Сочинение на тему физика и медицина

11 вариантов

1. Эссе
   «Физика в медицине»
   Автор: ученица 10 «А» класса
   МБОУ «СОШ №14»
   имени А.М. Мамонова
   г. Старый Оскол
   Краевская Екатерина Николаевна.
   Руководитель работы:
   учитель физики
   Попова Людмила Леонасовна.
   Старый Оскол 2011 г
   Физика в медицине
   «Нет стремления более естественного,
   чем стремление к знанию».
   М. Монтень
   Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина «физика» сохранилось до конца           17 века. МЕДИЦИНА [латинское medicina (ars) — врачебная, лечебная (наука и искусство)] – область науки и практическая деятельность, направленные на сохранение и укрепление здоровья людей, предупреждение и лечение болезней. Вершиной врачебного искусства в древнем мире была деятельность Гиппократа. Анатомо-физиологические открытия А. Везалия, У. Гарвея, труды Парацельса, клиническая деятельность А. Паре и Т. Сиденхема способствовали становлению медицины на основе опытного знания.
   Физика и медицина… Наука о явлениях природы и наука о болезнях человека, их лечении и предупреждении… В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы ни применялись физические знания и приборы.
   Использование достижений физики в лечении заболеваний:
   Становление научной медицины было бы невозможно без достижений в области естествознания и техники, методов объективного исследования больного и способов лечения.
   В процессе развития медицина дифференцировалась на ряд самостоятельных отраслей.
   В терапии, хирургии и др. областях медицины широко используются достижения физической науки и техники.
   Физика помогает диагностике заболеваний.
   В диагностике заболеваний широко применяются рентгеновские лучи, ультразвуковое обследование, иридодиагностика, радиодиагностика.
   Рентгенология – область медицины, изучающая применение рентгеновского излучения для исследования строения и функций органов и систем и диагностики заболеваний. Рентгеновские лучи открыл немецкий физик Вильгельм Рентген (1845 – 1923).
   Рентгеновские лучи.
   Рентгеновские лучи – не видимое глазом электромагнитное излучение.
   Проникают через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. Рентгеновские лучи применяют в рентгеновском структурном анализе, медицине и др.
   Проникая сквозь мягкие ткани, рентгеновские лучи высвечивают кости скелета и внутренние органы. На снимках, получаемых с помощью рентгеновской аппаратуры, можно выявить болезнь на ранних стадиях и примять необходимые меры. Однако нужно считаться с тем, что любое облучение безопасно лишь в определённых дозах – недаром работа в рентгеновском кабинете считается вредной для здоровья.
   Помимо рентгена, сегодня применяют такие методы диагностики:
   Ультразвуковое обследование (исследование, когда высокочастотный звуковой луч прощупывает наш организм, словно эхолот – морское дно, и создаёт его «карту», отмечая все отклонения от нормы).
   Ультразвук.
   Ультразвук – не слышимые человеческим ухом упругие волны.
   Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин.
   Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи и других процессов и в медицине — для диагностики и лечения.
   В настоящее время лечение ультразвуковыми колебаниями получили очень большое распространение. Используется, в основном, ультразвук частотой от 22 – 44 кГц и от 800 кГц до 3 МГц. Глубина проникновения ультразвука в ткани при ультразвуковой терапии составляет от 20 до 50 мм, при этом ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие, под его влиянием активизируются обменные процессы и реакции иммунитета. Ультразвук используемых в терапии характеристик обладает выраженным обезболивающим, спазмолитическим, противовоспалительным, противоаллергическим и общетонизирующим действием, он стимулирует крово- и лимфообращение, как уже было сказано, процессы регенерации; улучшает трофику тканей. Благодаря этому ультразвуковая терапия нашла широкое применение в клинике внутренних болезней, в артрологии, дерматологии, отоларингологии и др.
   Специальными приборами ультразвук можно сфокусировать и точно направить на небольшой участок ткани – например, на опухоль. Под действием сфокусированного луча высокой интенсивности, местно, клетки нагреваются до температуры 42°C. Раковые клетки начинают гибнуть при повышении температуры, и рост опухоли замедляется.
   Иридодиагностика – метод распознавания болезней человека путем осмотра радужной оболочки глаза. Основана на представлении о том, что некоторые заболевания внутренних органов сопровождаются характерными внешними изменениями определенных участков радужной оболочки.
   Радиодиагностика. Основана на использовании радиоактивных изотопов. Например, для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы применяют радиоактивные изотопы йода.
   Лазер как физический прибор. Лазер (оптический квантовый генератор)— усиление света в результате вынужденного излучения, источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии. Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (в физике, химии, биологии и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (лазерная технология).
   Использование лазеров в  хирургии:
   С их помощью выполняются сложнейшие операции на мозге.
   Лазер используют  в онкологи. Мощный лазерный пучок соответствующего диаметра уничтожает злокачественную опухоль.
   Мощными лазерными импульсами «приваривают» отслоившуюся сетчатку и выполняют другие офтальмологические операции.
   Плазменный скальпель.
   Кровотечение – неприятная помеха при операциях, так как оно ухудшает обзор операционного поля и может привести к обескровливанию организма.
   В помощь хирургу были созданы миниатюрные генераторы высокотемпературной плазмы.
   Плазменный скальпель рассекает ткань, кости без крови. Раны после операции заживают быстрее.
   В медицине широко применяются приборы и аппараты, способные временно заменить органы человека. Например, в настоящее время медики используют аппараты искусственного кровообращения. Искусственное кровообращение – временное выключение сердца из кровообращения и осуществление циркуляции крови в организме с помощью аппарата искусственного кровообращения (АИК).
   Итак, мы убедились, что физика имеет важное значения для медицины, а, следовательно, и для здоровья человека. Поэтому нужно изучать физику, способствовать её развитию.

2. ЯГМА
   Медицинская
   физика
   Лечебный
   факультет
   1
   курс
   1
   семестр
   1
   поток
   Лекция
   № 2
   «Медицинская
   физика»
   Составил:
   Бабенко Н.И.
   2010
   г.
   Физика.
   
   Фи?зика
   (от др.-греч. «природа») —наука, изучающая
   наиболее общие фундаментальные
   закономерности материального мира.
   Законы физики лежат в основе всего
   естествознания.
   Термин
   «физика» впервые появился в сочинениях
   одного из величайших мыслителей древности
   — Аристотеля, жившего в IV
   веке до нашей эры. Первоначально термины
   «физика» и «философия» были синонимичны,
   поскольку обе дисциплины пытаются
   объяснить законы функционирования
   Вселенной. Однако в результате научной
   революции XVI
   века физика выделилась в отдельное
   научное направление.
   В
   русский язык слово «физика» было введено
   Михаилом Васильевичем Ломоносовым.
   Первый отечественный учебник по физике
   под названием «Краткое начертание
   физики» был написан первым русским
   академиком Страховым.
   Значение
   физики чрезвычайно велико. Научно-технический
   прогресс обязан своим развитием
   фундаментальным открытиям в области
   физики. Так исследования в области
   электромагнетизма привели к появлению
   телефонов, открытия в термодинамике
   позволили создать автомобиль, развитие
   электроники привело к появлению
   компьютеров. Всё то, что отличает
   современное общество от общества прошлых
   веков, появилось в результате применения
   на практике физических законов.
   Современная
   физика, как и любая другая наука, состоит
   из двух резко различающихся частей:
   проблем современной физики и достижений
   современной физики. Как только проблема
   разрешена, рассматривается возможность
   её практического использования. Несмотря
   на огромный объём накопленных знаний,
   современная физика ещё очень далека от
   того, чтобы объяснить все явления
   природы, потому что новые исследования
   постоянно находят новые загадки и
   обнаруживают явления, для объяснения
   которых требуются новые физические
   теории. Из достижений современной физики
   в качестве примеров можно привести:
   Лазеры
   – изобретение в квантовой электронике
   ( раздел физики );
   Компьютеры,
   сотовая связь, цифровое телевидение
   – микроэлектроника ( прикладная физика
   ).
   Физику
   называют «фундаментальной наукой»,
   поскольку другие естественные науки
   (биология, геология, химия и др.) описывают
   только некоторый класс материальных
   систем, подчиняющихся законам физики.
   Медицина.
   Медицина
   – это область научной и практической
   деятельности, которая направлена на
   исследование в организме человека
   нормальных процессов, патологий и
   заболеваний. Цель медицины: сохранение
   и восстановление здоровья. Медицина
   разделяется на теоретическую и
   практическую медицину. Теоретическая
   медицина занимается обобщением знаний,
   полученных при изучении человеческого
   организма, его функционировании в
   нормальном, патологическом и болезненном
   состоянии. Практическая медицина (
   медицинская практика ) занимается
   применением на практике накопленных
   медицинских знаний с целью профилактики
   и лечения заболеваний.

   Медицинская физика.

   Медицинская
   физика – прикладная наука, которая
   занимается разработкой и применением
   физических приборов, лечебно-диагностических
   аппаратов для профилактики, диагностики
   и лечения заболеваний. Разработчики
   медицинского оборудования непосредственно
   участвуют в лечебно-диагностическом
   процессе, совмещая как физические так
   и медицинские знания, и разделяют с
   врачом ответственность за пациента.
   Развитие
   медицины и физики всегда были тесно
   переплетены между собой, причем именно
   медицина использовала физику для своих
   практических целей.
   Первым
   биофизиком в полном смысле этого слова
   можно назвать ученого-энциклопедиста
   Леонардо да Винчи. Он занимался
   биомеханикой: механикой перемещения
   человеческого тела.
   Медицинская
   физика имеет много прикладных подразделов:
   радиационная физика, клиническая
   физика, онкологическая физика,
   терапевтическая физика, диагностическая
   физика. Очень близка к медицинской
   физике биологическая физика ( биофизика
   ).
   Биофизика
   – наука, изучающая физические процессы
   и явления в живых системах как автономно,
   так и при различных внешних воздействиях.
   В
   данном курсе лекций рассматриваются
   те разделы медицинской физики, с которыми
   вы можете столкнуться в любой современной
   больнице или поликлинике.
   Цели
   и задачи курса медицинской и биологической
   физики (
   в скобках приведен пример для данного
   пункта ):
   Знакомство
   с физическими и биофизическими
   механизмами, происходящими в тканях,
   органах и системах человеческого
   организма.
   (
   Работа сердца и сердечно-сосудистой
   системы, состав и физические характеристики
   крови ).
   Рассмотрение
   физических основ методов диагностики
   и лечения.
   (
   Принцип измерения давления по методу
   Короткова).
   Познакомиться
   с физическими принципами работы
   медицинской аппаратуры.
   (
   Аппарат для гальванизации ).
   Изучить
   влияние внешних факторов на организм
   человека.
   (
   Солнце, холодная вода, аэроионы ).

   4. Применение физики в медицине.

   В
   своей основе как физика, так и медицина
   — экспериментальные науки: все их
   законы и теории основываются и опираются
   на опытные данные. Если конкретный
   физический закон, справедливый для
   неживой природы, может быть верен и для
   живого организма, то этот факт можно
   использовать для целей медицинской
   физики.

   4.1. Применение ультразвука.

