FIZIKA U MEDICINI 1 FIZIKA U MEDICINI Jedna

  • Slides: 23
Download presentation
FIZIKA U MEDICINI 1

FIZIKA U MEDICINI 1

FIZIKA U MEDICINI Jedna od najvećih revolucija u medicinskim naukama desila se krajem XIX

FIZIKA U MEDICINI Jedna od najvećih revolucija u medicinskim naukama desila se krajem XIX vijeka sa otkrićem: • rendgenskih zraka (fizičar Vilhelm Konrad Rentgen - 1895. ) • radioaktivnosti (fizičari Antoan Henri Bekerel-1896. i Marija i Pjer Kiri-1898. ) • Kasniji razvoj odgovarajućih aparata, kao i razvoj dozimetrije tokom II Svjetskog rata, doprijneli su naglom napretku nuklearne medicine, dok je dizajniranje linearnih akceletarora omogućilo razvoj radioterapije. • Dakle, dijagnostička i terapeutska upotreba jonizujućeg zračenja obilježila je doprinos fizike razvoju medicine krajem XIX i tokom XX vijeka, uključujući i sadašnje vrijeme. Vilhelm Konrad Rentgen I Ruka sa prstenom njegove supruge Marija I Pjer Kiri A. H. Bekerel 2

FIZIKA U MEDICINI U današnje vijreme dešava se nova revolucija u medicini. Upotreba radioaktivnog

FIZIKA U MEDICINI U današnje vijreme dešava se nova revolucija u medicini. Upotreba radioaktivnog zračenja nije više jedina tako dominantna primjena fizike u medicini. Fizičari se danas u svijetu mogu naći kao članovi timova u skoro svim oblastima madicine. Oni su neophodan dio timova koji se bave raznim vrstama savremenog » imidžinga «, kao što su UZ dijagnostika, NMR, CT, PET, GAMA-kamera i slično. MEDICINSKA FIZIKA je jedna od relativno novih naučnih oblasti, za koju ne postoji dovoljno razumijevanja u širokoj populaciji (ali i među ljekarima), naročito za njen dio FIZIKA FUNKCIONISANJA LJUDSKOG ORGANIZMA, na koji se mogu praktično primijeniti svi zakoni fizike vodeći računa o njegovim specifičnim karakteristikama. 3

OBLASTI KOJIMA SE BAVI MEDICINSKA FIZIKA Medicinska fizika se može podijeliti (uslovno) na dvije

OBLASTI KOJIMA SE BAVI MEDICINSKA FIZIKA Medicinska fizika se može podijeliti (uslovno) na dvije važne oblasti: • • fizika ljudskog organizma, koja se naziva i fizika fiziologije fizika instrumentacije, koja se koristi u dijagnostici i terapiji Fizika fiziologije ljudskog organizma 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Fizika lokomotornog sistema Fizika kardiovaskularnog sistema Fizika respiratornog sistema Termodinamika ljudskog organizma kao sistema Transportni procesi u ljudskom organizmu Električni procesi u ljudskom organizmu Fizika uha i čujnosti Fizika oka i viđenja Fizika medicinske instrumentacije • • Elektrodijagnostika i elektroterapija Radiodijagnostika i radioterapija Imidžing u medicinskoj dijagnostici (ultrazvučna dijagnostika, NMR, CT, PET, gama-kamera i slično) Veliki broj drugih aparata u raznim oblastima medicinske dijagnostike i 4 terapije

FIZIKA LJUDSKOG ORGANIZMA UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET DEPARTMAN ZA FIZIKU SLOBODANKA STANKOVIĆ

FIZIKA LJUDSKOG ORGANIZMA UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET DEPARTMAN ZA FIZIKU SLOBODANKA STANKOVIĆ FIZIKA LJUDSKOG ORGANIZMA ZA STUDENTE MEDICINSKE FIZIKE I MEDICINE SLOBODANKA STANKOVIĆ NOVI SAD, 2006. 5

