Физика и медицина
 Скачать 2.48 Mb.
|
|
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Ржевский технологический колледж» физика и медицина Выполнил: студент 111 группы Никитин Сергей 2022г. Содержание: I. Цель и задачи исследования. - 3 II. Введение - 4 III. Основная часть: 1. Термометр - 3 2. Тонометр - 4 3. Глюкометр - 5 4. УЗИ – аппараты - 6 5. Рентген – аппараты - 8 6. Дефибриллятор - 9 7. Рентгеновская маммография. - 10 8. ФГДС - фиброгастродуоденоскопия. - 11 9. Физкабинет. - 12 10. Томография. - 13 11. Лазер в медицине. - 14 IV. Заключение. - 15 V. Список использованной литературы и интернет – ресурсов. - 16 Исследовательский проект « физика и медицина» Цель проекта:выяснить, какое влияние оказывает физика на развитие медицины. Задачи проекта: Выявить связи между физикой и медициной; Показать значение физики в изобретении современных медицинских приборов; Знать о роли медицинской техники в профилактике и лечении различных заболеваний II. Введение. Медицина и физика – это две области, постоянно окружающие нас в жизни. Ежедневно влияние физики на развитие медицины только увеличивается, медицинская отрасль за счет этого модернизируется. Фактически каждый инструмент, используемый медиками, начиная со скальпеля и заканчивая сложнейшими установками для установления точного диагноза, функционирует или изготовлен благодаря достижениям в мире физики. Это приводит к тому, что многие болезни удается вылечить или остановить их распространение и контролировать. В своем проекте я хочу показать, как открытия в физике помогают укреплению здоровья населения на примере моего Жанакорганского района Кызылординской области, где проживает около 83 тысяч человек. При помощи современной медицинской техники наши врачи диагностируют и лечат различные заболевания моих земляков. Для того, чтобы показать, как физика связана с медициной в современном мире, рассмотрим несколько примеров. III. Основная часть Термометр Измерение температуры уже нельзя представить без такого привычного для всех прибора, как термометр. Принцип работы термометра основан на расширении жидкости при повышении температуры (жидкостный), расширении металла при повышении температуры (механический), изменении сопротивления проводника (электронный), изменению уровня светимости, спектра и иных оптических параметров (оптический), изменении давлении газа (газовый) . Тонометр   Когда-то инновацией было измерение кровяного давления. Как все происходит? На руку пациента доктор надевает манжету, что соединена с манометром, и эту манжету накачивают воздухом. 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. 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. Глюкометр. Глюкометр – прибор для измерения уровня глюкозы в органических жидкостях (кровь, ликвор и т.п.) Глюкометры используются для диагностики состояния углеводного обмена у лиц, страдающих сахарным диабетом. Сахарный диабет – болезнь, возникающая при расстройстве нормальной работы эндокринной части поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин. С помощью глюкометра определяют уровень глюкозы в крови и на основе полученных данных принимают меры для компенсации нарушений углеводного обмена.   Ежегодно во всех школах района проходят медицинские профилактические осмотры школьников. И у нас тоже проверяют уровень глюкозы в крови. УЗИ – аппараты. Ультразвук – это механические колебания, частота которых составляет более 20 000 герц. Ультразвук называют еще дробящим звуком. Ультразвуковой аппарат – первичный инструмент диагностики в медицине. Принцип работы прибора основывается на ультразвуке, который не воспринимается человеческим ухом. Упрощенно работу аппарата можно описать так: в полость исследуемого объекта посылается ультразвук, при отражении которого создается эхо. Значимость УЗИ-аппаратов невозможно переоценить, однако среди множества достоинств и плюсов есть и недостатки: обследовать методом ультразвука можно только внутренние органы брюшной полости, почек, щитовидной железы и малого таза. Различные виды ультразвука применяются для воздействия на живые организмы. В медицинской практике его использование сейчас очень популярно. Оно основывается на эффектах, которые возникают в биологических тканях тогда, когда через них проходит ультразвук. Волны вызывают колебания частиц среды, что создает своеобразный микромассаж тканей. А поглощение ультразвука ведет к их локальному нагреванию. Вместе с тем в биологических средах происходят определенные физико-химические превращения. Эти явления в случае умеренной интенсивности звука необратимых повреждений не вызывают. Они только улучшают обмен веществ, а значит, способствуют жизнедеятельности подверженного им организма. Такие явления применяются в УЗ-вой терапии. Ультразвук может применяться для нахождения и распознавания различных аномалий тканей и анатомических структур. Задача зачастую такова: существует подозрение на наличие злокачественного образования и требуется отличить его от образования доброкачественного или инфекционного. Ультразвук полезен при исследовании печени и для решения других задач, к которым относится обнаружение непроходимости и заболеваний желчных протоков, а также исследование желчного пузыря для выявления наличия в нем камней и других патологий. Кроме того, может применяться исследование цирроза и других диффузных доброкачественных заболеваний печени. В области гинекологии, главным образом при анализе яичников и матки, применение ультразвука является в течение длительного времени главным направлением, в котором оно осуществляется особенно успешно.   