   Приготовление
   эмульсий.
   Широко
   применяется ультразвук для приготовления
   однородных смесей (гомогенизация). Еще
   в 1927 году было обнаружено, что если две
   несмешивающиеся жидкости (например,
   масло и воду) слить в одну мензурку и
   подвергнуть облучению ультразвуком,
   то в мензурке образуется эмульсия, то
   есть мелкая взвесь масла в воде. Подобные
   эмульсии играют большую роль в
   промышленности: это лаки, краски,
   фармацевтические изделия, косметика.
   Ультразвуковая
   стерилизация.
   Бактерицидное
   действие ультразвука ( способность
   ультразвука разрывать оболочки клеток
   ) нашло применение в стерилизации
   питьевой воды, медицинской посуды и
   инструментов.

3. Для чего нужна физика в медицине, уже ясно, ведь именно физика способствует появлению инновационных методик лечения в медицине. Когда-то инновацией было измерение кровяного давления. Как все происходит? На правую руку пациента доктор надевает манжету, что соединена с манометром, и эту манжету накачивают воздухом. К артерии прикладывается фонендоскоп, и при постепенном понижении давления в манжете прослушиваются удары звуков в фонендоскопе. Значение давления, при котором удары начинаются, называют верхним, а значение, при котором звуки прекращаются, – нижним. 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.
   Вначале доктор накачивает воздух в манжету до уровня, что превышает верхнее давление. 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.

   Мысли можно «увидеть»?

   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.

   Все для людей

   Людей беспокоит их личное здоровье и благополучие близких им людей. 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. Помочь человеку разобраться в устройстве приборов и их работе может школьная физика. В медицине она функционирует по тем же законам, что и в жизни.
   Физика и медицина связаны между собой прочными узами, которые не разрушить.

4. Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя школа №5 с углублённым изучением химии и биологии города Старая Русса Новгородской области.
   Учебная работа в рамках Менделеевских чтений.
   Тема: «Физика в медицине».
   Выполнила: Абрамова Ульяна ученица 9А класса
   Руководитель: Куракова Надежда Александровна
   Г. Старая Русса
   2018г
   СОДЕРЖАНИЕ
   Введение.                                                                                                стр. 3
   Общее представление.                                                                           стр. 4
   Физика   в медицине.                                                                             стр. 5
   Использование достижений физики в лечении заболеваний.           стр. 6
   Рентгеновские лучи.                                                                              стр. 7
   Ультразвуковое обследование.                                                             стр. 8
   Иридодиагностика.                                                                                стр. 9
   Радиодиагностика .                                                                                стр. 9
   Лазер как физический прибор.                                                              стр.9
   Плазменный скальпель.                                                                     стр. 10
   Аппарат искусственного кровообращения                                      стр. 10
   Физиотерапия.                                                                                    стр. 11
   Заключение.                                                                                         стр. 12
   Используемые источники.                                                                  стр. 13
   Введение.
   Медицина и физика – это две структуры, которые окружают нас в повседневной жизни. С каждым днем медицина за счет физики модернизируется, благодаря чему все больше людей могут избавиться от болезней.
   Цель работы: изложить основные идеи и познакомить с существующим разнообразием, связанным с использованием физики в медицине.
   Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:
   Провести анализ литературы для изучения проблемы.
   Выяснить, что такое физика и медицина?
   Выяснить как применяются знания физики в медицине.
   Выяснить какие приборы помогают в медицине.
   Доказать, что при помощи  знания физики в медицине, медицина стала намного успешней.
   Актуальность темы: заключается в том, чтобы выяснить какое значение имеет физика в медицине и как они связаны с сегодняшним прогрессом.
   Общее представление.
   Физика (от др.-греч. «природа») —наука, изучающая наиболее общие фундаментальные закономерности материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.
   Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры.
   Медицина [латинское medicina (ars) — врачебная, лечебная (наука и искусство)] – область науки и практическая деятельность, направленные на сохранение и укрепление здоровья людей, предупреждение и лечение болезней.
   Физика в медицине.
   В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы не применялись физические приборы. Такие как:
   Наркозно-реанимационная аппаратура
   Хирургическое оборудование:
   Электрохирургические аппараты
   Лазерные хирургические аппараты
   Светильники бестеневые хирургические
   Терапевтическое оборудование
   Ингаляторы
   Микроволновая терапия
   Высокочастотная терапия
   Ударно-волновая терапия
   Низкочастотная терапия
   Многофункциональные аппараты для физиотерапии
   Ультразвуковая терапия
   Магнитотерапия
   Лазерная терапия
   Бактерицидные облучатели и тд.
   Использование достижений физики в лечении заболеваний.
   Становление научной медицины было бы невозможно без достижений в области естествознания и техники, методов объективного исследования больного и способов лечения.
   В процессе развития медицина дифференцировалась на ряд самостоятельных отраслей.
   В терапии, хирургии и др. областях медицины широко используются достижения физической науки и техники. Физика помогает диагностике заболеваний.
   Рентгеновские лучи.
   Рентгеновские лучи – не видимое глазом электромагнитное излучение.
   Рентгенология – область медицины, изучающая применение рентгеновского излучения для исследования строения и функций органов и систем и диагностики заболеваний.
   Рентгеновские лучи открыл немецкий физик Вильгельм Рентген (1845 – 1923).
   Проникая сквозь мягкие ткани, рентгеновские лучи высвечивают кости скелета и внутренние органы. На снимках, получаемых с помощью рентгеновской аппаратуры, можно выявить болезнь на ранних стадиях и принять необходимые меры.
   Однако нужно считаться с тем, что любое облучение безопасно лишь в определённых дозах – недаром работа в рентгеновском кабинете считается вредной для здоровья.
   Так выглядит рентгеновское исследование органов человека.
   Ультразвуковое обследование.
   Ультразвуковое обследование – исследование, когда высокочастотный звуковой луч прощупывает наш организм, словно эхолот – морское дно, и создаёт его «карту», отмечая все отклонения от нормы.
   Ультразвук – не слышимые человеческим ухом упругие волны.
   Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин.
   Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи и других процессов и в медицине — для диагностики и лечения.
   Иридодиагностика.
   Метод распознавания болезней человека путем осмотра радужной оболочки глаза. Основана на представлении о том, что некоторые заболевания внутренних органов сопровождаются характерными внешними изменениями определенных участков радужной оболочки.
   Радиодиагностика.
   Основана на использовании радиоактивных изотопов. Например, для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы применяют радиоактивные изотопы йода.
   Лазер как физический прибор.
   Лазер (оптический квантовый генератор) –  усиление света в результате вынужденного излучения, источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии.
   Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (в физике, химии, биологии и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (лазерная технология).
   Плазменный скальпель.
   Кровотечение – неприятная помеха при операциях, так как оно ухудшает обзор операционного поля и может привести к обескровливанию организма.
   В помощь хирургу были созданы миниатюрные генераторы высокотемпературной плазмы.
   Плазменный скальпель рассекает ткань, кости без крови. Раны после операции заживают быстрее.
   Аппараты искусственного кровообращения.
   В медицине широко применяются приборы и аппараты, способные заменить на время органы человека. В настоящее время медики используют:
   Аппараты искусственного кровообращения Искусственное кровообращение – временное выключение сердца из кровообращения и осуществление циркуляции крови в организме с помощью аппарата искусственного кровообращения (АИК).
   Физиотерапия.
   Это область клинической медицины, изучающая лечебное действие естественных и искусственно созданных природных факторов на организм человека.
   Физиотерапия является одним из старейших лечебных и профилактических направлений медицины, которое включает в себя множество разделов. Среди самых крупных разделов физиотерапии можно отметить:
   лечение с помощью лазеротерапии, низкочастотной лазерной терапии,
   диадинамотерапии,
   амплипульстерапии в офтальмологии,
   транскраниальной и трансвертебральной микрополяризации,
   миостимуляции,
   теплового излучения и других различных механических воздействий,
   криотерапии
   Каждый из этих разделов включает ряд обособленных, или комплексных лечебных методов, основанных на использовании того или иного физического фактора.
   Заключение.
   Физика в медицине, как и в любой другой науке, играет важную роль. Потенциал всех физический знаний лёг в основу создания различных приборов, которые в наше время  широко применяются в медицине. При помощи этих знаний медицина вышла на новый уровень.  Физические приборы  намного упростили исследование и терапию заболеваний.
   Используемые источники.
   http://www.studfiles.ru/preview/6199470/
   https://www.kakprosto.ru/kak-830972-kakoe-primenenie-fiziki-v-medicine
   https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%B5
   https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BB%D1%8C%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B2%D1%83%D0%BA
   https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%8F
   http://fb.ru/article/242003/fizika-v-meditsine-i-ee-rol

5. Дата создания: 2014/04/01
   Автор: Мусташенко Иван
   «Все своё ношу с собой» – сказал греческий философ Биант, подчеркивая, что главное богатство человека – он сам, его здоровье. На протяжении веков люди вырабатывали правила оптимального поведения, следуя которым можно с наибольшей эффективностью поддерживать здоровье тела и духа. Здоровье каждого человека является не только личным делом, но и главной общественной ценностью.
   В настоящее время стало больше возможностей для укрепления и поддержки здоровья населения России, благодаря реализации приоритетного национального проекта « Здоровья». Для страны, которая ориентируется на инновационный путь развития, жизненно важно находить не только новые методы лечения различных заболеваний, но и развивать современные методы диагностики по предупреждению и выявлению заболеваний. Для этого в учреждения здравоохранения поступает новое медицинское оборудование, внедряются инновационные методы диагностики и лечения заболеваний. Вновь население России стало проходить диспансеризацию.

   Ультразвук в медицине

   Ультразвук — это механические колебания с частотой более 20 000 герц. Ультразвук часто называют дробящим звуком. С его помощью можно, например, «смешать» масло с водой и образовать из этих двух несмешивающихся в обычных условиях жидкостей эмульсию. Эта способность ультразвука дробить и измельчать различные вещества нашла применение в фармакологии — для приготовления смесей из лекарственных веществ и в терапии — для разрыхления тканей и дробления некоторых видов почечных камней. Нашел применение ультразвук и в хирургии. С его помощью производится безосколочная резка и сварка костей.
   А благодаря способности ультразвука убивать микробы, бактерии, инфузории, головастиков и даже маленьких рыбок его стали применять для стерилизации хирургических инструментов, различных лекарственных веществ и для ингаляции.
   Известно, что ультразвук отражается от различных препятствий. Это его свойство было использовано при создании эхолота — прибора для измерения глубины моря под днищем корабля. А в последние годы благодаря созданию очень чувствительных приборов, способных фиксировать отраженные различными тканями организма слабые ультразвуковые сигналы, возникла ультразвуковая биолокация. Сегодня ультразвуковая биолокация позволяет обнаружить опухоли и различные инородные тела (кусочки стекла или дерева) в тканях человека. Ультразвуковое исследование (УЗИ) позволяет «увидеть» песок или камни в почках и в желчном пузыре, зародыш в материнской утробе и даже определить пол будущего ребенка.
   Конечно, перспективы, открываемые УЗИ, очень заманчивы. Кому же из будущих родителей не захочется «взглянуть» на своего ребеночка? Но, оказывается, воздействие ультразвукового излучения на биологические объекты пока еще до конца не изучено. А некоторые биологи сегодня даже считают, что УЗИ вызывает стресс у зародыша.

