Fizikanın tibbdə tətbiqi
Fizika çox vaxt gündəlik həyatdan uzaq və mürəkkəb düsturlarla sinonim olan bir elm kimi qəbul edilir. Lakin tibbdə fizika həkimlərə xəstəlikləri daha dəqiq diaqnoz qoymağa, daha təhlükəsiz terapiyalar aparmağa və getdikcə daha mürəkkəb səhiyyə texnologiyaları inkişaf etdirməyə imkan verən əsas təməldir. Rentgen və MRT kimi görüntüləmə vasitələrindən tutmuş xərçəng üçün şüa terapiyasına qədər hər şey fizika prinsipləri üzərində işləyir. Bu məqalədə fizikanın tibbdə müxtəlif tətbiqləri, o cümlədən diaqnostika, terapiya, xəstə monitorinqi və tibbi cihazların hazırlanması müzakirə olunur.
1. Fizika və Tibbi Görüntüləmə
Fizikanın tibbə ən böyük töhfələrindən biri tibbi görüntüləmə texnologiyasıdır - bu texnologiya tibb mütəxəssislərinə əməliyyat olmadan bədəndəki vəziyyəti "görməyə" imkan verir.
a. Rentgen və KT müayinələri
Rentgen şüaları, yəni rentgen şüalarından istifadə edir elektromaqnit dalğaları Bədən toxumasına nüfuz edə bilən yüksək enerjili rentgen şüaları. Sümüklər kimi yüksək sıxlıqlı sahələr daha çox rentgen şüalarını udur və bu da onların görüntüdə daha parlaq görünməsinə səbəb olur. İştirak edən fiziki prinsiplərə zəifləmə (intensivliyin zəifləməsi) və şüalanmanın maddə ilə qarşılıqlı təsiri daxildir.
KT müayinəsi (Kompüter Tomoqrafiyası) bədənin en kəsikli görüntülərini (dilimlərini) əldə edən rentgen şüalarının inkişafıdır. Bu cihaz rentgen mənbəyini xəstənin ətrafında fırladır və kompüter rekonstruksiya alqoritmindən istifadə edərək radiasiya udma məlumatlarını emal edir. KT müayinəsi ilə həkimlər şişləri, daxili qanaxmaları və hətta orqan xəstəliklərini standart rentgen müayinəsindən daha ətraflı şəkildə aşkar edə bilərlər.
b. Ultrasəs müayinəsi (USM)
Ultrasəs müayinəsində yüksək tezlikli səs dalğaları (ultrasəs) istifadə olunur. Bu dalğalar bədənə yayılır və sonra müxtəlif toxumalar arasındakı sərhədlərə dəydikdə geri əks olunur (əks-səda verir). Bu əkslər ötürücü tərəfindən tutulur və görüntülərə çevrilir.
Dalğa fizikası burada əsas rol oynayır: əks olunma, sınma və akustik impedans kimi anlayışlar görüntü keyfiyyətini müəyyən edir. Ultrasəs müayinəsi nisbətən təhlükəsiz olduğuna görə (ionlaşdırıcı şüalanmadan istifadə etmir) və dölün inkişafını izləmək, qarın orqanlarını müayinə etmək və Doppler ultrasəs müayinəsi istifadə edərək qan axınını izləmək üçün istifadə edilə biləcəyi üçün çox populyardır.
c. MRT (Maqnit Rezonans Görüntüləmə)
MRT istifadə edir maqnit sahəsi güclü və radio dalğaları yumşaq toxumaların yüksək kontrastlı görüntülərini yaratmaq üçün istifadə olunur. Prinsip, su və bədən yağı ilə zəngin olan nüvələrin, xüsusən də hidrogen atomlarının maqnit rezonansı ilə əlaqədardır. maqnit sahəsi, protonun istiqaməti dəyişir. Radio dalğaları sonra istiqaməti "pozmaq" üçün tətbiq olunur və orijinal vəziyyətinə qayıtdıqda, protonlar görüntüyə çevrilən bir siqnal yayırlar.
