физика и медицина Бойко Елизавета Бойко Дарья Лицей ИГУ группа 2.3 Руководитель Днепровская Л.В. 2005

Однажды Архимед принимал ванну и размышлял…

Физика классическая Андре-Мари АМПЕР ( ) Внес огромный вклад в науку об электричестве (1826 г.). Ему принадлежит заслуга введения в науку терминов "электростатика", "электродинамика", "электродвижущая сила", "напряжение", "гальванометр", "электрический ток". Майкл ФАРАДЕЙ ( ) Проводил исследования по электромагнетизму. Создатель учения об электромагнитном поле. Ввел понятие диэлектрической проницаемости. Джеймс-Клерк МАКСВЕЛЛ ( ) Максвелл выразил законы электромагнитного поля в виде системы уравнений. Исследуя эти уравнения, Максвелл пришёл к выводу об электромагнитной природе света (1865 г.) и показал, что скорость любых других электромагнитных волн в вакууме равна скорости света. Генрих Рудольф Герц ( ) Герц пришел к выводу о существовании электромагнитных волн, в 1888 г экспериментально открыл и доказал их полную аналогию со световыми. Этот год считается годом открытия электромагнитных волн. Эрнст АББЕ ( ) немецкий физик-оптик. Исследования в области оптики. Разработал теорию образования изображений в микроскопе (1872). Построил первый современный оптический микроскоп (1878).

Физика на рубеже XIX-XX веков Вильгельм РЕНТГЕН (1845 г г.) В 1895 г. открыл новый вид излучения, названный позднее его именем; за это открытие он получил в 1901 г. Нобелевскую премию, став первым в истории нобелевским лауреатом. Анри БЕККЕРЕЛЬ ( ) Французский физик, в 1896 г. открыл явление радиоактивности - Нобелевская премия 1903 г. Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри ( ) ( ) Занимались выяснением природы уранового излучения и изучением радиоактивности. Беккерель и супруги Кюри получили в 1903 г. Нобелевскую премию по физике. Джозеф-Джон ТОМСОН ( ) В 1897 г. открыл электрон, и в следующем году измерил его заряд; предложил первую модель строения атома - Нобелевская премия 1906 г. за открытие электрона. Макс ПЛАНК ( ) 1900 г. открытие кванта и постоянной, носящей ныне его имя. Заложил фундамент квантовой теории - одной из основных физических теорий XX века. Нобелевская премия по физике 1919 г. за открытие квантовой энергии. Альберт ЭЙНШТЕЙН ( ) В 1905 г. воспользовался понятием фотона - кванта электромагнитного излучения - для объяснения фотоэлектрического эффекта; опубликовал специальную теорию относительности. Нобелевская премия по физике 1922 г. за открытие закона фотоэлектрического эффекта. Нильс БОР ( ) В 1913 г. применил квантовую теорию к строению атома. Нобелевская премия по физике (1922 г.). Луи де БРОЙЛЬ (1892 г г.) Открытие связанных с электронами волн, которые можно отклонять в нужную сторону и фокусировать, привело в 1933 г. к созданию электронного микроскопа. Нобелевская премия по физике1929 г. за открытие волновой природы электронов. Поль ДИРАК ( ) В 1928 г. ввел относительность в волновое уравнение, предсказывающее магнитные свойства электрона (магнитный момент). Нобелевская премия по физике 1933 г. за открытие новых продуктивных форм атомной теории.

