MEDKAL FZK Medikal Fizik hastalklarn tan ve tedavisinde

MEDİKAL FİZİK

�Medikal Fizik, hastalıkların tanı ve tedavisinde fiziksel, matematiksel teknik ve kavramların tıbbın herhangi bir alanında uygulanması ile ilgili bir bilim dalıdır. � Biyomedikal cihazlar ve biyomedikal görüntüleme cihazları günümüzde tıp biliminin; tanı, teşhis ve tedavide en büyük yardımcılarıdır. � Tıbbi Görüntüleme, en basit hali ile insan vücudunun iç yapısının çeşitli yöntemler ile görülebilir hale getirilmesidir.

Görüntüleme Tekniklerinin iki işlevi vardır: 1) Organ ve dokuların hasta olup olmadığını belirlemek; yani hastalıkları saptamak ve tanı koymak (teşhis etmek) 2) Bu görüntülerin kılavuzluğunda hastalıklı bölgeden iğne ile parça almak ya da tedavi amacıyla o bölgeye müdahale etmek

Ø Tanı ve tedavi amacıyla kullanılan yöntemlerden bazıları; �Röntgen �Tomografi ve Bilgisayarlı Tomografi(CT) �Manyetik Rezonans Görüntüleme(MR) �Pozitron Emsiyon Yöntemleri(PET) �Bilgisayarlı Tek Foton Emisyon Tomografisi( SPECT) �Nükleer Tıp Yöntemleri �Ultrases �Mamografi �Ve x ışını kullanılan bazı yöntemler

�Sayılan bu yöntemlerin birbirinden çok farklı özelliklerinin olması, her bir yöntemin birbirine karşı belirli bir ya da bir kaç alanda üstünlüklerinin olduğu gösterir. �Bazı radyolojik görüntüleme yöntemleri hücrelerin yapısı hakkında çok detaylı ve işe yarar görüntüler üretebilirken bazı yöntemler ise hücrelerin yapısı yerine onların fizyolojisi hakkında yani çalışmaları hakkında bilgi verir. �Bu yöntemlerin tanı amacıyla kullanımı elde edilen görüntülerden hastalıkların tespitinde yararlanılması şeklinde olurken, tedavi amacıyla kullanımı ise bazı cerrahi işlemlerin görüntüleme yöntemleri sayesinde daha az zararla yapılmasını sağlamalarıdır.

Elektrik ve Manyetizma

Giriş �Elektrik ve manyetizma yasaları, radyo, televizyon, elektrik motoru, bilgisayar, yüksek enerji hızlandırıcısı ve benzeri elektronik aygıtların çalışmasında temel rol oynarlar. Katı ve sıvıların oluşmasını sağlayan atomlar ve moleküller arası kuvvetler temelde elektrik kökenlidirler. �Ayrıca, cisimler arasındaki itme ve çekme kuvvetleri, bir yaydaki esneklik kuvveti gibi kuvvetler, atomsal düzeydeki elektrik kuvvetlerinden ileri gelir.

Elektrik Yüklerinin Özellikleri �Elektrik yükleri ve kuvvetlerinin varlığını göstermek için birkaç basit deney yapılabilir. Örneğin, saçınızı kuru bir günde taradıktan sonra, tarağın kâğıt parçalarını çektiğini göreceksiniz. Çekim kuvveti çoğu kez kâğıt parçalarını düşürmeyecek kadar kuvvetlidir. İpek ya da kürke sürtülmüş cam veya lâstik gibi başka maddelerle de aynı olay gözlenebilir.

�Bir başka basit deney, şişirilmiş bir balonun yünle ovulmasıdır. Bu durumda balon odanın duvarı veya tavanına saatlerce yapışık kalabilir. Böyle davranan cisimlerin elektriklenmiş veya elektrikle yüklenmiş oldukları söylenir. �Ayakkabılarınızı yün bir halıya iyice sürterek, vücudunuzu kolayca elektrikleyebilirsiniz.

�Bir arkadaşınıza hafifçe dokunarak (ve onu korkutarak) vücudunuzdaki bu yükü hissedip ondan kurtulabilirsiniz. Uygun koşullarda birbirine böyle dokunulduğunda bir kıvılcım görülür ve her iki taraf da hafif bir karıncalanma hisseder. �Havadaki aşırı nem vücudunuzda biriken yükün toprağa kaçmasına yol açacağından, bu tür deneyler kuru havalarda en iyi sonuç verirler.

�Bir dizi basit deneylerle, Benjamin Franklin'in (1706 -1790) artı (pozitif) ve eksi (negatif) adlar verdiği iki çeşit elektrik yükü olduğu bulunmuştur. �Bunu göstermek üzere, kürke sürtüldükten sonra metal olmayan bir iple aşağıdaki şekil a daki gibi asılmış sert bir lâstik çubuğu göz önüne alalım. İpeğe sürtülmüş bir cam çubuk lâstik çubuğa yaklaştırıldığında, ikisi birbirlerini çekerler.

�Öte yandan, yüklü iki lâstik çubuk (veya yüklü iki cam çubuk) birbirlerine yaklaştırıldığında, şekil b deki gibi birbirlerini iterler. Bu gözlemden lâstik ve camın, farklı iki elektriklenme durumunda bulundukları görülmektedir. �Bu gözlemlere dayanarak, aynı yüklerin birbirlerini ittikleri, farklı yüklerin birbirlerini çektikleri sonucuna varılır.