MRT-nin üstünlüyü beyin, sinirlər, bağlar və əzələlər kimi yumşaq toxumaların yüksək detallı görüntüsüdür. Klinik praktikada MRT insult, beyin şişləri, onurğa beyni zədələnmələri və bir çox digər xəstəliklərin diaqnozunda kömək edir.
d. PET və SPECT (Nüvə Görüntüləmə)
PET (Pozitron Emissiya Tomoqrafiyası) və SPECT (Tək Foton Emissiya Kompüterli Tomoqrafiyası) radioizotoplardan istifadə edən nüvə görüntüləmə üsullarıdır. Xəstəyə radiasiya yayan bir izləyici verilir və detektor metabolik aktivliyi və ya qan perfuziyasını xəritələşdirmək üçün siqnalı tutur. Bu üsullar xərçəngin aşkarlanması, ürək funksiyasının qiymətləndirilməsi və nevroloji xəstəliklərin diaqnozu üçün vacibdir.
2. Terapiya və Tibbdə Fizika
Diaqnozdan başqa, fizika terapiya üçün də, xüsusən də xərçəng müalicəsində, müasir cərrahiyyədə və reabilitasiyada istifadə olunur.
a. Radioterapiya
Radioterapiya xərçəng hüceyrələrini məhv etmək üçün ionlaşdırıcı şüalanmadan (məsələn, qamma şüaları və ya yüksək enerjili rentgen şüaları) istifadə edir. Fiziki prinsip radiasiya enerjisinin toxumaya ötürülməsini əhatə edir ki, bu da hüceyrələrin DNT-sinə zərər verə və onların bölünməsinin qarşısını ala bilər.
Müasir radioterapiyada, ətrafdakı sağlam toxumaları qoruyarkən şişin maksimum doza almasını təmin etmək üçün şüalanma dozası və enerji paylanması anlayışları çox vacibdir. İntensivlik Modulyasiyalı Radiasiya Terapiyası (IMRT) və proton terapiyası kimi üsullar daha dəqiq hədəfləmə üçün mürəkkəb fizikadan istifadə edir.
b. Tibbdə lazerlər
Lazer, kiçik bir sahəyə fokuslana bilən müəyyən bir dalğa uzunluğuna malik koherent işıq şüasıdır. Tibbdə lazerlər göz əməliyyatı (LASIK), anormal toxumaların çıxarılması, dermatoloji prosedurlar (məsələn, döymə və ya zədələnmənin çıxarılması) və hətta laxtalanma yolu ilə qanaxmanın dayandırılması üçün istifadə olunur.
Optik fizika dalğa uzunluğunun, intensivliyin və lazerin bədən toxuması ilə qarşılıqlı təsirinin (udma, səpələnmə və istilik effektləri ) tənzimlənməsində rol oynayır .
c. Terapevtik Şok Dalğaları və Ultrasəs
ESWL (Ekstrakorporal Şok Dalğası Litotripsiyası) texnologiyası böyrək daşlarını kiçik parçalara parçalamaq üçün şok dalğalarından istifadə edir və bu da onların sidik vasitəsilə asanlıqla keçməsinə imkan verir. Terapevtik ultrasəs həmçinin fizioterapiyada qan axınını artırmaq, ağrıları azaltmaq və mikro-istilik və mexaniki stimullaşdırma yolu ilə toxumaların sağalmasını sürətləndirmək üçün istifadə olunur.
3. Klinik Monitorinq və Diaqnostika Vasitələrində Fizika
Müalicə otağında istifadə olunan bir çox alət, xüsusən də elektrik, maqnetizm və maye mexanikası kimi fizika anlayışlarına əsaslanır.
a. Elektrokardioqram (EKQ) və Elektroensefaloqram (EEG)
EKQ ürəyin elektrik fəaliyyətini dəriyə bərkidilmiş elektrodlar vasitəsilə ölçür. Bu elektrik siqnalları ürək ritmini, keçiricilik pozğunluqlarının mövcudluğunu və ya infarkt əlamətlərini göstərir. EEG oxşar prinsip üzərində işləyir, lakin epilepsiya, yuxu pozğunluqları və müəyyən nevroloji vəziyyətləri diaqnoz etmək üçün beynin elektrik fəaliyyətini ölçür.
