Медицинада қолданылатын физикалық құбылыстарды зерттеу.
Қазіргі уақытта ғылымда өзінің аспаптық призмасы арқылы үйренуге болатын "таза" пәндер қалмады. Физика дегенде біз қолданбалы сипатты (химиялық, биологиялық, медициналық және т.б.) білдіреміз. Қазақстанда медициналық физика әлі бастапқы сатысында. Медицинаның осы қолданбалы саласында басқа мамандар дайындалмайды. "Медициналық физика" мамандығы бойынша мамандарды Мәскеуде (МФТИ) және Томскіде (ТМУ) дайындайды. Қазақстанда классификаторда мұндай мамандық әлі жоқ. Бірақ медициналық физиканың болашағы күмән тудырмайды. Қатерлі ісік қарапайым ЖРВИ сияқты нанороботтармен емделетін уақыт жақындап қалды.

Қазір адам ағзасында болып жатқан барлық процестерді физикалық жүйелердің модельдері арқылы сипаттауға болады. 1-суретте физикалық құбылыстар мен медицинаның өзара әрекеттесу сызбасы көрсетілген.

Сурет 1 Физикалық құбылыстар және медицина
ХХ ғасырдың екінші жартысынан басталған атом дәуірі медициналық физиканың жаңа саласын қалыптастырды, сондай-ақ осы саладағы мамандарға сұранысты арттырды. Берілген ұзындықтағы толқындардың сәулеленуін, сондай- ақ рентген және гамма- сәулеленуді, магнит өрістерін, лазерлерді және басқа физикалық құбылыстарды қолдана отырып, толқындық қасиеттерге негізделген диагностикалық құрылғылар кеңінен қолданылады.

Медициналық тексеру саласындағы ең маңыздысы медициналық зерттеулердің кең спектрін жүргізуге және оларды жүргізуге қажетті уақытты қысқартуға мүмкіндік беретін компьютерлік томографтарды құру болды.

Физика және медицина - бір- бірімен тығыз байланысты ғылымдар: физика саласындағы көптеген маңызды жаңалықтарды дәрігерлер жасады- бұл бір қарағанда ерекше болып көрінетін факт. Мысалы, 40-жылдары. XIX ғ. Ю.Р. Майер тропикте жүзу кезінде кеме дәрігері ретінде ыстық және суық климаты бар елдердің тұрғындары арасында веноздық қанның түсінің айырмашылығын анықтады. Себебі, жоғары температураға байланысты дене аз жылу шығарады, нәтижесінде артериялық қан аз тотығады және тамырларға ауысқанда бірдей қызыл болып қалады. Затты тұтыну мен жылудың пайда болуы арасында байланыс бар екендігі анықталды. Майер термодинамика Заңының I негізі ретінде "ештеңе болмайды" принципін тұжырымдады, ол жүйе мен қоршаған орта арасындағы энергия алмасуды жұмыс пен жылу түрінде қарастырады.

Жануарлар физиологтарының тәжірибелерінде көптеген электрлік құбылыстар ашылды: Л. Гальвани - итальяндық физиолог және анатомист - бақаның қаңқа бұлшықеттеріндегі тәжірибелері вольт бағанасын ойлап табумен аяқталған А. Вольт зерттеулерінің негізін қалады. Санкт-Петербург Ғылым академиясының анатомия профессоры Даниил Бернулли қан айналымы жүйесін түсіндіру үшін өзінің әйгілі теңдеулерін жазып, гидродинамиканың негізін қалаушы болды.

