Физика - это наука, исследующая физическую форму движения материи. Условно физическое движение разделяют на
- механическое;
- молекулярно-тепловое;
- электромагнитное;
- атомное;
- внутриядерное.
Физика, как учебная дисциплина, представлена именно этими разделами.
Физика применяет разные методы исследования, но в своей основе они имеют наблюдение, размышление и опыт (эксперимент).
Наблюдения дают основания для создания теорий, формулировок законов и выдвижения гипотез. Теории проверяют практикой. Практика же позволяет корректировать теории, законы.
Разные формы движения материи находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости. Это вызывает к жизни новые науки, которые находятся на стыке старых: биофизика, астрофизика и другие. В новых науках применяются достижения и методы, полученные ранее.
Взаимосвязь физики и медицины. Биофизика
В настоящее время произошло многогранное проникновение физических знаний, методов и приборов в медицину.
В организме человека происходят сложные процессы, однако, часть из них можно описывать при помощи физических моделей. Так процесс кровообращения можно уподобить гидродинамическому течению жидкости. Аэродинамика помогает описать дыхание человека, которое связано с газовым движением.
В организме человека, наряду с макропроцессами, существуют молекулярные процессы. Эти процессы определяют поведение макроскопических биосистем. Исследование и понимание физической сущности микропроцессов дает основу для определения состояния организма человека, влияния лекарств, природы ряда болезней.
Биофизика, самостоятельная наука, образованная на стыке физики и биологии. Она изучает физические и физико-химические процессы в живых организмах, ультраструктуру биосистем от клетки до организма в целом.
В лечебных целях еще в древние времена применяли такие физические факторы как тепло и холод.
Первым медицинским физиком можно считать Леонардо да Винчи, который исследовал механику движения тела человека.
Самым тесным образом медицина и физика стали переплетаться с конца XVIII – начала XIX веков, когда были отрыты основные законы электродинамики.
Физические методы диагностики и изучения биосистем
Законы, принципы и идеи физики лежат в основе методик диагностирования и изучения заболеваний. Большая часть медицинских приборов являются по своей сути физическими приборами:
- Давление крови, являющееся механической величиной, применяется как маркер большого числа заболеваний.
- Всем известный термометр, работает на основе процесса теплового расширения ртути.
- Процедура электрокардиографии в своей основе имеет запись биологических потенциалов, которые возникают в живых организмах. Данная запись отображает работу сердца.
- Микроскоп уже многие десятилетия используют при проведении медицинских исследований.
- Разработки в области оптоволоконной оптики позволили создать приборы, при помощи которых осуществляют исследования внутренних полостей организма.
- Спектральный анализ применяют в гигиене, биологии, фармакологии и судебной медицине.
- Диагностика с помощью рентгена стала возможной благодаря разработкам в области атомной физики.
Физические явления, применяемые в лечении
Значимое место в системе лечения занимают методы, использующие физические факторы. Приведем некоторые из них:
- Гипсовую повязку накладывают при переломах. Она служит механическим фиксатором поврежденного органа.
- Применение грелки для лечения основано на тепловом воздействии.
- Физиотерапия использует электрическое и электромагнитное действия тока.
- Для лечения применяют видимый и ультрафиолетовый свет.
- Раковые опухоли облучают рентгеновскими и гамма лучами.
Физические свойства материалов и биосистем
Для того чтобы иметь возможность использовать в медицине инструменты, протезы, перевязочные материалы, электроды и т.п. необходимо обладать сведениями о физических свойствах веществ из которых они сделаны. Так для создания протезов (зубов, клапанов, сосудов и т.д.) необходимы знания о механической прочности, поведении в отношении нагрузок, теплопроводности, электропроводности и других физических свойствах.
В некоторых случаях необходимы знания о физических свойствах биосистем с целью оценивания их способности к противостоянию внешним воздействиям.
Исследуя изменения физических свойств живых организмов, проводят диагностику некоторых заболеваний.
Окружающая среда и ее физические характеристики
Функционирование живого организма не возможно без взаимодействия с окружающей средой. Организм очень чутко реагирует на изменение таких физических параметров как температура воздуха, влажность, давление и прочее. Врач должен быть способен оценить физические свойства и характеристики внешней среды.
Воздействие внешней среды можно не только учитывать, но и использовать как метод лечения, что применяется в климатотерапии и баротерапии.
Медицинской физикой следует считать комплекс разделов прикладной физики, биофизики, рассматривающих законы физики, физические процессы и явления, их характеристики, физические модели и уравнения в применении к медицинским задачам.
Знания из области физики способствуют формированию материалистического взгляда на живой организм и процессы, которые в нем происходят.
В практической работе медицинский работник должен уметь работать с количественными показателями, например, такими как температура тела, артериальное давление, доза лекарства и т.д., это означает, что следует знать единицы их измерения и представления, их соотношения. Иметь понимание о точности проводимых измерений. Врач должен представлять каковы способы и методы обработки информации.
Общество, человек, компьютер – это системы, способные принимать и перерабатывать информацию. Такие системы являются предметом исследования кибернетики.
Медицина в настоящее время не может функционировать без разнообразной аппаратуры. Эти приборы основываются на законах физики. В курсе медицинской физики изучают устройство и принципы работы медицинских приборов.