Зачастую здесь также нужна дифференциация доброкачественных и злокачественных образований, что требует обычно наилучшего контрастного и пространственного разрешения. Подобные заключения могут быть полезны и при исследовании множества других внутренних органов. 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. В последнее время было создано огромное количество чувствительных приборов, фиксирующих отраженные тканями организма слабые сигналы ультразвука. Вот так 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. Ультразвук также нашел свое применение и в стоматологии, где он используется для удаления зубного камня. Он позволяет быстро, бескровно и безболезненно снять налет и камень. При этом слизистая полость рта не травмируется, а "карманы" полости обеззараживаются. Вместо боли пациент испытывает ощущение теплоты. При помощи ультразвука можно смешивать различные жидкости. Например, воду и масло, формируя при этом нужную эмульсию. Так можно приготовить различные лекарственные вещества.   Рентген – аппараты. Многие аппараты, изготовленные физиками, позволяют медикам проводить 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. Рентгеновские аппараты представляют собой приборы, применяющие рентгеновское излучение для получения информации о внутренних органах и костях для исследования на предмет патологий и их последующего устранения. Излучение из аппарата посылается исключительно по трубочкам-излучателям, а сам аппарат надежно защищен корпусом из свинца, хорошо поглощающего излучение. Принцип работы основывается на подаче напряжения к пульту управления и главному трансформатору, откуда возросшее напряжение поступает к рентгеновской трубке, из которой и происходит излучение. Рентгеновские лучи, проходя через кожные покровы, в разной степени поглощаются костной и мышечной тканью, вследствие чего на снимке будут отображаться ярко-белым – кости (наибольшее поглощение лучей происходит кальцием), оттенками серого цвета – соединительные ткани, жир, мышцы, жидкость, самым темным цветом – воздух (меньше всего поглощает излучение). Специальное устройство преобразует излучение в видимое изображение, доступное для наблюдения. В некоторых случаях пациенту в исследуемый орган вводят контрастную субстанцию для большей точности диагностики.   На рентгеновских снимках можно увидеть различные переломы костей, определить, например, туберкулез и начать его своевременное лечение. Также при помощи рентгена можно увидеть дефекты в строении зубов.   Дефибриллятор Неотложная медицинская помощь при тяжелых состояниях имеет смысл там, где есть профессиональные реаниматоры. Если у человека внезапно остановилось дыхание, прекратилось сердцебиение, то, как правило, его стараются вернуть к жизни. Поможет медикам такой прибор, который имеет название «дефибриллятор». Все мы смотрим телесериалы, новости и знаем о роли данного прибора. Создатели прибора рассчитывали, какие токи должны проходить через человеческое сердце, чтобы запустить его.  Рентгеновская маммографияВ настоящее время это наиболее распространенный метод исследования молочных желез. Маммография — это рентгеновский снимок, который позволяет врачам обнаружить изменения в молочной железе женщины, начиная с ранних стадий. От стадии заболевания и размера опухоли зависит объем лечения — чем раньше выявлено заболевание, тем проще и легче его лечить. Маммография - дешевая и проверенная возможность выявить рак молочной железы на ранней стадии. Рентгеновские лучи от неподвижного источника излучения проходят через ткань, в результате специалист получает необходимое изображение молочной железы. Рентгеновская маммография используется во всех странах мира и является золотым стандартом для выявления рака молочной железы на всех стадиях, так как обладает самой высокой специфичностью — более 92 %. По данным Всемирной организации здравоохранения «за 50 лет благодаря маммографии смертность от рака молочной железы среди женщин в странах с высоким уровнем дохода, где охват скринингом превышает 70%, снизилась на 20% - 30%». Маммография обычно проводится по назначению врача, однако она может проводиться и при массовых профилактических осмотрах. Регулярное выполнение исследования не приводит к увеличению риска развития рака молочной железы. Маммография противопоказана при беременности и кормлении грудью.   ФГДС – фиброгастродуоденоскопия. 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.   