SADRŽAJ POGLAVLJE STRANA 1. OSNOVI SISTEMOLOGIJE: ORGANIZAM KAO SISTEM 11 2. BIOMEHANIKA LOKOMOTORNOG SISTEMA

SADRŽAJ POGLAVLJE STRANA 1. OSNOVI SISTEMOLOGIJE: ORGANIZAM KAO SISTEM 11 2. BIOMEHANIKA LOKOMOTORNOG SISTEMA ČOVEKA 29 3. BIOMEHANIKA KARDIOVASKULARNOG SISTEMA 69 4. TERMODINAMIKA LJUDSKOG ORGANIZMA 101 5. TRANSPORTNI PROCESI U LJUDSKOM ORGANIZMU 135 6. BIOELEKTRIČNI PROCESI U LJUDSKOM ORGANIZMU 159 7. BIOAKUSTIKA 217 8. SVETLOST U MEDICINI – FIZIKA OKA I VIĐENJA 269 9. LITERATURA 319 6

1. OSNOVI SISTEMOLOGIJE - LJUDSKI ORGANIZAM KAO SISTEM 1. 1. SISTEMI 1. 2. KIBERNETIČKI

1. OSNOVI SISTEMOLOGIJE - LJUDSKI ORGANIZAM KAO SISTEM 1. 1. SISTEMI 1. 2. KIBERNETIČKI SISTEMI 1. 3. ISPITIVANJE BIOLOŠKIH SISTEMA 7

2. BIOMEHANIKA LOKOMOTORNOG SISTEMA ČOVEKA 2. 1. ELEMENTI LOKOMOTORNOG SISTEMA 2. 2. FUNKCIONISANJE LOKOMOTORNOG

2. BIOMEHANIKA LOKOMOTORNOG SISTEMA ČOVEKA 2. 1. ELEMENTI LOKOMOTORNOG SISTEMA 2. 2. FUNKCIONISANJE LOKOMOTORNOG SISTEMA 2. 3. REALNI SISTEMI 8

9

9

3. BIOMEHANIKA KARDIOVASKULARNOG SISTEMA 3. 1. IDEALNE TEČNOSTI 3. 2. REALNE TEČNOSTI 3. 3.

3. BIOMEHANIKA KARDIOVASKULARNOG SISTEMA 3. 1. IDEALNE TEČNOSTI 3. 2. REALNE TEČNOSTI 3. 3. KARDIOVASKULARNI SISTEM 3. 4. POVRŠINSKI EFEKTI 10

4. TERMODINAMIKA LJUDSKOG ORGANIZMA • • • 4. 1. TERMODINAMIČKI SISTEM 4. 2. TOPLOTNA

4. TERMODINAMIKA LJUDSKOG ORGANIZMA • • • 4. 1. TERMODINAMIČKI SISTEM 4. 2. TOPLOTNA RAVNOTEŽA. NULTI ZAKON TERMODINAMIKE 4. 3. ZAKON ODRŽANJA ENERGIJE U ORGANIZMU. I ZAKON TERMODINAMIKE 4. 4. DRUGI ZAKON TERMODINAMIKE 4. 5. 0 BJEDINJENI ZAKON TERMODINAMIKE 4. 6. ENERGETSKE PROMJENE U ORGANIZMU 11

5. TRANSPORTNI PROCESI U LJUDSKOM ORGANIZMU 5. 1. TRANSPORT TOPLOTNE ENERGIJE 5. 2. TRANSPORT

5. TRANSPORTNI PROCESI U LJUDSKOM ORGANIZMU 5. 1. TRANSPORT TOPLOTNE ENERGIJE 5. 2. TRANSPORT SUPSTANCIJE - DIFUZIJA 12

6. BIOELEKTRIČNI PROCESI U LJUDSKOM ORGANIZMU 6. 1. ELEKTRIČNI SIGNALI U ORGANIZMU 6. 2.

6. BIOELEKTRIČNI PROCESI U LJUDSKOM ORGANIZMU 6. 1. ELEKTRIČNI SIGNALI U ORGANIZMU 6. 2. REGISTROVANJE ELEKTRIČNIH SIGNALA 6. 3. FUNKCIONALNA DIJAGNOSTIKA 6. 4. PRIMJENA ELEKTRICITETA I MAGNETIZMA NA ORGANIZAM 13

