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論高等醫學院校開設物理學的必要性

時間:1970-01-01  作者:秩名

論文導讀:物理學是研究物質運動形式的。醫學是以人體為研究對象的生命科學。生命科學和醫學已從宏觀形態的研究進入微觀機制的研究。最新醫療技術科用車削角膜內半徑來調節屈光度。
關鍵詞:物理學,人體,醫學,醫療技術
 

物理學是研究物質運動形式的,具有最基本最普遍的性質。醫學是以人體為研究對象的生命科學,生命現象屬于物質的高級運動形式。因此生命現象在物理學的研究范疇之內,二者之間必有一定的聯系。

一、人體時時刻刻處在各種物理場的包圍之中,地球物理場的巨大變化及大量人工物理場的產生,給人類健康帶來了嚴重的危害,成為很多疾病的誘因。

1、重力場

地球周圍是一個充滿重力作用的空間,即重力場。它是人類生存的基本環境因素。但是重力的改變,會使人感到難受。長時間的失重,會嚴重破壞生理過程,耳內的耳石器會失去常有的重力刺激。耳石重量的喪失,又解除了對半規管感受器的正常抑制作用,于是引起前庭系統穩定性喪失,從而導致運動病的發生。

2、地磁場

地球是一個磁化球體,周圍存在著相當強的磁場,即地磁場。地磁場在人體心血管系統的活動中起著重要的作用。地磁場的突然變化,是造成心血管意外事故的直接原因之一。磁暴期間,老年人脈搏會加速,動脈壓增高,心血管意外事故的發生和死亡率顯著上升。地震也引起地磁場的快速變化,并與人體生物磁場產生共鳴,使人感到不適、頭痛。

3、天然電場

地球表面存在著各種電場。地殼為一較強的負電場,大氣層則為一非常活躍的正電場。電場的波動對人體產生各種有害影響并出現一些癥狀,如頭痛,癲癇發作等。高壓雷電可以損傷人體細胞染色體;局部地區的電場強度增大,這些地區膽結石,腎結石的患者就會增多。

4、放射性場

地球表面層存在著許多天然放射性核素,它們在衰變的同時放出射線,構成放射性場。當天然放射線強度超過一定限度時,就會對人的骨髓、肝、腎等生理功能及生化過程產生破壞性作用。

5、各種人工物理場

近幾十年來,隨著科學技術和社會經濟的發展,電子工業迅速發展,使電磁輻射廣泛應用。各種電子設備無時無刻地不在向周圍地區發射不同頻率、不同能量的電磁波。電磁污染是無形的,它危害人體的中樞神經系統,促進心血管疾病的發生和發展,損傷視覺系統。

二、隨著現代物理學的迅速發展,人類對生命現象的認識逐步深入,生命科學和醫學已從宏觀形態的研究進入微觀機制的研究,從細胞水平的研究上升到分子水平的研究,并日益將其理論建立在精確的物理學基礎上。任何生命過程都是和物理過程密切相聯系的,如能量的交換、信息的傳遞、體內控制和調節、疾病發生機制、物理因素對機體的作用等。物理知識成為了揭示生命現象不可缺少的基礎。

1、力學

力學研究的物體運動規律及其相互作用,也適用于人體骨骼、肌肉、血液循環和臟器活動。人的骨骼是高強度且靈活的機械。通過不同方向的力作用在骨骼時骨骼的應力和應變,可以得到骨骼在某個方向上的剛度和強度最大,在某個方向上的剛度和強度最小。通過建立肌肉的物理模型(三單元模型),可以解釋肌肉長度的增加,對其收縮速度有良好影響以及肌肉生理橫斷面的增加會導致肌肉收縮力的增加。

2、流體力學

流體力學是研究流體在流動時的性質。人體中的血液作為一種流體,其特點也可以通過流體力學中的定律和定理來研究。研究血液流變的性質,已經形成了一門新的學科—血液流變學。它研究血液流變因素對血液流變特性的影響,不僅對心血管疾病和癌癥等病因學十分重要,而且可為診斷、預防和治療提供關鍵性的手段。血沉就是利用血細胞沉降速度來判斷病情。通過研究狹窄血管內偶應力流體流動阻抗、流量和壁切應力及紅細胞變形能力,可以為心血管系統病理提供診斷依據。

3、分子動理論

分子動理論是從物質的微觀結構出發來了解物質宏觀規律的本質。通過分子動理論中的表面張力系數,可以清楚地解釋肺泡表面液層中分布一定量的,由飽和卵磷脂和脂蛋白組成的表面活性物質的作用,即使大小不同的肺泡具有不同的表面張力系數值,起到穩定大小肺泡,減小了呼吸功的作用。新生兒通過借以大聲啼哭來進行第一次呼吸就是以克服肺泡的表面張力而獲得生存。