   Оптические приборы в медицине

   Сегодня медики широко применяют в своей практике различные оптические приборы. Это и различные источники света, и линзы, и призмы, и микроскопы, и световоды, и лазеры и т. п.
   Микроскоп уже в конце XVII в. позволил исследователям заглянуть в микромир, увидеть и изучить жизнь клетки и простейших организмов, ис-следовать строение крови, тканей и т. д. И сегодня оптические микроскопы, дающие увеличение изображения от 15 до 1000 раз, являются основными приборами биологов и медиков, исследующих микромир.
   Применение оптических приборов в медицине очень разнообразно. Например, все мы бывали на приеме у врача-окулиста, или офтальмолога. Обычно врач сначала с помощью специальной таблицы проверяет остроту вашего зрения, а затем приглашает человека в затемненную комнату, где через глазное зеркало, называемое офтальмоскопом, что-то рассматривает в глазах.
   Офтальмоскоп — это вогнутое сферическое зеркало с небольшим отверстием в его центре. Если лучи света от лампы, расположенной несколько сбоку, направить с помощью офтальмоскопа в исследуемый глаз, то лучи пройдут до сетчатки, частично отразятся от нее и выйдут назад. Эти отраженные сетчаткой глаза пациента лучи попадают через отверстие в зеркале в глаз врача и врач видит изображение глазного дна пациента. Для увеличения этого изображения врач часто рассматривает ваш глаз через собирающую линзу, используя ее как лупу.
   Аналогичным образом врач-отолоринголог с помощью вогнутого зеркала рассматривает ваши уши, горло и нос.
   В конце XX в. физики создали новый медицинский прибор, позволяющий врачу увидеть изнутри трахеи» бронхи, пищевод и желудок пациента. Называется этот прибор эндоскоп, или просто «телевизор». Состоит эндоскоп из миниатюрного источника света и смотровой трубки — сложного оптического прибора, состоящего из большого числа линз и призм. При проведении исследования желудка пациент заглатывает эндоскоп, и, продвигаясь по пищеводу, эндоскоп оказывается в желудке. Источник света освещает желудок изнутри, и отраженные стенками желудка лучи проходят через смотровую трубку и выводятся в глаз врача через специаль¬ные световоды.
   Световоды представляют собой волоконные оптические трубки, толщина которых соизмерима с толщиной человеческого волоса. Световой сигнал вследствие явления полного внутреннего отражения стенок трубки полностью и без искажений передается в глаз врача, образуя в нем изображение освещенного в данный момент участка желудка. Таким образом, врач может наблюдать и фотографировать язвы стенки желудка и кровотечение тканей стенки желудка. А называется такое исследование — эндоскопия.
   С помощью эндоскопа врач может также ввести в нужное место лекарственные вещества и остановить кровотечение. Используя на практике закон обратимости хода световых лучей, с помощью эндоскопа можно облучать злокачественную опухоль — излучением радиоактивного препарата.

   Лазеры в медицине

   В 1964 г. советские физики Н. Г.Басов и А. М. Прохоров получили Нобелевскую премию за изобретение лазера. Лазеры способны генерировать электромагнитное излучение в диапазонах инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света. Толщину лазерного луча можно уменьшить до размеров паутины, а высокую плотность его энергии можно сконцентрировать в точке размером в 1/50 толщины человеческого волоса. Совершенно особого разговора заслуживает применение лазеров в медицине. Ещё на заре развития лазерной техники медиков привлекла возможность использования лазеров в хирургии. Уже в середине 60-ых годов XX века были построены лазерные установки, которые с успехом использовались при хирургических операциях. В этих установках лазер соединен с гибким световодом, изготовленным из тончайших стеклянных или пластмассовых трубок (все те же оптические волокна). На конце световода закреплена головка с фокусирующей линзой. Световод вводится внутрь организма через небольшой разрез или другим доступным способом. Манипулируя световодом, хирург направляет луч лазера на оперируемый объект, оставляя нетронутыми соседние органы и ткани. При этом достигается высокая точность и стерильность оперативного вмешательства. При таких операциях значительно сокращается кровопотеря, что облегчает протекание послеоперационной реабилитации.
   Особенно широкое применение нашли лазерные инструменты в хирургии глаза. Глаз, как известно, представляет орган, обладающий очень тонкой структурой. В хирургии глаза особенно важны точность и быстрота манипуляций. Кроме того, выяснилось, что при правильном подборе частоты излучения лазера оно свободно проходит через прозрачные ткани глаза, не оказывая на них никакого действия. Это позволяет делать операции на хрусталике глаза и глазном дне, не делая никаких разрезов вообще. В настоящее время успешно проводятся операции по удалению хрусталика путём испарения его очень коротким и мощным импульсом. При этом не происходит повреждение окружающих тканей, что ускоряет процесс заживления, составляющий буквально несколько часов. В свою очередь, это значительно облегчает последующую имплантацию искусственного хрусталика. Другая успешно освоенная операция – приваривание отслоившейся сетчатки.
   Лазеры довольно успешно применяются и в лечении таких распространённых сейчас заболеваний глаза как близорукость и дальнозоркость. Одной из причин этих заболеваний является изменение в силу каких-либо причин конфигурации роговицы глаза. С помощью очень точно дозированных облучений роговицы лазерным излучением можно исправить её изъяны, восстановив нормальное зрение.
   Для проведения операций на тканях с обильным кровоснабжением хирурги используют так называемый бескровный скальпель. Бескровный скальпель — это лазерный луч. А назвали его так потому, что, разрезая ткани, луч лазера одновременно «заваривает» все поврежденные кровеносные сосуды и не допускает кровотечений в области разреза. Луч лазера с помощью световода толщиной с иголочку можно ввести и во внутренние органы и ткани человека. Различные частоты и мощности лазерного излучения оказывают на биологические ткани различные действия. Простейшим из этих действий является прогрев, оказывающий на некоторые ткани лечебное действие. Например, уже в начале XXI в, медики обнаружили, что при прогревании лазерным лучом межпозвоночных дисков человека происходит регенерация хрящевой ткани дисков. А это означает, что стертые и «изношенные» с годами межпозвоночные диски можно восстановить и вернуть «молодость» и подвижность позвоночнику пожилого человека. Таким образом человеку, видимо, удастся избежать «мести» природы за его прямохождение.
   Сегодня лазерные технологии используются для лечения ЛОР – заболеваний: насморка, синусита, аденоид, тонзиллита, отита и даже храпа.

   Измерение давления крови у человека

   Когда человек приходит на прием к педиатру или к терапевту, врач обязательно измеряет нам температуру и кровяное давление. Но как измеряют температуру и в чем секрет медицинского термометра, люди, конечно, знают. А вот как измеряют давление крови у человека. Измеряют давление с помощью манометра и фонендоскопа.
   На правую руку врач надевает манжету, соединенную с манометром, и накачивает в манжету воздух. Фонендоскоп врач прикладывает к артерии и, постепенно понижая давление в манжете, ждет появления звуков ударов в фонендоскопе. То значение давления, при котором начинаются удары, называют «верхним» значением давления, а то значение, при котором удары прекращаются — «нижним» значением давления. При этом врач скажет, что у пациента давление 120 на 80 и что это давление считается для человека нормальным.
   Рассмотренный способ измерения давления в 1905 г. предложил русский врач, участник русско-японской войны, Николай Сергеевич Коротков, и с тех пор слышимые в фонендоскопе удары называются во всем мире звуками Короткова. Природа этих звуков оставалась неясной почти до конца XX в., пока механики; не предложили следующее объяснение природы их появления. Как известно, кровь движется по артерии под действием сокращений сердца. Изменение давления крови, вызываемое сокращением сердца, распространяется по стенкам артерии в виде пульсовой волны.
   Значение давления в «гребне» волны (при сокращении сердца) — это и есть «верхнее» давление крови, а во «впадине» (при расслаблении сердца) — «нижнее». Сначала врач накачивает воздух в манжету до давления, превышающего «верхнее» кровяное давление. При этом артерия под манжетой сплющена в течение всего цикла сердечных сокращений. Затем воздух постепенно выпускают из манжеты и, когда давление в ней становится равно «верхнему» давлению крови, артерия хлопком расправляется и пульсации крови, вызываемые сокращениями сердца, приводят в колебание окружающие ткани на поверхности руки. При этом врач слышит звук и отмечает значение «верхнего» давления крови. При дальнейшем понижении давления в манжете, каждый раз, когда оно будет совпадать с давлением крови, в фонендоскопе будут слышны звуки. Но после того, как давление воздуха в манжете достигнет «нижнего» значения кровяного давления, артерия окончательно расправляется и звуки исчезают. Поэтому врач регистрирует «нижнее» значение давления крови по последнему удару. Вот таким образом механики объяснили, что звуки Короткова прослушиваются только тогда, когда давление воздуха в манжете меняется от «верхнего» до «нижнего» значений давления крови.

   Можно ли «увидеть» мысль?

   Как устроен и как работает мозг человека? Этот вопрос уже тысячи лет волнует ученых. А сегодня исследователи получили реальную возможность наблюдать на экране работу мозга человека и даже проследить за тем, как «течет» мысль. Эту чудесную возможность предоставил им новый прибор, который называется позитронно-эмиссионный томограф.
   Принцип работы позитронно-эмиссионного томографа (или просто ПЭТ) заключается в следующем: в кровь пациента вводится содержащее радиоактивные изотопы вещество, активно перерабатываемое нейронами мозга, например глюкоза, в которой некоторые атомы углерода С заменены радиоактивными изотопами углерода С. Нейтроны мозга для своей работы требуют очень много энергии, поэтому при возбуждении различных участков коры головного мозга резко увеличивается потребление этими участками кислорода. А кислород попадает в кору c артериальной кровью, которая несет с собой и радиоактивные изотопы углерода.
   При распаде радиоактивного углерода С (а период его полураспада равен 20 минутам) испускаются позитроны. Эти позитроны сталкиваются с электронами и взаимоуничтожаются, отдавая энергию в виде двух гамма-квантов, разлетающихся в противоположных направлениях. Попадая на кольцо детекторов, окружающих голову пациента, эти гамма-кванты вызывают свечение кристаллов детекторов. Компьютер регистрирует это свечение, рассчитывает положение источников гамма-излучения и выводит полученную информацию на экран томографа. Таким образом, по увеличению кровотока к различным участкам мозга удается проследить «течение» мысли человека.
   Оказалось, что, например, при обработке зрительной информации увеличивается кровоток в затылочную область коры головного мозга, а при обработке звуковой информации — в височные доли коры, и т. д. Таким образом, применение позитронно-эмиссионного томографа открывает перед учеными принципиально новые возможности в изучении человеческого мозга. Сегодня томограммы мозга, полученные с помощью ПЭТ, нашли широкое применение в медицине. Так исследование мозга с помощью позитронно-эмиссионного томографа позволяет медикам диагностировать различные заболевания и неврозы.

   Физиотерапевтические методы профилактики и лечения заболеваний

   Современная физиотерапия очень разнообразна – это термолечение, водолечение, ультразвук и т. д.

   Амплипульстерапия

   Сущность метода заключается в воздействии на определенные участки тела пациента синусоидальными токами средней частоты, модулированными по амплитуде низкой частоты в пределах 10- 150 Гц. Наиболее часто в качестве несущей используется частота 5000 Гц, при которой вследствие очень малого сопротивления кожи обеспечивается хорошее прохождение тока вглубь тканей. Данную лечебную методику используют для снятия болевого синдрома.