Физкабинет. Кабинет физиотерапии необходим в период реабилитации после болезни, для повышения тонуса организма, при профилактике обострения болезни. Физиотерапия – совокупность методов лечения с помощью физических факторов (электрический ток, магнитное излучение, воздух, свет и др.). Физиотерапевтические процедуры оказывают на организм разностороннее воздействие, вызывая в функциональных системах организма изменения на клеточно – молекулярном уровне. В результате значительно усиливаются собственные защитные и восстановительные реакции организма, что обеспечивает выраженный и устойчивый терапевтический эффект. Обычный электрический ток также повсеместно используется медиками. Электрофорез – воздействие на организм постоянного электрического тока в сочетании с введением через кожу или слизистые оболочки разнообразных препаратов. Принцип действия основан на действии электрического поля, вызывающего разложение лекарственного препарата на заряженные частицы, движущиеся к электродам. Небольшие импульсы электрического тока узкой направленности в определенную точку позволяют избавиться от тромбов, опухолей, и при этом стимулируется приток крови. Самое главное, что при этом никого резать не нужно.  Также не могу не отметить использование новых методов лечения и диагностики при помощи лазера и томографов. 10. Томография Настоящий прорыв в диагностике произошел после создания томографов. Различают компьютерную и магнитно-резонансную томографию. Компьютерная томография (КТ) – метод послойного исследования внутреннего строения органов, основан на измерениях и последующей компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными тканями[11]. Обычно процедура компьютерной томографии назначается для уточнения диагноза после предварительного осмотра и для установления точного местоположения проблемы. Компьютерный томограф так же является рентгеновским аппаратом, однако его преимущество над последним в том, что снимки делаются под различными углами вследствие вращения рамки томографа вокруг тела пациента, а компьютерная обработка позволяет различать ткани, отличающиеся друг от друга на 0,5%, что повышает точность диагностики в 1000 раз. При КТ в подробностях различимы скелет и ткани легких, а также свежие кровотечения, что позволяет исследовать больных с травмами головы, брюшной полости, грудной клетки, а также выявить инсульт на ранней стадии. Магнитно-резонансная томография основана на взаимодействии сильного магнитного поля устройства и атомов водорода в организме. Аппарат посылает электромагнитный сигнал определенной частоты и улавливает сигнал атомов водорода, имеющих такую же частоту. Ответный сигнал регистрируется устройством. Разные ткани организма имеют разное количество атомов водорода, соответственно сигнал имеет различные характеристики. Томограф распознает сигнал и преобразует его в изображение. Проводится МРТ точно так же, как КТ, но пациент находится в тоннеле прибора практически полностью, поэтому главным ограничением в применении данного метода является клаустрофобия. Еще одно отличие от КТ – МРТ проводится без использования рентгеновского излучения, в процессе диагностики используется только магнит, который не оказывает вредного воздействия на человека, но достаточных оснований полагать, что метод полностью безопасен, пока нет, так как он достаточно молод и до конца не изучен.  Фото из интернета 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. 11. 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 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.   Фото из интернета Заключение. Людей беспокоит их личное здоровье и благополучие близких им людей. Поэтому новые болезни требуют новых методов индикации, диагностики и лечения, что подталкивает ученых физиков и связанных с физикой специалистов разрабатывать, создавать и совершенствовать приборы для нужд медицины. Достижения в области физических и технических изысканий находят широкое применение в медицинских исследованиях, позволяют создавать новые, более точные и надежные приборы и аппараты, которые спасут множество жизней. 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. А ведь самое главное богатство человека – это его здоровье. Список использованной литературы и интернет-ресурсов: 1. 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. 2. Петренко Ю. Нужна ли физика врачу? / Ю. Петренко // Наука и жизнь.– №3.– 2003. 3. Подлесникова А. Физика в медицине и её роль / А. Подлесникова // – 2016. – Режим доступа: http://fb.ru/article/242003/fizika-v-meditsine-i-ee-rol 4. Тонометр. Принцип работы / http://krasotaizdorovie.ru/articles/tonometr-princip-raboty.php 5. Термометр/Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ntes/4776/ТЕРМОМЕТР 6. УЗИ-аппараты. Принцип работы / Режим доступа: http://www.baltmedical.ru/uzi-apparaty.htm 7. Устройство и принцип работы рентгеновского аппарата / – Режим доступа: http://www.stormoff.ru/articles_565_139.html 8. Компьютерная томография / – 2017. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Компьютерная_томография 9. Аманова Е. Что может томография и кому она нужна / Е. Аманова // АиФ. Здоровье. – № 15. – 2009. – Режим доступа: http://www.aif.ru/health/life/10461 10. Электрофорез/ Режим доступа: http://www.diagnos.ru/procedures/manipulation/elektroforez_lekarstvennyj 11. Физика в медицине https://www.nastroy.net/post/fizika-v-meditsine-vliyanie-fiziki-na-razvitie-meditsinyi-izobreteniya-fizikov-ispolzuyuschiesya-v-meditsine 12. Применение ультразвука : http://fb.ru/article/204884/chto-takoe-ultrazvuk-primenenie-ultrazvuka-v-tehnike-i-meditsine 13. Стратегия «Казахстан-2050» https://www.inform.kz/ru/zdorov-e-nacii-osnova-uspeshnogo-buduschego-kazahstana_a2945840 14. Б. Кронгарт, В. Кем, Н. Койшыбаев --Физика 10 класс учебник естественно – математического направления общеобразовательных школ . Алматы «Мектеп» 2014г. |