4、電磁學

人體內存在生物電,如心電、腦電、肌電、胃電等。生物電流是否正常與生理功能是否正常相一致。廣泛使用的心電儀、腦電儀,就是用來探明腦、心的生理功能。人是電導體,由此產生了電療這個重要的治療方法。磁場產生生物效應,影響人體的生理病理過程。可以調節人體的生物電和生物磁場,以達到治病保健的作用。60年代以來,已逐步形成了一門新的學科—生物磁學,它研究磁場對生物分子、細胞組織、器官和生物整體的作用。

5、光學

人眼就是一個光學儀器。正常眼可看清十幾厘米到無窮遠的物體。當有眼疾時,如屈光不正,其發病機制和矯正方法,都要有光學知識來計算。最新醫療技術科用車削角膜內半徑來調節屈光度。

三、隨著近代物理和計算機科學的迅速發展,人們對生命現象的認識逐步深入,物理學的技術和方法,在醫學研究和醫療實踐中的應用也越來越廣泛,并且不斷更新。

1、X射線

1895年倫琴在研究稀薄氣體放電時發現了X射線,之后僅三個月就應用于醫學研究。X射線透視機早已成為醫學中不可缺少的工具。X射線透視時根據不同組織或臟器對X射線的衰減本領不同,強度均勻的X射線透過身體不同部位后的強度不同,透過人體的X射線投射到照相底片上,顯像后就可以觀察到各處明暗不同的像。X射線透視機已成為醫院的基本設備之一,它可以清楚地觀察到骨折的程度、肺結核病灶、體內腫瘤的位置和大小、臟器形狀以及斷定體內異物的位置等。

2、B超

B超是超聲波B型顯示斷層成像的簡稱,之所以稱為B型顯示,是因為對過去顯示超聲檢查結果的方法又創立了一種方案而增加的新名稱。其原理是將一束超聲波從體外垂直于人體表面射向體內,當超聲從體內組織中傳播時,碰到組織有分界面或不均勻處就會產生反射。把這種反射超聲波再在體外同一部位接收下來,根據發射探頭的所在位置,就可以知道反射點在體內對著探頭的位置,而根據發射超聲波的時間差,可以知道它在體內垂直于體表的深度。論文參考網。

3、X射線電子計算機輔助斷層掃描成像(X—CT)

X—CT是利用X射線穿透人體某層面進行逐行掃描。探測器測量和紀錄透過人體后的射線強度值,將這些強度值轉換為數碼信號,送進計算機進行處理,經過排列重建,在顯示器上就能迅速顯示出該層面的切片圖,一個層面掃描完后,射線沿被檢查的人體旋轉1度,再進行下一個層面的掃描,這樣就可以得到一個完整的人體層面圖像。X—CT的優越性在于它可以清晰地顯示人體器官的各種斷面,避免了影像的重疊,大大提高了診斷的精度。

4、核磁共振斷層成像(MRI)

MRI是一種多參數、多核種的成像技術。其基本原理是利用一定頻率的電磁波向處于磁場中的人體照射,人體中各種不同組織的氫核在電磁波作用下,會發生核磁共振,吸收電磁波的能量,隨后又發射電磁波。MRI系統探測到這些來自人體中的氫核發射出來的電磁波信號后,經計算機處理和圖像重建,得到了人體的斷層圖像。MRI比X—CT和B超獲得人體內部信息要多的多,尤其是對于腦部病變和早期腫瘤病變的診斷,MRI更具有優越性。論文參考網。

5、激光手術和激光治療

利用激光器發射的激光作為手術刀進行切割、汽化等外科手術。論文參考網。激光手術有以下優點:①對凝固血管很有效,使不流血手術得以實現;②手術切緣銳利、平整;③由于激光手術是非接觸手術,對于一些操作困難的部位實施手術尤為方便;④切割惡性腫瘤時,因激光能隨時封閉毛細血管和淋巴液通道,有助于防止腫瘤細胞的擴散和轉移。

物理學作為嚴格的定量的自然科學的帶頭學科,一直在科學技術發展中發揮及其重要的作用,尤其隨著科學技術的發展,物理學與人體、醫學的聯系越來越緊密。在高等醫學院校里開設物理課的主要任務是給醫學生提供系統的物理學知識,使他們在中學物理的基礎上,進一步掌握物理學的基本概念、基本定律、研究方法,擴大物理學知識的領域,為學習現代醫學準備必要的物理基礎。因此,在高等醫學院校開設物理課是科技發展的必然結果,是時代發展的必然結果,現在是如此,將來也是如此。


參考文獻
(1)卞志榮 《利用物理知識在醫學中的應用進行STS教育》
(2)郭玉琢 《物理學與醫療技術》
(3)倪合一 《作用于人體的物理場》
 

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