   Дарсонвализация и токи надтональной частоты

   Дарсонвализация – воздействие с лечебной целью импульсным переменным синусоидальным током высокой частоты 110 кГц), высокого напряжения ( 20кВ) и малой силы (0,02 мА). Импульсы высокочастотного тока следуют друг за другом 50 раз в секунду. При местной дарсонвализации между электродом и кожей образуется тихий или искровой разряд, который оказывает раздражающее и даже прижигающее действие. Дарсонвализация волосистой части головы производят с помощью гребешкового электрода. Данный метод лечения применяют при различных заболеваниях нервной системы и других.

   Ультравысокочастотная терапия (УВЧ – терапия)

   УВЧ – терапия – лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют электрическим полем высокой частоты порядка 40,68 МГц мощностью от 1 до 350 Вт. Это поле подводят к больному посредством конденсаторных пластин различной величины и формы. Во время процедуры УВЧ-терапии больной должен находиться в спокойном положении, сидеть в деревянном кресле или стуле. Данную лечебную методику используют при лечении при различных воспалительных заболеваниях, при нарушении мозгового кровообращения, нервных заболеваниях и других.

   Магнитотерапия

   Магнитотерапия – лечебный метод, при котором на ткани больного воздействуют переменным низкочастотным магнитным полем или постоянным магнитным полем с помощью индукторов- соленоидов или постоянных магнитов, в том числе эластичных магнитов. С помощью магнитотерапии проводят лечение заболеваний легких, желудка, суставов, сосудов ног и другие.

   Ультразвуковая терапия

   Ультразвук представляет собой механические колебания частиц упругой среды, происходящие с частотой выше 20 кГц. В связи с тем, что ультразвуковые колебания полностью отражаются от очень тонкого слоя воздуха, их подводят через безвоздушные плотные среды – вазелиновое или другие масла, воду. Ультразвук назначают при заболеваниях суставов и на рефлексогенные зоны шейно-грудного и пояснично- крестцового отделов позвоночника, а также при заболеваниях и травмах периферических нервов , при лечении желудочно-кишечного тракта, глаз и носа.

   Гальванизация

   Гальванизация – метод воздействия на организм постоянным электрическим током. Аппараты для гальванизации – генераторы выпрямленного переменного низкочастотного тока(50 Гц), преобразующие его в ток постоянного направления и напряжения. Аппарат « Поток -1» предназначен для местной гальванизации и электрофореза. Лекарственный электрофорез – воздействие на организм двух факторов – электрического и фармакологического. При этом на фоне действия постоянного тока как биологического раздражителя имеет место специфическая для каждого лекарственного вещества ответная реакция организма. Направленное движение в растворах электрически заряженных частиц ионов используется для введения в организм лекарственных веществ, причем вещества вводятся со знаком их заряда при диссоциации в растворе.

6. Для чего нужна физика в медицине, уже ясно, ведь именно физика способствует появлению инновационных методик лечения в медицине. Когда-то инновацией было измерение кровяного давления. Как все происходит? На правую руку пациента доктор надевает манжету, что соединена с манометром, и эту манжету накачивают воздухом. К артерии прикладывается фонендоскоп, и при постепенном понижении давления в манжете прослушиваются удары звуков в фонендоскопе. Значение давления, при котором удары начинаются, называют верхним, а значение, при котором звуки прекращаются, – нижним. 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.
   Вначале доктор накачивает воздух в манжету до уровня, что превышает верхнее давление. 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.

   Мысли можно «увидеть»?

   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.

   Все для людей

7. Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина «физика» сохранилось до конца 17 века. МЕДИЦИНА [латинское medicina (ars) — врачебная, лечебная (наука и искусство)] – область науки и практическая деятельность, направленные на сохранение и укрепление здоровья людей, предупреждение и лечение болезней. Вершиной врачебного искусства в древнем мире была деятельность Гиппократа. Анатомо-физиологические открытия А. Везалия, У. Гарвея, труды Парацельса, клиническая деятельность А. Паре и Т. Сиденхема способствовали становлению медицины на основе опытного знания.
   Физика и медицина… Наука о явлениях природы и наука о болезнях человека, их лечении и предупреждении… В настоящее время обширная линия соприкосновения этих наук всё время расширяется и упрочняется. Нет ни одной области медицины, где бы ни применялись физические знания и приборы. рентгеновский иридодиагностика скальпель хирургия
   Использование достижений физики в лечении заболеваний:
   Становление научной медицины было бы невозможно без достижений в области естествознания и техники, методов объективного исследования больного и способов лечения.
   В процессе развития медицина дифференцировалась на ряд самостоятельных отраслей.
   В терапии, хирургии и др. областях медицины широко используются достижения физической науки и техники.
   Физика помогает диагностике заболеваний.
   В диагностике заболеваний широко применяются рентгеновские лучи, ультразвуковое обследование, иридодиагностика, радиодиагностика.
   Рентгенология – область медицины, изучающая применение рентгеновского излучения для исследования строения и функций органов и систем и диагностики заболеваний. Рентгеновские лучи открыл немецкий физикВильгельм Рентген (1845 – 1923).
   Рентгеновские лучи.
   Рентгеновские лучи – не видимое глазом электромагнитное излучение.
   Проникают через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. Рентгеновские лучи применяют в рентгеновском структурном анализе, медицине и др.
   Проникая сквозь мягкие ткани, рентгеновские лучи высвечивают кости скелета и внутренние органы. На снимках, получаемых с помощью рентгеновской аппаратуры, можно выявить болезнь на ранних стадиях и примять необходимые меры. Однако нужно считаться с тем, что любое облучение безопасно лишь в определённых дозах – недаром работа в рентгеновском кабинете считается вредной для здоровья.
   Помимо рентгена, сегодня применяют такие методы диагностики:
   Ультразвуковое обследование (исследование, когда высокочастотный звуковой луч прощупывает наш организм, словно эхолот – морское дно, и создаёт его «карту», отмечая все отклонения от нормы).
   Ультразвук.
   Ультразвук – не слышимые человеческим ухом упругие волны.
   Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин.
   Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи и других процессов и в медицине — для диагностики и лечения.
   В настоящее время лечение ультразвуковыми колебаниями получили очень большое распространение. Используется, в основном, ультразвук частотой от 22 – 44 кГц и от 800 кГц до 3 МГц. Глубина проникновения ультразвука в ткани при ультразвуковой терапии составляет от 20 до 50 мм, при этом ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие, под его влиянием активизируются обменные процессы и реакции иммунитета. Ультразвук используемых в терапии характеристик обладает выраженным обезболивающим, спазмолитическим, противовоспалительным, противоаллергическим и общетонизирующим действием, он стимулирует крово- и лимфообращение, как уже было сказано, процессы регенерации; улучшает трофику тканей. Благодаря этому ультразвуковая терапия нашла широкое применение в клинике внутренних болезней, в артрологии, дерматологии, отоларингологии и др.
   Специальными приборами ультразвук можно сфокусировать и точно направить на небольшой участок ткани – например, на опухоль. Под действием сфокусированного луча высокой интенсивности, местно, клетки нагреваются до температуры 42°C. Раковые клетки начинают гибнуть при повышении температуры, и рост опухоли замедляется.
   Иридодиагностика – метод распознавания болезней человека путем осмотра радужной оболочки глаза. Основана на представлении о том, что некоторые заболевания внутренних органов сопровождаются характерными внешними изменениями определенных участков радужной оболочки.
   Радиодиагностика. Основана на использовании радиоактивных изотопов. Например, для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы применяют радиоактивные изотопы йода.
   Лазер как физический прибор. Лазер (оптический квантовый генератор)– усиление света в результате вынужденного излучения, источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии. Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (в физике, химии, биологии и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (лазерная технология).
   Использование лазеров в хирургии:
   С их помощью выполняются сложнейшие операции на мозге.
   Лазер используют в онкологи. Мощный лазерный пучок соответствующего диаметра уничтожает злокачественную опухоль.
   Мощными лазерными импульсами «приваривают» отслоившуюся сетчатку и выполняют другие офтальмологические операции.
   Плазменный скальпель.
   Кровотечение – неприятная помеха при операциях, так как оно ухудшает обзор операционного поля и может привести к обескровливанию организма.
   В помощь хирургу были созданы миниатюрные генераторы высокотемпературной плазмы.
   Плазменный скальпель рассекает ткань, кости без крови. Раны после операции заживают быстрее.
   В медицине широко применяются приборы и аппараты, способные временно заменить органы человека. Например, в настоящее время медики используют аппараты искусственного кровообращения. Искусственное кровообращение – временное выключение сердца из кровообращения и осуществление циркуляции крови в организме с помощью аппарата искусственного кровообращения (АИК).

8. Цель: Суммировать и развивать знания,
   полученные на уроках физики и биологии.
   
   Задачи:
   Продолжить углубление знаний о взаимосвязи
   физиологии организма и устройстве физических
   приборов на примере тонометра, кардиографа,
   термометра.
   Развивать навыки групповой работы.
   Формировать умения применять знания на
   практике.
   Оборудование: газеты “Физика и
   медицина”, тонометр, термометр, запись
   кардиограммы, сотовый телефон.
   
   План урока
   Вводное слово учителя.
   Использование термометра (физиологические
   показания организма и показатели медицинского
   прибора).
   Электрокардиография (физиологические
   показания организма и показатели медицинского
   прибора).
   Тонометр и его использование человеком.
   Ультразвуковые исследования.
   Подведение итогов.
   
   Учитель физики. Сегодня мы проводим урок в
   форме круглого стола. В ходе урока будем
   наблюдать тесную взаимосвязь физики и медицины,
   т.е. практическое применение знаний двух
   предметов. “Физика не только может, но и должна
   глубоко вторгаться в биологию, как своими
   средствами исследования, так и свойственными ей
   теоретическими представлениями”. Этими словами
   академика Л.А.Арцимовича я и хочу начать наш урок.
   
   Учитель биологии. Физика и медицина… наука
   о здоровье, болезнях, способах их лечения,
   предупреждения и явлениях природы… В настоящее
   время обширна область соприкосновения этих наук.
   Нет ни одной области медицины, где бы только не
   применялись физические приборы для диагностики
   и лечения заболеваний.
   
   Учитель физики. Конечно, за один урок
   рассказать о взаимосвязи физики и медицины
   практически невозможно, поэтому мы выделили
   всего несколько разделов и чтобы приблизить эту
   связь к жизни и провели анкетирование учащихся 11
   классов.
   
   Вопрос анкеты. Как часто у вас повышается
   температура тела? Что это – признак заболевания
   или одноразовое явление?
   Результаты анкеты.
   
   Учитель физики. Кто уточнит правила
   пользования термометром?
   
   Медик. Во многих случаях заболевания
   внутренних органов сопровождаются повышением их
   температуры. При заболеваниях печени её
   температура поднимается на 0,8 – 2 градуса С. При
   злокачественных образованиях – на 0,5 – 0,8 градуса
   С. Кровоизлияние в мозг сопровождается снижением
   местной локальной температуры.
   
   Физик: И опять вам могут помочь физические
   знания. Мы знаем, и видим в художественных
   фильмах, что тело человека – своеобразный
   источник тепловой энергии. Сегодня широко
   используется метод инфракрасного телевидения,
   на основе которого прибор строит “тепловою
   карту” распределения температуры по
   поверхности тела человека, с помощь которой
   можно найти область повышенной температуры, а
   значит и очаг заболевания.
   