современная медицина диагностика методы визуализации лучевые рентген Магнитно- резонансная томография радионуклидная диагностика Ультразвуковая диагностика оптические микроскопия эндоскопия лечение терапия физиотерапия хирургия Лазерная хирургия радиология Ядерная медицина

Оптические методы микроскопияЭндоскопия(оптико-волоконные)

Основа современной медицинской визуализации физические явления, составляющие основу современной медицинской визуализации: рентгеновские лучи поглощаются тканями (рентгеновские исследования) рентгеновские лучи поглощаются тканями (рентгеновские исследования) радиочастотное излучение возникает при возбуждении непарных ядер атомов в магнитном поле (магнитно-резонансная томография (МРТ) радиочастотное излучение возникает при возбуждении непарных ядер атомов в магнитном поле (магнитно-резонансная томография (МРТ) радиоактивные изотопы, концентрируясь в определенных тканях, испускают гамма-излучение (радионуклидная диагностика) радиоактивные изотопы, концентрируясь в определенных тканях, испускают гамма-излучение (радионуклидная диагностика) высокочастотные лучи направленных ультразвуковых волн отражаются обратно в направлении датчика (ультразвуковое обследование) высокочастотные лучи направленных ультразвуковых волн отражаются обратно в направлении датчика (ультразвуковое обследование) Все эти методы, за исключением ультразвукового, основаны на электромагнитном излучении, поэтому называются лучевыми. Ультразвуковая визуализация основана на улавливании колебаний, генерируемых пьезоэлектрическим кристаллом. Изотопные, ультразвуковые и магнитно-резонансные исследования развились до уровня полезных для медицинской практики методов диагностики в 70-80х годах, в то время как рентгеновское излучение было открыто 100 лет назад.

Рентгеновская техника Зародилась в конце XIX в., когда Вильгельм Рентген открыл излучение, которое возникает, когда катодные лучи, испускаемые отрицательным электродом электронно-вакуумной лампы, ударяют в другую часть лампы во время высоковольтного разряда. с помощью этих лучей 22 декабря 1895г. получил первое рентгеновское изображение кисти руки своей жены. Был получен первый рентгеновский снимок человека, на котором ясно видны кости кисти и 2 кольца, которые носила жена. Этот день стал днем рождения радиологии как медицинской специальности. Так Рентген стал первым в мире радиологом. В честь него икс-лучи стали называть рентгеновскими лучами. Медики сразу осознали значение рентгеновского излучения для диагностики. В то же время икс-лучи стали сенсацией, о которой раструбили по всему миру газеты и журналы.

Рентгеновская техника Рентгеновская трубка

новые методы получения изображения Особенности возникновения компьютерной томографии (КТ): Использование ЭВМ для обработки сигналов и построения изображения Переход от одномоментного изображения к сканированию (последовательная регистрация сигналов от разных точек). Пациент при исследовании неподвижен, а рентген-трубка и сканирующий элемент вращаются вокруг его головы, на основании чего далее строится двухмерное изображение того или иного сечения. Отцами-основателями КТ являются математик Кормак, и физик Хаунсфилд, реализовавший идею на практике. В марте 1973 года впервые была получена картина внутренней структуры вещества головного мозга с указанием локализации зоны поражения. В 1979 г. Кормак совместно с Хаунсфилдом была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине "за разработку компьютерной томографии".

Спиральная КТ

Ультрасонография Под ультразвуком подразумевают звуковые волны с частотой свыше Гц, т.е. выше порога слышимости человеческого уха. Наиболее часто используются частоты в диапазоне 2-10 МГц (мегагерц) (1 Мгц = 1 миллион Гц). Передача и прием ультразвука Ультразвук генерируется датчиком, наиболее важная его часть - пьезокристаллы, которые деформируются при подаче электрического импульса, генерируя ультразвук. Эхо отражается назад к датчику, генерирует механические колебания кристалла и, следовательно, электрические сигналы той же частоты, что и эхо. В таком виде эхо записывается.

Ультрасонография

Ультрасонография

Ультрасонография

Ультрасонография

Физические принципы допплерографии Эффект Допплера (открыт в 1842 г. Кристианом Допплером) заключается в изменении частоты ультразвукового сигнала при отражении от движущихся предметов по сравнению с первоначальной частотой посланного сигнала (допплеровский сдвиг частот). Более столетия прошло с момента кончины Допплера прежде чем была обнаружена возможность использования его теории в медицине. Французский физик Леонард Пурсело изготовил в 1964 г. первый ультразвуковой допплерограф. С этого года допплерография стала активно использоваться в сосудистой хирургии.

