Најважније из лекције
Примена физике у медицини:
- Дијагностика зрачењем: Рендген (X-зраци, коштани систем), CT (X-зраци, детаљни пресеци), PET (радиоактивни трејсери, метаболички процеси).
- Нешкодљива дијагностика: Ултразвук (механички таласи за мека ткива и фетус), ЕКГ (снимање електричног потенцијала срца током времена), NMR (магнетна својства језгра и радио-таласи).
- Савремена хирургија: Ласери (прецизни термички резови мале површине), радиохирургија и гама нож (фокусирано гама зрачење за операције тумора без механичког реза).
Рендгенски (X) зраци: Електромагнетни таласи велике енергије и изразите продорности. Користе се пре свега за снимање коштаног система и у терапији.
Због штетног (јонизујућег) дејства X-зрака, њихову примену треба свести на неопходну меру.
Ултразвучни таласи: Механички таласи високих фреквенција. Потпуно су безбедни и нешкодљиви за организам.
Ултразвук се користи за преглед меких ткива и унутрашњих органа (бубрези, јетра, срце, око) и за праћење развоја фетуса. Слика се формира анализом одбијених (рефлектованих) ултразвучних таласа од ткива.
Зашто се за праћење развоја бебе током трудноће користи искључиво ултразвук, а не рендгенско снимање?
Ултразвук представља безопасне механичке таласе који не оштећују ћелије, док су рендгенски (X) зраци јонизујуће електромагнетно зрачење које има штетан утицај на ткива и развој плода.
Електрокардиографија (ЕКГ) је дијагностичка метода снимања електричне активности срчаног мишића помоћу електрода постављених на тело.
Сваки срчани откуцај покреће електрични импулс који изазива грчење мишића и пумпање крви.
Електрокардиограм: Графички приказ који показује промену разлике електричног потенцијала (напона) између електрода у функцији времена: \( \Delta U(t) \).
ЕКГ је потпуно неинвазивна и нешкодљива метода која лекару пружа податке о ритму, оптерећењу и евентуалним оштећењима срца.
CT скенер (компјутеризована томографија): Користи снопове X-зрака и рачунарску обраду за добијање детаљних слојевитих приказа костију и меких ткива. Излаже пацијента зрачењу.
PET скенер (позитрон-емисиона томографија): Заснива се на убризгавању малих количина радиоактивних супстанци ради праћења биолошких и метаболичких процеса у ткивима (рано откривање тумора). Пацијент се излаже зрачењу.
Нуклеарна магнетна резонанција (NMR / MRI): Користи јака магнетна поља и радио-таласе за прецизно снимање фине структуре меких ткива (мозак, кичма, срце). Заснива се на магнетним особинама атомских језгара.
CT и PET дијагностика излажу тело јонизујућем зрачењу и примењују се уз процену односа користи и ризика, док је NMR потпуно нешкодљива метода.
Ласери у хирургији: Емитују узак, фокусиран сноп светлости високе енергије. Омогућавају изузетно прецизне резове са минималним оштећењем околног здравог ткива и брз опоравак (офталмологија, дерматологија, општа хирургија).
Радиохирургија: Метода оперативног лечења усмереним зрачењем велике енергије без механичког реза, најчешће ради уништавања малигних ћелија.
Гама нож: Радиохируршки уређај који користи вишеструко фокусиране снопове високоенергетског гама зрачења за прецизно третирање тешко приступачних тумора у мозгу, при чему је зрачење околног здравог ткива сведено на минимум.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Која врста таласа се користи у ултразвучној дијагностици, а која код класичног рендгенског снимања?
Ултразвучна дијагностика користи високофреквентне механичке (звучне) таласе, док класично рендгенско снимање користи електромагнетне (X) зраке велике енергије и продорности.
Задатак 2 (средњи): Разврстајте следеће дијагностичке методе на оне које излажу пацијента јонизујућем зрачењу и оне које су потпуно нешкодљиве:
ЕКГ, CT скенер, NMR (магнетна резонанција), рендгенско снимање, ултразвук, PET скенер.
ЕКГ, CT скенер, NMR (магнетна резонанција), рендгенско снимање, ултразвук, PET скенер.
- Методе са јонизујућим зрачењем (ризик од зрачења): рендгенско снимање (X-зраци), CT скенер (X-зраци), PET скенер (радиоактивни изотопи).
- Нешкодљиве методе (без јонизујућег зрачења): ЕКГ (мерење напона), ултразвук (звучни таласи), NMR (магнетна поља и радио-таласи).
Задатак 3 (средњи): Шта представља крива која се добија електрокардиограмом (ЕКГ)? Које физичке величине она повезује?
Електрокардиограм представља графикон зависности разлике електричног потенцијала (електричног напона) између постављених електрода од времена: \( \Delta U(t) \). На основу њега лекар прати рад срчаног мишића.
Задатак 4 (тежак): Објасните физички принцип рада „гама ножа” и због чега се њиме могу уништавати тумори дубоко у мозгу без значајног оштећења околног здравог ткива.
Гама нож користи велики број појединачних снопова гама зрачења мањег интензитета који долазе из различитих праваца кроз лобању. Сваки појединачни сноп при проласку кроз здраво ткиво предаје релативно малу енергију која не оштећује ткиво. Међутим, сви снопови се прецизно секу (фокусирају) у једној тачки – у самом тумору. У тој фокусној тачки збирна енергија зрачења постаје изузетно велика и уништава ћелије тумора.