   Медик: В 1983 году советские ученые первыми в
   мире научились изучать тепловую карту работы
   мозга, даваемую тепловизором, соединенным с
   миниатюрным датчиком. Последний позволял
   измерить температуру до сотых долей мозга. Это
   дало важную информацию о состоянии коры
   головного мозга, что особенно важно для
   нейрофизиологии и диагностики ряда заболеваний.
   
   2 вопрос анкеты: “Как часто у вас болит
   сердце, какие методы использовались для
   постановки диагноза?”
   
   Медик: Электрокардиография – это метод
   исследования сердечной деятельности, в основе
   которого – регистрация и последующие изучение
   биопотенциалов сердца.
   
   Физик: Я помогу коллеге. Разность
   потенциалов между внутренними и наружными
   поверхностями отдельных клеток сердечной мышцы,
   суммируясь, образуют результирующую разность
   биопотенциалов.
   Поэтому между сердцем и другими участками
   существует напряжение (=до 100 мВ), которое
   регистрируется с помощью электродов,
   накладываемых в определенных местах на
   поверхности тела, там, где при работе сердца
   образуется наибольшая разность потенциалов.
   
   Медик: Чаще всего для расположения
   электродов используется треугольник “правая
   рука – левая нога – левая рука” сердце в центре.
   Полученная таким образом программа
   электрокардиограмма (ЭКГ) представляет собой
   сложную несимметричную кривую. Периодичность её
   связана с частотой сокращений сердца и находится
   в норме в пределах 60-80 периодов в минуту. По
   отклонению от эталона врачи распознают
   возникшие заболевания.
   
   Физик: Я расскажу об ещё одном методе
   диагностики работы сердца. Из курса механик мы
   знаем, что такое реактивное движение и явление
   реактивной отдачи. Они основаны на законе
   сохранения импульса, в соответствии, с которым
   движении другого тела в обратном направлении. На
   возникновении реактивной отдачи основано
   исследование механических показаний работы
   сердца, называемое баллистокардиографией.
   При сокращении левого желудочка сердца и
   выбрасывании в аорту некоторой массы крови,
   сердце и тело получают импульс, направленный к
   ногам. Поэтому, если человека положить на
   легкоподвижную платформу, то прибором можно
   обнаружить его движение в продольном
   направлении.
   
   Медик: Регистрация их, представленная в
   виде баллистокардиаграммы, используется в
   практике для диагностики работы сердца и крупных
   кровеносных сосудов.
   
   Вопрос анкеты: “Какое у вас кровеносное
   давление?”
   Результаты анкеты.
   
   Медик: Во время сжатия сердца, кровь
   выталкивается из сердца в артерию, проходя через
   клапаны, не пускающие её обратно в сердце. Затем
   оно расслабляется и наполняется кровью из вен и
   легких.
   
   Физик: Сердце работает подобно насосу,
   который гонит кровь через кровеносные сосуды.
   (Рассказать о работе насоса по плакату). Кроме
   этого мы знаем, что жидкость производит давление,
   которое можно измерить с помощью простого опыта. Демонстрация
   опыта.
   
   Медик: Это физическое явление говорит нам о
   том, что кровь на сосуд оказывает давление,
   которое можно измерить и поставить
   соответствующий диагноз.
   Измерить давление.
   Прибор для измерения давления крови состоит из
   манжеты, нагнетателя и манометра. Манжету
   обертывают вокруг руки выше локтевого сустава.
   Затем в манжету накачивают воздух до тех пор,
   пока ток крови в главной артерии, одновременно
   постепенно выпуская воздух из манжеты. Когда
   давление в манжете станет меньше давления крови,
   врач снова услышит пульсацию крови в артерии. Это
   будет наибольшее давление крови, время сжатия
   сердца. Изменение звука покажет, что манжета
   больше не препятствует току крови, тогда снова
   замечают показания манометра. Это будет
   наименьшее давление. У здоровых людей кровяное
   давление 120 – 125 мм. рт. ст. на 70-75 мм. рт.ст.
   
   Вопрос анкеты: “Проходили ли вы лечение
   электрическим током? В чем оно заключалось?”
   Результаты анкеты.
   
   Физик: В медицинской практике широко
   применяют 3 метода воздействия на организм
   высокочастотного электрического тока. При
   первом методе используется Джоулево тепло (закон
   Джоуля мы проходили в курсе физики и знаем, как он
   звучит), которое выделяется при прохождения по
   тканям организма высокочастотного тока (частота
   1-2 мГц и сила тока 1-1,5 А) и вызывающего глубокое их
   прогревание. Степень его воздействия находится в
   прямой зависимости от плотности тока на
   электродах и в обратной зависимости от удельной
   теплопроводности тканей.
   
   Медик: Этот метод называется диатермия, им
   лечат воспитательные заболевания мышц, нервной
   периферической системы, суставов.
   
   Физик: Следующий метод наоборот не
   вызывают не теплового эффекта в тканях. Это
   лечение импульсным током высокой (= 500 кГц)
   частоты, малой силы, но высокого напряжения
   (несколько киловольт).
   
   Медик: Этот метод был предложен
   французским ученым Д. Арсонвалем и поэтому
   назвался дарсонвализацией. При дарсонвализации
   используется воздействие через кожу и доступные
   слизистые оболочки. Слабого высокочастотного
   импульсного разряда, который образуется между
   поверхностью тела и специальным электродом в
   виде фигурного стеклянного баллона с
   разряженным воздухом. Этим методом лечат
   неврозы, местные нарушения каких – либо очагов
   (обмороженные места, трофические язвы).
   
   Физик: Я думаю, что магнитное поле, которое
   образуется вокруг катушки с высокочастотным
   током, тоже при определенных условиях
   благоприятно действует на организм. Катушка
   устроена так, что ее витки охватывают больную
   область тела. Переменное магнитное поле вызывает
   в тканях вихревые электрические токи, энергия
   которых переходит в теплоту. Расчеты показывают,
   что выделяющееся количество теплоты
   пропорционально электропроводности ткани,
   квадрату чистоты и квадрату магнитной индукции
   поля.
   
   Медик: Этим методом лечат острые процессы:
   пневмонию, спайки, переломы.
   
   Учитель физики: Из анкет видно, что
   некоторые учащиеся посещали физиокабинет,
   проходили процедуру “гальванизация”.
   
   Физик: Само слово “гальванизация” говорит
   о том, что лечение постоянным током небольшой
   силы напряжения.
   
   Медик: Этим методом борются с разного вида
   артритами, т.е. воспалительными процессами в
   суставах и заболеваниями нервной периферической
   системы, например радикулитом.
   
   5 вопрос анкеты: “Какое у вас зрение? Носите
   ли вы очки?”
   
   Медик: Глаз у человека имеет почти
   шарообразную форму, он защищен плотной оболочкой
   – склерой. Передняя часть, склеры – роговая
   оболочка – прозрачна. За роговой оболочкой
   расположена радужная оболочка, которая у разных
   людей может иметь разный цвет. В радужной
   оболочке есть отверстие – зрачок. За зрачком
   расположен хрусталик, он окружен мышцами,
   прикрепляющими его к склере. Глазное дно покрыто
   сетчаткой. Стекловидное тело расположено за
   хрусталиком, оно прозрачно и заполняет
   оставшуюся часть глаза.
   
   Физик: Свет, попадающий в глаз,
   преломляется в роговице, хрусталике и
   стекловидном теле, благодаря чему на сетчатке
   образуется действительное, уменьшенное
   изображение предмета. Но у некоторых людей
   изображение получается не на сетчатке, а ближе к
   хрусталику. Такой недостаток зрения называется
   близорукостью. Если же изображение лежит за
   сетчаткой, то такой недостаток называется
   дальнозоркостью.
   
   Медик: Близорукость и дальнозоркость
   устраняется применением линз. Изобретение очков
   явилось великим благом для людей, имеющих
   недостатки зрения. Так у близорукого глаза
   изображение получается впереди сетчатки, чтобы
   оно передвинулось на сетчатку, нужно уменьшить
   оптическую силу преломляющейся системы глаза.
   Для этого применяют рассеивающую линзу.
   Оптическую силу дальнозоркого – наоборот надо
   увеличить, чтобы изображение попало на сетчатку.
   Для этого используют собирающую линзу.
   
   Учитель биологии: Нарушения зрения
   близорукость и дальнозоркость надо устранять с
   раннего возраста, поэтому очки носить надо — это
   ваше здоровье.
   Люди, имевшие в молодости нормальное зрение, в
   пожилом возрасте становятся дальнозоркими. Это
   объясняется тем, что мышцы сжимающие хрусталик
   ослабевают, хрусталик уплотняется теряет свою
   эластичность. Поэтому изображение получается за
   сетчаткой.
   
   Учитель физики: Мы с вами рассмотрели
   положительную связь физики и медицины, услышали
   и увидели, как законы физики помогают создавать
   новые приборы и методы лечения.