Физические принципы допплерографии

Магнитно-резонансная томография МРТ основана на принципах ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), поглощении и испускании энергии в радиочастотном диапазоне электромагнитного спектра. В 1946 году Блох и Парселл независимо открыли явление магнитного резонанса и в 1952 году оба были удостоены Нобелевской премии. Магнитный резонанс является методом томографического отображения, служащим для получения послойных изображений человеческого тела

Радиоизотопная диагностика Орган можно увидеть посредством измерения гамма-излучения, испускаемого радиоизотопом, который вводится в тело посредством внутривенной инъекции. Визуализация осуществляется с использованием гамма-камеры или позитронно-эмиссионного томографа

Лечение

физиотерапия Светолечение Светолечение - это метод физиотерапии, заключающийся в дозированном воздействии на организм больного инфракрасного, видимого или ультрафиолетового излучения Квантовая фотомодификация крови (УФО крови) - метод, основанный на воздействии на кровь светом с длинной волны, соответствуущей ультрафиолетовому спектру Электролечение Гальванизация - применение с лечебной целью непрерывного постоянного электрического тока малой силы (до 50 мА) и низкого напряжения ( В) Ионогальванизация - метод сочетанного одновременного воздействия на больного постоянного тока и определенного лекарственного вещества, вводимого в ткани при помощи тока Диатермия - применение с лечебной целью переменного тока высокой частоты ( периодов), относительно небольшого напряжения (сотни вольт) и большой силы (до нескольких ампер). Индуктотермия - применение с лечебной целью переменного электромагнитного поля высокой частоты от 3 до 30 МГц УВЧ - терапия - метод лечения, при котором на определенный участок тела больного воздействуют непрерывным или импульсным электрическим полем ультравысокой частоты Применение ультразвука в физиотерапии Одно из наиболее распространенных применений ультразвука в физиотерапии - это ускорение регенерации тканей и заживления ран. Лечение трофических язв

Радионуклидная терапия Радионуклидная терапия основана на использовании открытых источников бета- и альфа-излучения в виде радиофармпрепаратов: стронций-89 для лечения костей, суставов иод-131 для лечения заболеваний щитовидной железы Основные источники производства радионуклидов для ядерной медицины: ядерные реакторы ускорители заряженных частиц (циклотроны) Синхроциклотрон - самый крупный в мире ускоритель заряженных частиц. Он ускоряет атомные ядра водорода - протоны до энергии в 1000 МэВ - (это тысяча миллионов электрон вольт). Ускоренные почти до скорости света, протоны используются также для лечения больных.

Лазерная хирургия Эксимерный лазер - разновидность ульрафиолетового химического лазера, широко применяемая в глазной хирургии. Термин эксимер (excited dimer) обозначает возбуждённый димер и обозначает тип материала, использемого в качестве рабочего тела лазера Мы расскажем о методике лазерной операции, которая называется ФРК - фоторефрактивная кератэктомия (первая операция - в 1984 году) Подавляющее большинство пациентов имеют близорукость (миопию), поэтому мы покажем на примере этой патологии, как проводится операция, и как после нее восстанавливается зрение Фоторефрактивная кератэктомия - это операция, задача которой изменить кривизну наружной поверхности роговицы. Это достигается путем дозированного испарения лазерным лучом центральной области роговицы. При близорукости больше испаряются центральные слои роговицы, чем достигается некоторое ее уплощение Некоторые пациенты очень обеспокоены тем, что лазерный луч может "прожечь" им глаз насквозь... Это фотография человеческого волоса, где лазерный луч с прецизионной точностью проточил ровные канавки на заданную глубину

спасибо за внимание Архимед (ок до н. э.) кстати... по легенде, Архимед при помощи зеркал сфокусировал световые лучи для разрушения кораблей на расстоянии