b. Nəbz oksimetri
Puls oksimetri işığın udulması prinsipindən (fotometriya) istifadə edərək qanın oksigen doymasını ölçür. Cihaz barmaq ucundan qırmızı və infraqırmızı işıq yayır və sensor oksigenli və deoksigenləşdirilmiş hemoglobin tərəfindən nə qədər işığın udulduğunu aşkarlayır. Bu fərqdən cihaz oksigen doyma faizini tez və qeyri-invaziv şəkildə hesablayır.
c. Qan təzyiqi və maye mexanikası
Tenziometr ilə qan təzyiqinin ölçülməsi ilə sıx bağlıdır qaralama maye təzyiqi və axını. Əslində, damarlarda - laminar və ya turbulent olsun - qan axınının anlaşılması əl ilə ölçmələr zamanı eşidilən Korotkov səslərini izah etməyə kömək edir. Bu fiziki prinsip həmçinin kateterlərin, stentlərin və ürək nasosları kimi qan dövranı vasitələrinin dizaynında da tətbiq olunur.
4. Biomekanika və Tibbi Mühəndislik
Fizika biomekanika vasitəsilə insan hərəkətinin başa düşülməsində də rol oynayır. Bu sahə qüvvələri, fırlanma momentlərini və oynaq hərəkətini təhlil etmək üçün klassik mexanikanı anatomiya ilə birləşdirir.
Məsələn, ortopediyada sümüklərə və oynaqlara qüvvələrin hesablanması diz və ya kalça protezləri kimi implantların dizaynı üçün vacibdir. Reabilitasiyada biomekanika fizioterapevtlərə zədə və ya insultdan sonra xəstənin yeriş modellərini qiymətləndirməyə, müvafiq məşqləri müəyyən etməyə və rahatlıq və səmərəlilik üçün protezlər və ortopedlər kimi köməkçi cihazlar dizayn etməyə kömək edir.
Bundan əlavə, cərrahi robototexnika və gəzinti terapiyası üçün ekzoskeletlər kimi texnologiyaların inkişafı da hərəkət, tarazlıq, sensorlar və idarəetmə fizikasından çox asılıdır.
5. Radiasiya Təhlükəsizliyi və Tibbi Fiziklərin Rolü
Tibbdə radiasiyanın artan istifadəsi ilə təhlükəsizlik çox vacib hala gəldi. Tibb fizikləri burada əsas rol oynayırlar. Onlar radiologiya avadanlıqlarının standartlara uyğun işləməsini təmin etmək, radiasiya dozalarını ölçmək və yoxlamaq, cihazları kalibrləmək və xəstələr və tibb işçiləri üçün təhlükəsizlik prosedurlarını hazırlamaqdan məsuldurlar.
Məruz qalma müddəti, radiasiya mənbəyindən məsafə və ekranlamanın istifadəsi kimi anlayışlar radiasiyadan qorunmanın əsas prinsipləridir . Doza hesablamalarında kiçik səhvlər ciddi nəticələrə səbəb ola bilər və bu da elmi dəqiqliyi əsas təhlükəsizlik amilinə çevirir.
Bağlanır
Fizikanın tibbdə tətbiqləri genişdir və texnoloji irəliləyişlərlə birlikdə genişlənməyə davam edir. Fizika həkimlərə əməliyyat olmadan daxili orqanları görməyə, xərçəngi ölçülmüş şüalanma ilə müalicə etməyə, dəqiq lazer əməliyyatı aparmağa və elektron cihazlar vasitəsilə xəstələrin vəziyyətini real vaxt rejimində izləməyə imkan verir. Fizika sadəcə düsturlardan daha çox, fundamental elm və klinik təcrübə arasında körpü yaradır və həyatları xilas edir.
Fizika və tibb arasındakı sıx əlaqəni anlayaraq, gələcəkdə daha effektiv, təhlükəsiz və innovativ səhiyyə xidmətləri yaratmaqda alimlər, mühəndislər, tibb fizikləri və səhiyyə işçiləri arasında əməkdaşlığın nə qədər vacib olduğunu anlaya bilərik.