9. После первых наблюдений электрических и магнитных явлений Фалесом Милетским периодически возникал интерес к ним, определяемый задачами врачевания.
   Рис. 1. Опыт с электрическим скатом
   Следует отметить, что электрические свойства некоторых рыб, известные еще в далекие времена, до сих пор являются нераскрытой тайной природы. Так, например, в 1960 г. на выставке, организованной английским Научным королевским обществом в честь 300-летия со дня его основания, среди загадок природы, которые человеку предстоит раскрыть, демонстрировался обычный стеклянный аквариум с находящейся в нем рыбой -электрическим скатом (рис.1). К аквариуму через металлические электроды был подключен вольтметр. Когда рыба была в покое, стрелка вольтметра стояла на нуле. При движении рыбы вольтметр показывал напряжение, достигавшее при активных движениях 400 В. Надпись гласила: “Природу этого электрического явления, наблюдавшегося задолго до организации английского королевского общества, человек разгадать до сих пор не может”.
   .2 Чем мы обязаны Джильберту?
   Лечебное действие электрических явлений на человека по существовавшим в далекие времена наблюдениям можно рассматривать как своеобразное стимулирующее и психогенное средство. Этим средством или пользовались, или о нем забывали. Долгое время серьезных исследований самих электрических и магнитных явлений, и особенно их действия в качестве лечебного средства, не проводилось.
   Первое обстоятельное экспериментальное исследование электрических и магнитных явлений принадлежит английскому врачу-физику, впоследствии придворному лейб-медику Вильяму Джильберту (Гильберту) (1544-1603 тт.). Джильберта заслуженно считали врачом-новатором. Успех его в значительной степени определялся добросовестным изучением, а затем и применением древних медицинских средств, в том числе электричества и магнетизма. Джильберт понимал, что без обстоятельного изучения электрического и магнитного излучения трудно использовать “флюиды” при лечении.
   Пренебрегая фантастическими, непроверенными домыслами и бездоказательными утверждениями, Джильберт провел разносторонние экспериментальные исследования электрических и магнитных явлений. Результаты этого первого в истории изучения электричества и магнетизма грандиозны.
   Прежде всего Джильберт высказал впервые мысль, что магнитная стрелка компаса перемещается под влиянием магнетизма Земли, а не под действием одной из звезд, как полагали до него. Он впервые осуществил искусственное намагничивание, установил факт неотделимости магнитных полюсов. Изучая одновременно с магнитными явлениями и электрические, Джильберт на основе многочисленных наблюдений показал, что электроизлучение возникает не только при трении янтаря, но и при трении иных материалов. Отдавая должное янтарю – первому материалу, на котором наблюдалась электризация, он называет их электрическими, положив в основу греческое название янтаря – электрон. Следовательно, слово “электричество” введено в жизнь по предложению врача на основе ставшего историческим его исследования, которое положило начало развитию и электротехники и электротерапии. В то же время Джильберт удачно сформулировал принципиальное различие электрических и магнитных явлений: “Магнетизм, так же как и тяжесть, есть некоторая изначальная сила, исходящая из тел, в то время как электризация обусловлена выжиманием из пор тела особых истечений в результате трения”.
   По существу, до работ Ампера и Фарадея, т. е. на протяжении двухсот с лишним лет после смерти Джильберта (результаты его исследований были опубликованы в книге “О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле”, 1600 г.), электризация и магнетизм рассматривались изолированно.
   П. С. Кудрявцев в “Истории физики” приводит слова великого представителя эпохи Возрождения Галилея: “Воздаю хвалу, дивлюсь, завидуя Гильберту (Джильберту). Он развил достойные удивления идеи о предмете, о котором трактовало столько гениальных людей, но который ни одним из них не был изучен внимательно … Я не сомневаюсь, что со временем эта отрасль науки (речь идет об электричестве и магнетизме – В. М.) сделает успехи как вследствие новых наблюдений, так, особенно, вследствие строгой меры доказательств”.
   Джильберт умер 30 ноября 1603 г., завещав все созданные им приборы и труды Лондонскому обществу медиков, активным председателем которого он был до самой смерти.
   .3 Премия, присужденная Марату
   Канун французской буржуазной революции. Подытожим исследования в области электротехники этого периода. Установлено наличие положительного и отрицательного электричества, построены и усовершенствованы первые электростатические машины, созданы лейденские банки (своеобразные накопители зарядов – конденсаторы), электроскопы, сформулированы качественные гипотезы электрических явлений, проведены смелые попытки исследовать электрическую природу молнии.
   Электрическая природа молнии и действие ее на человека еще больше укрепляли мнение, что электричество может не только поражать, но и лечить людей. Приведем некоторые примеры. 8 апреля 1730 г. англичане Грей и Уилер провели ставший ныне классическим опыт с электризацией человека.
   Во дворе дома, где жил Грей, были врыты в землю два сухих деревянных столба, на которых была укреплена деревянная балка- Через деревянную балку были перекинуты два волосяных каната. Нижние концы их были связаны. Канаты легко выдерживали вес мальчика, согласившегося принять участие в опыте. Расположившись, как на качелях, мальчик одной рукой держал наэлектризованный трением стержень или металлический прут, на который передавался электрический заряд от наэлектризованного тела. Другой рукой мальчик бросал одну за другой монеты в металлическую тарелку, находившуюся на сухой деревянной доске под ним (рис. 2). Монеты приобретали заряд через тело мальчика; падая, они заряжали металлическую тарелку, которая начинала притягивать кусочки сухой соломы, расположенные вблизи. Опыты проводились многократно и вызвали значительный интерес не только у ученых. Английский поэт Георг Бозе писал:
   Безумный Грей, что знал ты в самом деле О свойствах силы той, неведомой доселе? Разрешено ль тебе, безумец, рисковать И человека с электричеством связать?
   Рис. 2. Опыт с электризацией человека
   Французы Дюфе, Нолле и наш соотечественник Георг Рихман почти одновременно, независимо друг от друга сконструировали прибор для измерения степени электризации, что значительно расширило применение электрического разряда для лечения, появилась возможность его дозировки. Парижская академия наук посвятила несколько заседаний обсуждению действия разряда лейденских банок на человека. Заинтересовался этим и Людовик XV. По просьбе короля физик Нолле совместно с врачом Луи Лемонье провел в одной из больших зал Версальского дворца опыт, демонстрирующий укалывающее действие статического электричества. Польза от “придворных забав” была: многих они заинтересовали, многие начали заниматься изучением явлений электризации.
   В 1787 г. английский врач и физик Адаме впервые создал специальную электростатическую машину для лечебных целей. Ею он широко пользовался в своей медицинской практике (рис. 3) и получал положительные результаты, которые можно объяснить и стимулирующим действием тока, и психотерапевтическим эффектом, и специфическим действием разряда на человека.
   Эпоха электростатики и магнитостатики, к которой относится все, о чем говорилось выше, завершается разработкой математических основ этих наук, выполненной Пуассоном, Остроградским, Гауссом.
   Рис. 3. Сеанс электролечения (со старинной гравюры)
   Использование электрических разрядов в медицине и биологии получило полное признание. Сокращение мышц, вызванное касанием электрических скатов, угрей, сомов, свидетельствовало о действии электрического удара. Опыты англичанина Джона Уорлиша доказали электрическую природу удара ската, а анатом Гунтер дал точное описание электрического органа этой рыбы.
   В 1752 г. немецкий врач Зульцер опубликовал сообщение о новом, обнаруженном им явлении. Касание языком одновременно двух разнородных металлов вызывает своеобразное кислое вкусовое ощущение. Зульцер не предполагал, что это наблюдение представляет собой начало важнейших научных направлений – электрохимии и электрофизиологии.
   Интерес к использованию электричества в медицине возрастал. Руанская академия объявила конкурс на лучшую работу по теме: “Определить степень и условия, при которых можно рассчитывать на электричество в лечении болезней”. Первая премия была присуждена Марату – врачу по профессии, чье имя вошло в историю французской революции. Появление работы Марата было своевременным, так как применение электричества для лечения не обошлось без мистики и шарлатанства. Некий Месмер, используя модные научные теории об искрящих электрических машинах, начал утверждать, что им в 1771 г. найдено универсальное медицинское средство – “животный” магнетизм, действующий на больного на расстоянии. Им были открыты специальные врачебные кабинеты, где находились электростатические машины достаточно высокого напряжения. Больной должен был касаться токоведущих частей машины, при этом он ощущал удар электрического тока. По-видимому, случаи положительного эффекта пребывания во “врачебных” кабинетах Месмера можно объяснить не только раздражающим действием электрического удара, но и действием озона, появляющегося в помещениях, где работали электростатические машины, и явлениями, о которых упоминалось ранее. Могло положительно влиять на некоторых больных и изменение содержания бактерий в воздухе под действием ионизации воздуха. Но об этом Месмер и не подозревал. После сопровождавшихся тяжелым исходом неудач, о которых своевременно предупреждал в своей работе Марат, Месмер исчез из Франции. Созданная с участием крупнейшего французского физика Лавуазье правительственная комиссия для расследования “врачебной” деятельности Месмера не сумела объяснить положительного действия электричества на человека. Лечение электричеством во Франции временно прекратилось.
   .4 Спор Гальвани и Вольта
   А теперь речь пойдет об исследованиях, проведенных почти через двести лет после публикации работы Джильберта. Они связаны с именами итальянского профессора анатомии и медицины Луиджи Гальвани и итальянского профессора физики Алессандро Вольта.
   В лаборатории анатомии Булонского университета Луиджи Гальвани провел опыт, описание которого потрясло ученых всего мира. На лабораторном столе препарировались лягушки. Задача опыта заключалась в демонстрации и наблюдении обнаженных, нервов их конечностей. На этом столе находилась электростатическая машина, с помощью которой создавалась и изучалась искра. Приведем высказывания самого Луиджи Гальвани из его работы “О силах электрических при мышечных движениях”: “… Один из моих помощников острием случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов лягушки. Лапка лягушки резко дернулась”. И далее: “. .. Это удается тогда, когда из конденсатора машины извлекается искра”.
   Это явление можно объяснить следующим образом. На атомы и молекулы воздуха в зоне возникновения искры действует меняющееся электрическое поле, в результате они приобретают электрический заряд, переставая быть нейтральными. Возникшие ионы и электрически заряженные молекулы распространяются на некоторое, относительно небольшое расстояние от электростатической машины, так как при движении, сталкиваясь с молекулами воздуха, теряют свой заряд. В то же время они могут накапливаться на металлических предметах, хорошо изолированных от поверхности земли, и разряжаются в случае, если возникнет проводящая электрическая цепь на землю. Пол в лаборатории был сухой, деревянный. Он хорошо изолировал помещение, где работал Гальвани, от земли. Предметом, на котором накапливались заряды, был металлический скальпель. Даже легкое касание скальпелем нерва лягушки приводило к “разряду” накопившегося на скальпеле статического электричества, вызывая отдергивание лапки без какого-либо механического разрушения. Само по себе явление вторичного разряда, вызванное электростатической индукцией, уже в то время было известно.
   Блестящий талант экспериментатора и проведение большого числа разносторонних исследований позволили Гальвани обнаружить другое важное для дальнейшего развития электротехники явление. Идет опыт по изучению атмосферного электричества. Процитируем самого Гальвани: “. …Утомленный … тщетным ожиданием .. . начал . .. прижимать медные крючки, воткнутые в спинной мозг, к железной решетке – лапки лягушки сократились”. Результаты эксперимента, проведенного уже не на открытом воздухе, а в помещении при отсутствии каких-либо работающих электростатических машин, подтвердили, что сокращение мышцы лягушки, подобное сокращению, вызванному искрой электростатической машины, возникает при касании тела лягушки одновременно двумя различными металлическими предметами – проволокой и пластиной из меди, серебра или железа. Такого явления никто до Гальвани не наблюдал. На основе результатов наблюдений он делает смелый однозначный вывод. Существует иной источник электричества, им является “животное” электричество (термин равнозначен термину “электрическая активность живой ткани”). Живая мышца, утверждал Гальвани, представляет собой конденсатор вроде лейденской банки, внутри нее накапливается положительное электричество. Нерв лягушки служит внутренним “проводником”. Присоединение к мышце двух металлических проводников вызывает появление электрического тока, что приводит, подобно искре от электростатической машины, к сокращению мышцы.
   Гальвани экспериментировал в целях получения однозначного результата только на мышцах лягушки. Возможно именно это позволило ему предложить использовать “физиологический препарат” лапки лягушки в качестве измерителя количества электричества. Мерой количества электричества, для оценки которого служил подобный физиологический индикатор, являлись активность подъема и падения лапки при соприкосновении ее с металлической пластинкой, которой одновременно касается крючок, проходящий через спинной мозг лягушки, и частота подъемов лапки в единицу времени. Некоторое время подобный физиологический индикатор использовался даже крупными физиками, и в частности Георгом Омом.
   Электрофизиологический эксперимент Гальвани позволил Алессандро Вольта создать первый электрохимический источник электрической энергии, что, в свою очередь, открыло новую эпоху в развитии электротехники.
   Алессандро Вольта одним из первых по достоинству оценил открытие Гальвани. Он повторяет с большой тщательностью опыты Гальвани, получает много данных, подтверждающих его результаты. Но уже в первых своих статьях “О животном электричестве” и в письме к доктору Боронио от 3 апреля 1792 г. Вольта в отличие от Гальвани, трактующего наблюдаемые явления с позиций “животного” электричества, выдвигает на первый план химико-физические явления. Вольта устанавливает важность использования для этих опытов разнородных металлов (цинк, медь, свинец, серебро, железо), между которыми проложена смоченная кислотой ткань.
   Вот что пишет Вольта: “В .опытах Гальвани источником электричества является лягушка. Однако, что собой представляет лягушка или вообще любое животное? Прежде всего, это нервы и мышцы, а в них различные химические соединения. Если нервы и мышцы препарированной лягушки соединить с двумя разнородными металлами, то при замыкании такой цепи проявляется электрическое действие. В моем последнем опыте тоже участвовали два разнородных металла – это станиоль (свинец) и серебро, а роль жидкости играла слюна языка. Замыкая цепь соединительной пластинкой, я создавал условия для непрерывного передвижения электрической жидкости с одного места на другое. Но я ведь мог опустить эти же металлические предметы просто в воду или в жидкость, подобную слюне? Причем здесь “животное” электричество?”
   Опыты, проведенные Вольта, позволяют сформулировать вывод о том, что источником электрического действия является цепь из разнородных металлов при их соприкосновении с влажной или смоченной в растворе кислоты тканью.
   В одном из писем своему другу врачу Вазаги (опять пример проявления интереса врача к электричеству) Вольта писал: “Я уже давно убедился, что все действие исходит от металлов, от соприкосновения которых электрическая жидкость входит во влажное или водянистое тело. На этом основании я считаю себя вправе приписать все новые электрические явления металлам и заменить название “животное электричество” выражением “металлическое электричество”.
   По мнению Вольта, лапки лягушки – чувствительный электроскоп. Возник исторический спор между Гальвани и Вольта, а также между их последователями – спор о “животном” или ”металлическом” электричестве.
   Гальвани не сдавался. Он полностью исключил из эксперимента металл и даже лягушек препарировал стеклянными ножами. Оказалось, что и при таком опыте соприкосновение бедренного нерва лягушки с ее мышцей приводило к хорошо заметному, хотя и значительно меньшему, чем при участии металлов, сокращению. Это была первая фиксация биоэлектрических явлений, на которых построена современная электродиагностика сердечно-сосудистой и ряда других систем человека.
