, и хирург не испытывает неудобств из-за кровотечений. Доказано, что после таких скальпелей раны заживают быстрее.
При использовании плазменного скальпеля риск попадания в рану инфекции снижается до возможного минимума, при таких температурах микробы погибают мгновенно.
Электрические токи также используются в , например, небольшими импульсами ток узконаправлено подается в определенную точку. Так можно избавиться от опухолей, тромбов, и стимулировать ход крови.
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.
- 1. МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА Зачем нужна физика в медицине? Проект выполнил ученик 10 класса Васяев Иван
- 2. ЧТО ТАКОЕ МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА И КАКОВА ЕЕ ЦЕЛЬ? Медицинская физика – наука о системе, состоящей из физических приборов и изучения лечебно-диагностических аппаратов и технологий. Цель науки: изучение систем профилактики и диагностики заболеваний с помощью методов физики, математики и техники.
- 3. КАК ЖЕ ЗАКОНЫ ФИЗИКИ ПРИМЕНЯЮТСЯ К ЖИВОМУ? Например: Сокращение и упругость мышц,скелет человека представляет собой связь из рычагов, удерживающий человека в равновесии. Эти примеры демонстрирует биомеханику. Движение крови по сосудам показывает гемодинамику.
- 4. РЕНТГЕН. Рентген – это внесистемная единица рентгеновского и гамма- излучения. Методы с использованием рентгеновского излучения были открыты Вильгельмом Рентгеном. В 1921 году появился первый рентген. Рентгеновское излучение характеризуется проникновением сквозь мягкие ткани и отображением твердых тканей на рентгенограмме. Рентген используется в травматологии, стоматологии, флюорография и т.д. С помощью рентгена можно диагностировать такие заболевания как рак легких,туберкулез, пневмония, заболевания костей,травмы и т.д.
- 5. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА. УЛЬТРАЗВУК. Ультразвук – колебания с частотой за пределами слышимости человека, выше 20 000 Герц. Открыт в 1880 году братьями Пьером и Жаком Кюри. Ультразвук способен распространяться в мягких тканях, что позволяет визуализировать состоянии внутренних органов. Эта способность позволяет диагностировать различные заболевания органов. Применяется в терапии, хирургии, акушерстве и т.д.
- 6. ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ. Электрокардиография (ЭКГ) – метод регистрации электрических потенциалов при работе сердца. ЭКГ было открыто в 19 веке Габриелем Липпманом. Он обнаружил,что при работе сердца образуется некоторое количество электричества. С помощью этого метода можно диагностировать многие заболевания сердца.
- 7. ОПТИКА Оптика – учение о свете. Спектр света от атомов может способствовать определению в тканях и жидкостях различных химических элементов. Оптика используется для осветительных приборов, аппаратов для светопреломления, эндоскопов,лазерной установки. Такие приборы применяются в науках о глазе и в методах диагностирования с помощью наблюдения.
- 8. МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ (МРТ). МРТ – это метод исследования внутренних органов и тканей с использованием методов измерения электромагнитного отклика ядер водорода на возбуждение их электромагнитных волн при высоком напряжении. В 1973 году профессором-химиком Полом Лотербургом основал МРТ. С помощью МРТ можно определить с точностью различные процессы в организме
- 9. ГАЛЬВАНИЗАЦИЯ. Гальванизация – это метод лечения воздействием постоянного тока небольшой силы и напряжения. Этот метод назван в честь ученого открывшего его Луиджи Гальвани. Под воздействием метода в тканях идет расслабление, то есть изменение концентрации ионов, следовательно, изменение биохимических процессов.
- 10. ЛАЗЕРОТЕРАПИЯ. Лазеротерапия – метод, использования световой энергии лазерного излучения. Первые исследования начались в Казанском университете в 1964 году. Впервые был использован в лечении болезней суставов, позвоночника, нервной системы у детей. При воздействии на ткани расширяет микрососуды и образует новые, стимулирует окислительно- восстановительные процессы, активизирует ферменты, изменяет мембранный потенциал. При облучении лазером крови нормализуются реологические показатели крови, увеличивается снабжение тканей кислородом, уменьшается ишемия в тканях организма, снижается уровень холестерина, сахара, тормозится высвобождение гистамина и других медиаторов воспаления из тучных клеток, происходит нормализация иммунитета. При сравнении традиционного лечения и лазерного оказывается, что лазерное лечение более эффективно и на 28 % дешевле.
- 11. МАГНИТОТЕРАПИЯ. Магнитотерапия –то воздействие на организм человека постоянных или переменных магнитных полей для лечения и профилактики заболеваний и поддержания организма в тонусе. При воздействии на ткани статического магнитного поля возникают электрические поля, изменяющие физико- химических свойств в
- 12. ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ. Электростимуляция – дозированное воздействие электрическим током на органы или системы органов для стимуляции их деятельности. С профилактической целью электростимуляция используется для поддержания жизнедеятельности и питания мышцы, предупреждения ее атрофии при вынужденной иммобилизации и гипокинезии обусловленной другими причинами (заболевания суставов и др.), а также для профилактики послеоперационных флеботромбозов. С лечебной целью электростимуляцию наиболее часто применяют для восстановления функции поврежденного двигательного нерва, при парезах и параличах, вследствие неврита, мимических мышц, а также при спастических параличах. Следует отметить, что в последнее время электростимуляция получает все большее применение с целью нормализации функции при заболеваниях внутренних органов и систем.
- 13. ИМПУЛЬСНЫЙ ТОК. Импульсный ток– ток, периодически повторяющийся различными толчками (импульсами). Импульсный ток применяют для: нормализации функционального состояния ЦНС и ее регулирующего влияния на различные системы организма; получения болеутоляющего эффекта при воздействии на периферическую нервную систему; стимуляции двигательных нервов, мышц и внутренних органов; усиления кровообращения, трофики тканей, достижения противовоспалительного эффекта и нормализации функций различных органов и систем.
- 14. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Ионизирующее излучение – поток микрочастиц, способные ионизировать вещество. Этот вид излучения помогает увидеть картину внутренних органов и скелета,способствуе т лечению опухолей с помощью лучевой терапии.
- 15. РАДИОАКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Радиоактивное излучение - то феномен, который подразумевает, что поток элементарных радиоактивных частиц. Первое открытие этого феномена было сделано в 1896 году химиком Беккерель. Далее этот феномен исследовали Пьер и Мария Кюри. В современной медицине радиотерапия является одним из трех ключевых методов лечения онкологических заболеваний (двумя другими являются химиотерапия и традиционная хирургия). При этом, если отталкиваться от тяжести побочных эффектов, лучевая терапия переносится гораздо легче.
- 16. ВЫВОД Таким образом,