�Franklin'in önerisi benimsenerek cam çubuktaki elektrik yüküne artı, lâstik çubuktakine eksi denilir. �Bu nedenle yüklü bir lâstik çubuk tarafından çekilen (veya yüklü bir cam çubuk tarafından itilen) yüklü herhangi bir cisim artı yüklü, yüklü bir lastik çubuk tarafından itilen (veya yüklü bir cam çubuk tarafından çekilen) yüklü herhangi bir cisim eksi yüklü olmalıdır.

�Birçok ticarî ürünün özelliklerinden, çekici elektrik kuvvetleri sorumludur. Örneğin birçok kontak merceğin plâstiği (etafilkon), gözyaşındaki protein moleküllerini elektriksel olarak çeken moleküllerden oluşur. �Bu protein moleküllerinin plâstikçe soğrulup tutulması ile mercek, kullanıcının gözyaşlarından oluşmuş durumuna girer. Bundan dolayı kullanıcının gözü merceği yabancı cisim gibi algılamaz ve böylece rahatça kullanılabilir.

�Elektriklenme durumu yükün bir cisimden ötekine geçmesiyle meydana gelir. Böylece, cisimlerden biri bir miktar eksi yük kazanırken ötekisi aynı miktar artı yük kazanır. �Örneğin, bir, cam çubuk ipeğe sürtüldüğünde, ipek, cam çubuktaki artı yüke eşit miktarda eksi yük kazanır.

�İletkenler, Yalıtkanlar ve İndüklenen yükler qİletkenler: Serbestçe hareket eden yüklere sahip maddelerdir. Metal q. Yalıtkanlar : Kolayca iletilmeyen yüklere sahip maddelerdir. Odun q Yarıiletkenler : Elektrik özellikleri arada olan maddelerdir. Silikon q İndüksiyon : Elektrikle yüklü bir cismin diğer bir cisme teması sonucu o cisimde de elektrik akımı oluşturmasıdır.

Coulomb Kanunları q Coulomb Kanunları - İki nokta yük arasındaki elektrik kuvvetin büyüklüğü yüklerin çarpımıyla doğru orantılı ve aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. r : iki yük arası uzaklık q 1, q 2 : yükler k : orantı sabiti - İki yükün birbirleri üzerinde oluşturdukları kuvvetlerin doğrultusu her zaman onları birleştiren doğru boyuncadır. - Yükler aynı işarete sahipse, kuvvetler iticidir. - Yükler zıt işarete sahipse, kuvvetler çekicidir. F 2 on 1 q 2 q 1 q 2 + + - - + - r F 1 on 2 F 2 on 1 r F 1 on 2

�Coulomb Kuvvetleri q Coulomb Kuvvetleri ve Birimler r : iki yük arasındaki uzaklık (m) q 1, q 2 : yükler (C) k : orantı sabiti SI birimi Tanımdan elde edilen Bir protonun yükü

�Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler A + + + + B A + + + + + B maddesi çıkarıldığında P • Yüklü A maddesinin varlığı uzayın niteliğini değiştirir ve bir “elektrik alan”oluşturur. • Yüklü B maddesi çıkarıldığında , B maddesi üzerinde meydana gelen kuvvet gözden kaybolsa da, A maddesinin oluşturduğu elektrik alan kalır. • Yüklü madde üzerindeki elektrik kuvvet, diğer yüklü maddelerin meydana getirdiği elektrik alan tarafından oluşturulur.

�Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler q Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler A A + + + + P Test yükü yerleştiriliyor Deneme yükü + + + + • Belirli bir noktada elektrik alanın olup olmadığını deneysel olarak bulmak için, noktaya yüklü küçük bir cisim(deneme yükü) yerleştiririz. • Elektrik alan şu şekilde ifade edilir: • Bir q yükü üzerindeki kuvvet: ( SI biriminde N/C )

Elektrik Alan

Elektrik Alan Çizgileri Elektrik alan desenlerini göz önünde canlandırmanın uygun bir yolu, her noktada elektrik alan vektörünü kendisine teğet kabul eden çizgiler çizmektir. Elektrik alan çizgilerinin özellikleri �E elektrik olan vektörü, elektrik alan çizgisine her noktada teğettir.

�Alan çizgilerine dik birim yüzeyden geçen çizgilerin sayısı, o bölgedeki elektrik alan büyüklüğüyle orantılıdır. Buna göre, alan çizgileri birbirlerine yakın olduğunda E büyük, uzak olduğunda küçüktür. �Alan çizgileri artı bir yükten çıkıp eksi bir yükte son bulmalıdır. �İki alan çizgisi birbirini kesemez.

�A yüzeyinden geçen çizgi yoğunluğu, B yüzeyinden, geçen çizgi yoğunluğundan daha büyüktür. Bu nedenle, A yüzeyindeki elektrik alanı, B dekinden daha şiddetlidir. Üstelik, çizgiler, farklı noktalarda farklı doğrultularda olduklarından alan düzgün değildir.

Bir nokta yükün elektrik alan çizgileri, (a) Artı bir nokta yük için alan çizgileri yarıçap boyunca dışarı doğrudur. (b) Eksi bir nokta yük için çizgiler yarıçap boyunca içeri doğrudur.

Eşit büyüklükte zıt işaretli iki nokta yükün elektrik alan çizgileri

İki artı nokta yükün elektrik alan çizgileri

Bir +2 q nokta yükü ile başka bir -q nokta yükünün elektrik alan çizgileri