   Вольта пытается разгадать природу обнаруженных необычных явлений. Перед собой он четко формулирует следующую задачу: “Что же является причиной возникновения электричества? – спросил я себя так же, как и каждый из вас сделал бы это. Размышления привели меня к одному решению: от соприкосновения двух разнородных металлов, например серебра и цинка, нарушается равновесие электричества, находящегося в обоих металлах. В точке соприкосновения металлов положительное электричество направляется от серебра к цинку и накапливается на последнем, в то самое время как отрицательное электричество сгущается на серебре. Это значит, что электрическая материя перемещается в определенном направлении. Когда я накладывал друг на друга пластинки из серебра и цинка без промежуточных прокладок, то есть цинковые пластинки находились в соприкосновении с серебряными, то общее их действие сводилось к нулю. Чтобы усилить электрическое действие или суммировать его, следует каждую цинковую пластинку привести в соприкосновение только с одной серебряной и последовательно сложить наибольшее число пар. Это и достигается как раз тем, что на каждую цинковую пластинку я кладу мокрый кусок ткани, отделяя ее тем самым от серебряной пластинки следующей пары”. Многое из сказанного Вольта не теряет значения и сейчас, в свете современных научных представлений.
   К сожалению, этот спор был трагически прерван. Армия Наполеона оккупировала Италию. За отказ присягнуть новому правительству Гальвани потерял кафедру, был уволен и вскоре скончался. Второй участник спора Вольта дожил до дня полного признания открытий обоих ученых. В историческом споре оба оказались правы. Биолог Гальвани вошел в историю науки как основоположник биоэлектричества, физик Вольта – как основоположник электрохимических источников тока.
   4. Опыты В. В. Петрова. Начало электродинамики
   Работами профессора физики Медико-хирургической академии (ныне Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова в Ленинграде), академика В. В. Петрова заканчивается первый этап науки о “животном” и “металлическом” электричестве.
   Деятельность В.В.Петрова оказала огромное влияние на развитие науки по использованию электричества в медицине и биологии в нашей стране. В Медико-хирургической академии им был создан физический кабинет, оснащенный великолепным оборудованием. Работая в нем, Петров построил впервые в мире электрохимический источник электрической энергии высокого напряжения. Оценивая напряжение этого источника по числу входящих в него элементов, можно полагать, что напряжение достигало 1800-2000 В при мощности около 27-30 Вт. Этот универсальный источник позволил В. В. Петрову в течение короткого срока провести десятки исследований, открывших разнообразные пути применения электричества в различных областях. Имя В. В. Петрова обычно связывают с появлением нового источника освещения, а именно электрического, на базе использования обнаруженной им эффективно действующей электрической дуги. В 1803 г. в книге “Известие о гальвани-вольтовских опытах” В. В. Петров изложил результаты своих исследований. Это – первая книга об электричестве, вышедшая в нашей стране. Она была переиздана у нас в 1936 г.
   В этой книге важны не только электротехнические исследования, но и результаты изучения взаимосвязи и взаимодействия электрического тока с живым организмом. Петров показал, что тело человека способно к электризации и что гальвани-вольтовская батарея, состоящая из большого числа элементов, опасна для человека; по существу, он предсказал возможность применения электричества для физиотерапевтического лечения.
   Влияние исследований В. В. Петрова на развитие электротехники и медицины велико. Его работа “Известие о гальвани-вольтовских опытах”, переведенная на латинский язык, украшает наряду с русским изданием национальные библиотеки многих европейских стран. Созданная В.В.Петровым электрофизическая лаборатория, позволила ученым академии в середине XIX века широко развернуть исследования в области использования электричества для лечения. Военно-медицинская академия в этом направлении заняла ведущее положение не только среди институтов нашей страны, но и европейских институтов. Достаточно назвать имена профессоров В. П. Егорова, В, В. Лебединского, А. В. Лебединского, Н. П. Хлопина, С. А. Лебедева.
   Что принес XIX век в изучении электричества? Прежде всего, окончилась монополия медицины и биологии на электричество. Начало этому положили Гальвани, Вольта, Петров. Первая половина и середина XIX века отмечены крупными открытиями в электротехнике. Эти открытия связаны с именами датчанина Ганса Эрстеда, французов Доминика Араго и Андре Ампера, немца Георга Ома, англичанина Майкла Фарадея, наших соотечественников Бориса Якоби, Эмиля Ленца и Павла Шиллинга и многих других ученых.
   Кратко опишем важнейшие из этих открытий, имеющие непосредственное отношение к нашей теме. Эрстед первый установил полную взаимосвязь электрических и магнитных явлений. Экспериментируя с гальваническим электричеством (так в то время называли электрические явления, возникающие от электрохимических источников тока, в отличие от явлений, вызываемых электростатической машиной), Эрстед обнаружил отклонения стрелки магнитною компаса, находящегося вблизи, электрического источника тока (гальванической батареи), в момент замыкания и размыкания электрической цепи. Он установил, что это отклонение зависит от места расположения магнитного компаса. Огромная заслуга Эрстеда в том, что он сам оценил важность открытого им явления. Рушились, казалось бы, незыблемые в течение более двухсот лет представления, основанные на работах Джильберта, о независимости магнитных и электрических явлений. Эрстед получил достоверный экспериментальный материал, на основе которого он пишет, а затем издает книгу “Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку”. Кратко свое достижение он формулирует так: “Гальваническое электричество, идущее с севера на юг над свободно подвешенной магнитной иглой, отклоняет ее северный конец к востоку, а, проходя в том же направлении под иглой, отклоняет ее на запад”.
   Ясно и глубоко раскрыл смысл опыта Эрстеда, являющегося первым достоверным доказательством взаимосвязи магнетизма и электричества, французский физик Андре Ампер. Ампер был очень разносторонним ученым, прекрасно владевшим математикой, увлекавшимся химией, ботаникой и древней литературой. Он был великолепным популяризатором научных открытий. Заслуги Ампера в области физики можно сформулировать так: он создал новый раздел в учении об электричестве – электродинамику, охватывающую все проявления движущегося электричества. Источником движущихся электрических зарядов у Ампера была гальваническая батарея. Замыкая цепь, он получал движение электрических зарядов. Ампер показал, что покоящиеся электрические заряды (статическое электричество) не действуют на магнитную стрелку – не отклоняют ее. Говоря современным языком, Амперу удалось выявить значение переходных процессов (включение электрической цепи).
   Майкл Фарадей завершает открытия Эрстеда и Ампера – создает стройное логическое учение об электродинамике. В то же время ему принадлежит ряд самостоятельных крупнейших открытий, несомненно, оказавших важное влияние на применение электричества и магнетизма в медицине и биологии. Майкл Фарадей не был математиком подобно Амперу, в своих многочисленных публикациях он не использовал ни одного аналитического выражения. Талант экспериментатора, добросовестного и трудолюбивого, позволил Фарадею компенсировать отсутствие математического анализа. Фарадей открывает закон индукции. Как он сам говорил: “Я нашел способ превращения электричества в магнетизм и наоборот”. Он обнаруживает самоиндукцию.
   Завершением крупнейших исследований Фарадея является открытие законов прохождения электрического тока через проводящие жидкости и химического разложения последних, наступающего под воздействием электрического тока (явление электролиза). Фарадей так формулирует основной закон: “Количество вещества, находящегося на токопроводящих пластинках (электродах), погруженных в жидкость, зависит от силы тока и от времени его прохождения: чем больше сила тока и чем дольше он проходит, тем больше количества вещества выделится в раствор”.
   Россия оказалась одной из стран, где открытия Эрстеда, Араго, Ампера, а главное, Фарадея нашли непосредственное развитие и практическое применение. Борис Якоби, используя открытия электродинамики, создает первое судно с электродвигателем. Эмилю Ленцу принадлежит ряд работ, представляющих огромный практический интерес в разных областях электротехники и физики. Его имя связывают обычно с открытием закона теплового эквивалента электрической энергии, называемого законом Джоуля – Ленца. Кроме того, Ленц установил закон, названный его именем. На этом заканчивается период создания основ электродинамики.
   .1 Применение электричества в медицине и биологии в XIX веке
   П. Н. Яблочков, расположив параллельно два угля, разделенных расплавляющейся смазкой, создает электрическую свечу – простой источник электрического света, способный освещать в течение нескольких часов помещение. Свеча Яблочкова просуществовала три-четыре года, найдя применение почти во всех странах мира. Ее заменила более долговечная лампа накаливания. Повсеместно создаются электрические генераторы, получают распространение и аккумуляторы. Области применения электричества все увеличиваются.
   Становится популярным применение электричества и в химии, начало которому положил М. Фарадей. Перемещение вещества – движение зарядоносителей – нашло одно из первых своих применений в медицине для ввода соответствующих лекарственных соединений в тело человека. Суть метода состоит в следующем: нужным лекарственным соединением пропитывается марля или другая любая ткань, которая служит прокладкой между электродами и телом человека; она располагается на участках тела, подлежащих лечению. Электроды подключаются к источнику постоянного тока. Метод подобного ввода лекарственных соединений, впервые примененный во второй половине XIX века, широко распространен и сейчас. Он носит название электрофореза или ионофореза. О практическом применении электрофореза читатель может узнать в главе пятой.
   Последовало еще одно, имеющее огромную важность для практической медицины открытие в области электротехники. 22 августа 1879 г. английский ученый Крукс сообщил о своих исследованиях катодных лучей, о которых в то время стало известно следующее:
   .При пропускании тока высокого напряжения через трубку с очень сильно разреженным газом из катода вырывается поток частичек, несущихся с громадной скоростью. 2. Эти частички движутся строго прямолинейно. 3. Эта лучистая энергия может производить механическое действие. Например, вращать маленькую вертушку, поставленную на ее пути. 4. Лучистая энергия отклоняется магнитом. 5. В местах, на которые падает лучистая материя, развивается тепло. Если катоду придать форму вогнутого зеркала, то в фокусе этого зеркала могут быть расплавлены даже такие тугоплавкие сплавы, как, например, сплав иридия и платины. 6. Катодные лучи – поток материальных телец меньше атома, а именно частиц отрицательного электричества.
   Таковы первые шаги в преддверии нового крупного открытия, сделанного Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Рентген обнаружил принципиально иной источник излучения, названный им Х-лучами (X-Ray). Позже эти лучи получили название рентгеновских. Сообщение Рентгена вызвало сенсацию. Во всех странах множество лабораторий начали воспроизводить установку Рентгена, повторять и развивать его исследования. Особенный интерес вызвало это открытие у врачей.
   Физические лаборатории, где создавалась аппаратура, используемая Рентгеном для получения Х-лучей, атаковались врачами, их пациентами, подозревавшими, что в их теле находятся проглоченные иголки, металлические пуговицы и т. д. История медицины не знала до этого столь быстрой практической реализации открытий в области электричества, как это случилось с новым диагностическим средством – рентгеновскими лучами.
   Заинтересовались рентгеновскими лучами сразу и в России. Еще не было официальных научных публикаций, отзывов на них, точных данных об аппаратуре, лишь появилось краткое сообщение о докладе Рентгена, а под Петербургом, в Кронштадте, изобретатель радио Александр Степанович Попов уже приступает к созданию первого отечественного рентгеновского аппарата. Об этом мало известно. О роли А. С. Попова в разработке первых отечественных рентгеновских аппаратов, их внедрении, пожалуй, впервые стало известно из книги Ф. Вейткова. Очень удачно дополнена она дочерью изобретателя Екатериной Александровной Кьяндской-Поповой, опубликовавшей совместно с В. Томат в журнале “Наука и жизнь” (1971, № 8) статью “Изобретатель радио и Х-луча”.
   Новые достижения электротехники соответственно расширили возможности исследования “животного” электричества. Маттеучи, применив созданный к тому времени гальванометр, доказал, что при жизнедеятельности мышцы возникает электрический потенциал. Разрезав мышцу поперек волокон, он соединил ее с одним из полюсов гальванометра, а продольную поверхность мышцы соединил с другим полюсом и получил потенциал в пределах 10-80 мВ. Значение потенциала обусловлено видом мышц. По утверждению Маттеучи, “биоток течет” от продольной поверхности к поперечному разрезу и поперечный разрез является электроотрицательным. Этот любопытный факт был подтвержден опытами на разных животных – черепахе, кролике, крысе и птицах, проведенными рядом исследователей, из которых следует выделить немецких физиологов Дюбуа-Реймона, Германа и нашего соотечественника В. Ю. Чаговца. Пельтье в 1834 г, опубликовал работу, в которой, излагались результаты исследования взаимодействия биопотенциалов с протекающим по живой ткани постоянным током. Оказалось, что полярность биопотенциалов при этом меняется. Изменяются и амплитуды.
   Одновременно наблюдались изменения и физиологических функций. В лабораториях физиологов, биологов, медиков появляются электроизмерительные приборы, обладающие достаточной чувствительностью и соответствующими пределами измерений. Накапливается большой и разносторонний экспериментальный материал. На этом заканчивается предыстория использования электричества в медицине и изучения “животного” электричества.
   Появление физических методов, дающих первичную биоинформацию, современное развитие электроизмерительной техники, теории информации, автометрии и телеметрии, комплексирование измерений – вот что знаменует собой новый исторический этап в научно-техническом и медико-биологическом направлениях использования электричества.
   .2 История лучевой терапии и диагностики
   В конце девятнадцатого века были сделаны весьма важные открытия. Впервые человек своим глазом мог увидеть что-то скрывающееся за непрозрачной для видимого света преградой. Конрадом Рентгеном были открыты так называемые Х-лучи, которые могли проникать через оптически непрозрачные преграды и создавать теневые изображения объектов, скрытых за ними. Было открыто и явление радиоактивности. Уже в 20 веке, в 1905 году Эйндховен доказал электрическую активность сердца. С этого момента стала развиваться электрокардиография.
   Медики стали получать все больше сведений о состоянии внутренних органов пациента, за которыми они не могли наблюдать без соответствующих приборов, созданных инженерами на основе открытий физиков. Наконец медики получили возможность наблюдать и за функционированием внутренних органов.
   К началу второй мировой войны ведущие физики планеты, еще до появления сведений о делении тяжелых атомов и колоссальном выделении энергии при этом, пришли к выводу о том, что возможно создание искусственных радиоактивных изотопов. Количество радиоактивных изотопов не ограничивается только известными естественно радиоактивными элементами. Они известны у всех химических элементов таблицы Менделеева. Ученые получили возможность проследить за их химической историей, не нарушая течения исследуемого процесса.
   Еще в двадцатые годы были предприняты попытки использования естественно радиоактивных изотопов из радиевого семейства для определения скорости кровотока у человека. Но такого рода исследования не имели широкого применения даже в научных целях. Более широкое использование в медицинских исследованиях, в том числе и диагностических, радиоактивные изотопы получили в пятидесятые годы после создания ядерных реакторов, в которых достаточно просто можно было получать большие активности искусственно радиоактивных изотопов.
   Наиболее известный пример одного из первых применений искусственно радиоактивных изотопов – это использование изотопов йода для исследований щитовидной железы. Метод позволил понять причину заболеваний щитовидной железы (зоб) для определенных областей проживания. Была показана связь между содержанием йода в рационе питания и заболеваниями щитовидной железы. В результате этих исследований мы с Вами потребляем поваренную соль, в которую сознательно введены добавки неактивного йода.