---

Кейбір физикалық ұғымдар адам денесінің құрылымы мен қызметін түсіну үшін негіз болып табылады. Мысалы, механиканың жалпы заңдары тұрғысынан тірек- қимыл жүйесі рычагтар жүйесі болып табылады: жамбас буыны - I рычаг, тобық буыны- II рычаг, білек - III рычаг. Бастың біркелкі орналасуы (атланто- оксипитальды артикуляция сонымен қатар I рычаг) бас сүйегінің ауырлық центріне қолданылатын ауырлық күшінің моменттері мен бұлшықет тарту күшінің теңдігіне байланысты. Осы күштердің кез- келгенінің өзгеруі бастың орналасуының өзгеруіне әкеледі. Рычагтар медициналық құралдарда да кеңінен қолданылады: әр түрлі қайшылар, қысқыштар, сым кескіштер және т.б. дәрігер жасаған кейбір манипуляциялар да рычагты жүзеге асырады (тіс дәрігері тісті жұлу кезінде күш моментін сақтау заңын қолданады).

Қан жүйесінің әртүрлі бөліктеріндегі гидростатикалық қысымның айырмашылығынан туындайтын тамырлар арқылы қанның қозғалысы (қан жоғары қысым аймағынан төмен аймаққа ауысады) гемодинамика деп аталады. Қанның тамырлар арқылы қозғалуын қамтамасыз ететін Энергия жүрек арқылы жиналады. Қанның аортаға тұрақты циклдік шығарылуы нәтижесінде қан айналымының үлкен шеңберіндегі тамырларда (130/70 мм сынап бағанасы) жоғары гидростатикалық қысым жасалады және сақталады. қан қозғалысының себебі болып табылатын). Қан қысымы- қан қысымы- адамның жүрегі қандай жылдамдықпен және күшпен жиырылатынына, бір минут ішінде қанша қан айдай алатынына, қанның өзіне және тамыр қабырғаларының қарсылығына байланысты.

Профессор В. А. Твердислов айтқандай: "Еуропада физиканы алдымен дәрігерлер жасады, ал қазіргі уақытта физика медицинаға қарыздарын береді".

Болашақ дәрігер физиканы білуі керек, өйткені физикалық заңдарға сүйену тірі ағзаның жұмысын зерттеуге, қалыпты физиологиялық және патологиялық процестерді түсіндіруге мүмкіндік береді. Адам ағзасындағы әртүрлі процестердің күрделілігі мен өзара байланысына қарамастан, олардың көпшілігі физикалық процестерге жақын.

Физика медицинаға барған сайын жеделдетілген қарқынмен енгізілуде: лазерлік хирургия, жұмсақ тіндердің ультрадыбыстық зерттеуі, магнитті- резонанстық томография, рентген, гамма- скальпельмен операциялар және т.б.

Қазіргі уақытта әртүрлі күрделілік дәрежесіндегі диагностикалық зерттеулер мен мүмкіндігінше қауіпсіз хирургиялық араласуды физиктер әзірлейтін және қызмет көрсететін заманауи техникалық құрылғыларды қолдану арқылы ғана жүргізуге болады.

---

Медициналық физика теориялық және эксперименттік, іргелі және қолданбалы физика саласындағы физикалық білімге негізделген. Бұл классикалық физика (механика, электр, жылу физикасы, оптика және т.б.), атом және ядролық физика, бөлшектер физикасы, кванттық физика, иондаушы сәулеленудің затпен әрекеттесу физикасы, дозиметрия және қорғаныс физикасы, радиациялық физика, радиациялық қауіпсіздік, электронды үдеткіштер мен ауыр ядролық бөлшектер физикасы, кванттық оптика,лазер физикасы, радиохимия, радиофизика, физикалық химия, акустика және т.б.

Медициналық мақсатта иондаушы және иондаушы емес сәулеленуді қолданумен байланысты медициналық физиканың радиациялық-физикалық бағыттарына мыналар жатады:

• 
  сәулелік терапия физикасы (иондаушы сәулеленудің генерациялайтын және жабық радионуклидті көздерін терапевтік қолдану);
  

• сәулелік диагностика физикасы (рентгендік диагностика және интервенциялық радиология үшін иондаушы сәулеленудің генерациялаушы көздерін пайдалану);

• 
  ядролық медицина физикасы (in vivo және in vitro радионуклидті диагностика, мультимодальды бейнелеу және радионуклидтік терапия үшін иондаушы сәулеленудің ашық көздерін пайдалану);
  
• 
  иондамайтын сәулелену физикасы (лазерлерді, ультрадыбысты, магниттік резонансты, гипертермияны және электромагниттік өрістерді диагностикалық және емдік қолдану);
  
• 
  радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету физикасы (пациенттердің, персоналдың, халықтың және қоршаған ортаның радиациялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету).
  