7. BIOAKUSTIKA Infrazvuk - Audibilni zvuk - Ultrazvuk < 20 Hz 20 – 2.

7. BIOAKUSTIKA Infrazvuk - Audibilni zvuk - Ultrazvuk < 20 Hz 20 – 2. 000 Hz > 20. 000 Hz Glava (3 -20)Hz vilica(6 -8)Hz ramena (3 -6)Hz kičma (8 -12)Hz kukovi (3 -6)Hz Model ljudskog organizma kao oscilatornog sistema. 14

PROCES ČUJNOSTI 15

PROCES ČUJNOSTI 15

8. SVJETLOST U MEDICINI FIZIKA OKA I VIĐENJA • 8. 1. ELEKTROMAGNETNA PRIRODA SVJETLOSTI

8. SVJETLOST U MEDICINI FIZIKA OKA I VIĐENJA • 8. 1. ELEKTROMAGNETNA PRIRODA SVJETLOSTI • 8. 2. INTERAKCIJA SVJETLOSTI I MATERIJE • 8. 3. FIZIKA OKA I VIĐENJA 16

PROCES VIĐENJA 17

PROCES VIĐENJA 17

Medicinski “Imaging” Intenzivan razvoj medicinskog imidžinga omogućio je dobijanje brojnih informacija o stanju organizma.

Medicinski “Imaging” Intenzivan razvoj medicinskog imidžinga omogućio je dobijanje brojnih informacija o stanju organizma. Ispitivanja mogu uključivati: Konvencionalna radiorafija (x-zraci) Kompjuterizovana tomografija (CT) Nuklearna medicina Magnetna rezonanca (MRI) Ultrazvuk 18

CT Scan - Komputerizovana Tomografija Computerizovana (aksijalna) tomografija (CT ili CAT scanning) je dijagnostička

CT Scan - Komputerizovana Tomografija Computerizovana (aksijalna) tomografija (CT ili CAT scanning) je dijagnostička procedura koja koristi specijalnu opremu sa x-zracima za dobijanje slika presjeka tela. Kombinacija rendgenske cijevi i detektora pomjera se translatorno i rotaciono u odnosu na pacijenta, pri čemu se dobija CT angiografija Spiralni CT CT pomoću elektronskog snopa (EBCT) 19

Pozitronska Emisiona Tomograija (PET) PET produkuje slike tijela detektovanjem radijacije koju emituju radioaktivne substancije

Pozitronska Emisiona Tomograija (PET) PET produkuje slike tijela detektovanjem radijacije koju emituju radioaktivne substancije (radioaktivni izotopi: ugljenik-11, fluor-18, kiseonik-15, Azot-13 sa kratkim vremenom raspada). PET detektuje gama zrake, dobijene u sudaru pozitrona koje emituju radioaktivni izotopi i elektrona koji se nalaze u tkivu. 20

Magnetina Rezonanca Imidžing pomoću Magnetine Rezonance (MRI) daje trodimensionalnu mapu morfoloških osobina uzorka. Koristi

Magnetina Rezonanca Imidžing pomoću Magnetine Rezonance (MRI) daje trodimensionalnu mapu morfoloških osobina uzorka. Koristi radiofrekventne talase i jako magnetno polje (od 1, 5 – 4 Tesla: Zemljino magnetno polje je oko 0, 5 x 10 -4 Tesla) da bi se dobile izvanredno jasne slike unutrašnjih organa i tkiva. 21

MRI - 3 D Rekonstrukcija 3 D rekonstrukcija dobijena iz MRI režnjeva Još jedna

MRI - 3 D Rekonstrukcija 3 D rekonstrukcija dobijena iz MRI režnjeva Još jedna 3 D rekonstrukcija strukture glave 22

ULTRAZVUK 23

ULTRAZVUK 23