10. Практически каждый медицинский инструмент, начиная от скальпеля и заканчивая сложной установкой для определения заболеваний в органах человека, работает или создан благодаря достижениям в области физики. Стоит отметить, что когда-то медицина и физика были одной наукой и лишь со временем распались на отдельные ветви.

    Важные соприкосновения наук

    Созданные физиками аппараты позволяют проводить исследования любого рода. С помощью этих исследований врачи определяют болезнь и находят пути ее решения. Первым внушительным вкладом в медицину, со стороны физики, было открытие Вильгельма Рентгена в области лучей, которые получили его имя. Сегодня благодаря рентгеновским лучам можно без труда проверить человека на ряд заболеваний, узнать подробную информацию о проблемах на уровне костей и многое другое.
    Большой вклад в медицину дало открытие ультразвука. Ультразвук пропускается через тело человека и отражаясь от внутренних органов, позволяет создать макет организма, который позволяет проверить наличие заболеваний.
    Стоит отметить, что после удаления опухоли вам придется пройти курс профилактических процедур, так как здоровье будет подорвано из-за действия лазерных лучей. Помните, что это технология далека от идеальной.Одним из основных достижений нашего времени являются лазерные технологии, которые продуктивно используются в медицине. Примером может стать хирургия. Используя лазерные лучи, хирурги проводят очень сложные операции. Мощный пучок исходящий из лазера, когда прибор работает на нужной частоте, позволяет удалить злокачественную опухоль, для этого даже не нужно резать тело человека, как это было несколько лет назад.
    В помощь хирургам созданы специальные скальпели на основе плазмы. Это образцы, которые работают с очень высокими температурами. При их использовании кровь моментально сворачивается, и хирург не испытывает неудобств из-за кровотечений. Доказано, что после таких скальпелей раны заживают быстрее.При использовании плазменного скальпеля риск попадания в рану инфекции снижается до возможного минимума, при таких температурах микробы погибают мгновенно.
    Электрические токи также используются в медицине, например, небольшими импульсами ток узконаправлено подается в определенную точку. Так можно избавиться от опухолей, тромбов, и стимулировать ход крови.

11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
    Физика – самая всеобъемлющая из всех наук, ее
    влияние существует на большинство наших представлений о природе. Интересен
    вопрос о взаимодействии физики и биологии. Именно при изучении количества
    тепла, выделяемого и поглощаемого живым организмом, Майер открыл закон сохранения
    энергии. Можно сказать, что биология здесь повлияла на физику. Однако далее
    биологам потребовалось знание основных физических закономерностей и методов,
    потребовались точные физические приборы и установки. Действительно, изучая
    любой организм, можно заметить множество физических явлений. Например,
    циркуляция крови подчиняется законам течения жидкостей, глаз устроен как
    высокочувствительный оптический прибор, движение подчиняется законам механики,
    органы слуха устроены по законам акустики, и многое другое. Так,
    распространение информации о каком-либо событии сопровождается перемещением по
    нервам электрического импульса. Важнейшие события последнего времени в биологии
    и медицине сопровождаются все большим применением новейших физических методов:
    электронной микроскопии сверхвысокого разрешения, ядерного магнитного
    резонанса, рентгеновской томографии. Структура ДНК – носителя наследственной
    информации индивидуального организма – была расшифрована с помощью
    рентгеноструктурного анализа, метода, традиционно применяемого для исследования
    структуры кристаллов. В настоящее время идет грандиозная работа по расшифровке
    генома человека. Клонирование живых организмов, вообще, вмешательство в
    устройство клетки невозможно без высококлассных оптических приборов и особых
    миниатюрных инструментов.
    В организме кроме физических макропроцессов, как и в
    неживой природе, имеют место молекулярные процессы, которые в конечном итоге
    определяют поведение биологических систем. Понимание физики таких микропроцессов
    необходимо для правильной оценки состояния организма, природы некоторых
    заболеваний, действия лекарств и т.д. Появление, в последнее время,  новой
    науки- нанонауки, позволит  точно оценивать состояние организма уже на уровне
    атома,  более  конкретно вводить лекарство в мембрану клетки, не размазывая  по
    всему организму и т.д.
    Таким образом, можно сделать вывод о том, что и
    физика, и особенно биофизика имеют исключительно важное значение для медицины.
    Они вооружают врача знанием основ физических и биофизических методов
    исследования, диагностики и лечения больных, весьма широко распространенных в
    современной клинике, равно как и знанием принципов устройства соответствующих
    приборов и аппаратов. Биофизика тесно связана с электрофизиологией, неврологией,
    офтальмологией, фармакологией и т.п.
    Необходимые для врача вопросы прикладной биофизики
    вместе с элементами общей физики, касающимися применяемых в медицине физических
    методов диагностики и лечения, а также принципы устройства соответствующей
    аппаратуры составляют содержание так называемой медицинской физики,
    которая и изучается в нашей академии.
    И, наконец, для наглядности приведем несколько схем,
    красноречиво показывающих о связи физики как науки с медициной и с медицинскими
    диагностическими и лечебными методами.
    Рассмотрим, как пример, схему 1. Раздел
    гидродинамики изучает основные закономерности течения жидкости по сосудам;
    различные модели кровообращения; работа и мощность сердца.
    Раздел  Колебания и волны – распространение упругих
    колебаний  по сосудам; автоколебательные процессы, являющимися основными при
    рассмотрении процессов генерации потенциала действия в мембране, при
    регулировании уровня сахара в крови; характеристики звука.
    Электричество – физические основы электрографии;
    генерация биопотенциалов организма.
    Термодинамика- объясняет основы функционирования
    живого организма.
    Схема связи медицины с основными разделами и явлениями
    физики
    Связь разделов физики с медицинскими диагностическими методами