Медициналық радиациялық физика клиникалық жағдайда практикалық мәселелерді шешумен ғана емес, сонымен қатар белгілі бір іргелі және қолданбалы ғылыми мәселелерді шешеді. Сәулелік терапияда:

• 
  радиациялық терапиялық аппаратураны әзірлеу;
  
• 
  ауыр ядролық бөлшектерді емдеу әдістері мен құралдарын әзірлеу;
  
• 
  клиникалық дозиметрия аппаратурасы мен әдістемелерін әзірлеу; сәулеленуді дозиметриялық жоспарлауды жетілдіру міндеттерін шешу;
  
• 
  сәулелік терапиядағы сапа кепілдігінің деңгейін дамыту.
  

Радионуклидті диагностикада:

• 
  радионуклидтердің кеңістіктік-уақыттық таралуын өлшеу әдістері мен құралдарын әзірлеу (аспаптық, физикалық және математикалық аспектілер);
  
• 
  радиодиагностикалық зерттеулердің сапасын бағалау критерийлерін, бақылау және басқару әдістерін әзірлеу;
  
• 
  аспаптардың параметрлерін және өлшеу режимдерін оңтайландыру міндеттері;
  
• 
  математикалық кескінді өңдеу, кескінді қайта құру оларды автоматтандырылған тану;
  
• 
  радиофармацевтикалық препараттарды тасымалдау кинетикасын математикалық модельдеу.
  

---

Сәулелік диагностиканың басқа ішкі сыныптары да қарқынды дамып келеді, осыған байланысты оларды жүйелеу шартты және толық емес:

• 
  әртүрлі режимдердегі ультрадыбыстық сканерлеу, доплерография, компьютерлік ультрадыбыстық томография және параметрлік ультрадыбыстық бейнелеу, мысалы, жиілік спектрі тұрғысынан;
  
• 
  магниттік- резонанстық (МР) томография (МРТ), in vivo жергілікті магниттік - резонанстық спектроскопия (МР спектроскопиясы емес, МР спектрометриясы дұрысырақ), пациенттің денесіне парамагниттік контрастты қосылыстарды енгізумен МР ангиографиясы;
  
• 
  иондаушы емес сәулеленуді тіркейтін диагностикалық зерттеулер, соның ішінде лазерлік- оптикалық (мысалы, оптикалық когерентті томография), радиожиілік, электроимпеданс және т. б.
  

Биологиялық сынамаларды in vitro диагностикалық талдаудың жекелеген кіші сыныбында иондаушы сәулелену (альфа-, бета-, гамма - спектрометрия, рентген - флуоресцентті, рентгендік - құрылымдық, Протонды - флуоресцентті, нейтронды- активациялық және басқа да талдаулардың әртүрлі технологиялары, электрондық микроскопия және т.б.) және иондамайтын сәулелену (атомдық- күштік микроскопия технологиялары) көздері бар технологиялар пайдаланылады, лазерлік - акустикалық, химилюминесцентті, плазмалық индукцияланған, ЭПР- және басқа да талдаулар).

Ғылымды жаңғырту кезеңінде және ғылыми-техникалық прогресс кезеңінде физикалық процестерді зерттеусіз медицина қызметкеріне күрделі диагностикалық жабдықтың (МРТ, КТ, ультрадыбыстық және т.б.) жұмыс істеу принциптерін түсіну қиын. Медицина саласы қызметкерлерінің сауалнамасы мектептің қабырғасында физиканы зерттеуде басты назар «Электр», «Гидродинамика» және «Гравитация» тақырыптарын зерттеуге аударылуы керек екенін көрсетті.

Медицинадағы физикалық құбылыстардың рөлі өте зор- физиканың барлық негізгі заңдары тіріге қолданылады. Механика биомеханикаға ауысады (бұлшықеттің жиырылуы), қан тамырларының қозғалысы (гемодинамика), тірі жасушаларда (кардиомиоциттер мен нейрондар) электр энергиясын өндіру және өткізу. Физик ғалымдардың тұжырымдарының арқасында тірі ағзадағы көптеген процестерді түсінуге және диагностика мен емдеудің жаңа әдістерін жасауға болады. Физикалық және техникалық зерттеулердегі жетістіктер медициналық зерттеулерде кеңінен қолданылады, көптеген адамдардың өмірін сақтап қалатын жаңа, дәлірек және сенімді құрылғылар мен аппараттар жасауға мүмкіндік береді.

---

Физика емдеу мен диагностиканың барлық физикалық әдістерінің теориялық негізі болып табылады, медицина қызметкерлерін емдік мақсатта қолданылатын аппаратураны құру принциптерін білумен қаруландырады. Бұл білім қазіргі заманғы медициналық техниканың барлық кешенін техникалық сауатты пайдалану үшін қажет.

Осылайша, физиканың медицина үшін маңызы үш жағдайға байланысты:

1) физика биологиялық процестерді дұрыс түсінуге негіз жасайды;

2) ол қазіргі заманғы медициналық техниканың теориялық базасы болып табылады;

3) клиникалық диагностика мен емдеудің физикалық әдістерін, сондай- ақ күрделі биологиялық жүйелерді зерттеуді білумен қаруландырады.

Физиканың белгілі бір заңдары қолданылмайтын медицинаның мұндай саласын көрсету қиын. Физиканы қолдануға тікелей негізделген көптеген медициналық мамандықтар бар: радиология, рентгенология, офтальмология, физиотерапия және медицина ғылымының көптеген басқа салалары. Жаңа аурулар индикацияның, диагностиканың және емдеудің жаңа әдістерін қажет етеді, бұл физика ғалымдарын және физикамен байланысты мамандарды медицина қажеттіліктеріне арналған құрылғыларды әзірлеуге, жасауға және жетілдіруге итермелейді.

Осылайша, физика мен медицинаның бірлесіп және екеуінің де қажеттіліктерінің әсерінен дамығанын білу тек осы ғылымдармен байланысты адамдар үшін ғана емес, сонымен бірге олардың көкжиегін кеңейтуді қалайтындар үшін де қажет.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. 
   Подколзина В. А. Медицинская физика/ В. А. Подколзина – Москва: ЭКСМО, 2007.
   
2. 
   Петренко Ю. Нужна ли физика врачу? / Ю. Петренко // Наука и жизнь. – №3.– 2003.
   
3. 
   Смолова А. А. Значение физики в медицине / А. А. Смолова, И. В. Щербакова // Студенческая наука XXI века: материалы XII Междунар. студенч. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 25 янв. 2017 г.) / — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2017. — № 1 (12). — С. 55–57.
   
4. 
   Физика в медицине. https://www.nastroy.net/post/fizika-v-meditsine-vliyanie-fiziki-na-razvitie-meditsinyi-izobreteniya-fizikov-ispolzuyuschiesya-v-meditsine
   
5. 
   Хабибулина О. Л. Роль физики в медицинском образовании// Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 4-1. – С. 302-304;
   

---

Смотрите также файлы

• Доклад, презентация Требования к структуре и оформлению.doc

• Лабораторная работа 3 09 Проверка закона Ома для цепей переменного тока.doc

• Архитектура компьютера 19551965 Транзисторы (второе поколение).docx

• Реферат по литературе на тему "жизнь, творчество, личность в. В. Маяковского".docx

• Правила Нормы постановки ударения акцентологические произношения орфоэпические употребления слов лексические.docx