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论高等医学院校开设物理学的必要性

时间:2015-12-02 12:32 来源:第一论文网 作者:陈编 点击:
物理学是研究物质运动形式的。医学是以人体为研究对象的生命科学。生命科学和医学已从宏观形态的研究进入微观机制的研究。最新医疗技术科用车削角膜内半径来调节屈光度。
  物理学是研究物质运动形式的,具有最基本最普遍的性质。医学是以人体为研究对象的生命科学,生命现象属于物质的高级运动形式。因此生命现象在物理学的研究范畴之内,二者之间必有一定的联系。
  一、人体时时刻刻处在各种物理场的包围之中,地球物理场的巨大变化及大量人工物理场的产生,给人类健康带来了严重的危害,成为很多疾病的诱因。
  1、重力场 
  地球周围是一个充满重力作用的空间,即重力场。它是人类生存的基本环境因素。但是重力的改变,会使人感到难受。长时间的失重,会严重破坏生理过程,耳内的耳石器会失去常有的重力刺激。耳石重量的丧失,又解除了对半规管感受器的正常抑制作用,于是引起前庭系统稳定性丧失,从而导致运动病的发生。
  2、地磁场
  地球是一个磁化球体,周围存在着相当强的磁场,即地磁场。地磁场在人体心血管系统的活动中起着重要的作用。地磁场的突然变化,是造成心血管意外事故的直接原因之一。磁暴期间,老年人脉搏会加速,动脉压增高,心血管意外事故的发生和死亡率显著上升。地震也引起地磁场的快速变化,并与人体生物磁场产生共鸣,使人感到不适、头痛。
  3、天然电场
  地球表面存在着各种电场。地壳为一较强的负电场,大气层则为一非常活跃的正电场。电场的波动对人体产生各种有害影响并出现一些症状,如头痛,癫痫发作等。高压雷电可以损伤人体细胞染色体;局部地区的电场强度增大,这些地区胆结石,肾结石的患者就会增多。
  4、放射性场
  地球表面层存在着许多天然放射性核素,它们在衰变的同时放出射线,构成放射性场。当天然放射线强度超过一定限度时,就会对人的骨髓、肝、肾等生理功能及生化过程产生破坏性作用。
  5、各种人工物理场
  近几十年来,随着科学技术和社会经济的发展,电子工业迅速发展,使电磁辐射广泛应用。各种电子设备无时无刻地不在向周围地区发射不同频率、不同能量的电磁波。电磁污染是无形的,它危害人体的中枢神经系统,促进心血管疾病的发生和发展,损伤视觉系统。
  二、随着现代物理学的迅速发展,人类对生命现象的认识逐步深入,生命科学和医学已从宏观形态的研究进入微观机制的研究,从细胞水平的研究上升到分子水平的研究,并日益将其理论建立在精确的物理学基础上。任何生命过程都是和物理过程密切相联系的,如能量的交换、信息的传递、体内控制和调节、疾病发生机制、物理因素对机体的作用等。物理知识成为了揭示生命现象不可缺少的基础。
  1、力学
  力学研究的物体运动规律及其相互作用,也适用于人体骨骼、肌肉、血液循环和脏器活动。人的骨骼是高强度且灵活的机械。通过不同方向的力作用在骨骼时骨骼的应力和应变,可以得到骨骼在某个方向上的刚度和强度最大,在某个方向上的刚度和强度最小。通过建立肌肉的物理模型(三单元模型),可以解释肌肉长度的增加,对其收缩速度有良好影响以及肌肉生理横断面的增加会导致肌肉收缩力的增加。
  2、流体力学
  流体力学是研究流体在流动时的性质。人体中的血液作为一种流体,其特点也可以通过流体力学中的定律和定理来研究。研究血液流变的性质,已经形成了一门新的学科—血液流变学。它研究血液流变因素对血液流变特性的影响,不仅对心血管疾病和癌症等病因学十分重要,而且可为诊断、预防和治疗提供关键性的手段。血沉就是利用血细胞沉降速度来判断病情。通过研究狭窄血管内偶应力流体流动阻抗、流量和壁切应力及红细胞变形能力,可以为心血管系统病理提供诊断依据。
  3、分子动理论
  分子动理论是从物质的微观结构出发来了解物质宏观规律的本质。通过分子动理论中的表面张力系数,可以清楚地解释肺泡表面液层中分布一定量的,由饱和卵磷脂和脂蛋白组成的表面活性物质的作用,即使大小不同的肺泡具有不同的表面张力系数值,起到稳定大小肺泡,减小了呼吸功的作用。新生儿通过借以大声啼哭来进行第一次呼吸就是以克服肺泡的表面张力而获得生存。
  4、电磁学
  人体内存在生物电,如心电、脑电、肌电、胃电等。生物电流是否正常与生理功能是否正常相一致。广泛使用的心电仪、脑电仪,就是用来探明脑、心的生理功能。人是电导体,由此产生了电疗这个重要的治疗方法。磁场产生生物效应,影响人体的生理病理过程。可以调节人体的生物电和生物磁场,以达到治病保健的作用。60年代以来,已逐步形成了一门新的学科—生物磁学,它研究磁场对生物分子、细胞组织、器官和生物整体的作用。
  5、光学
  人眼就是一个光学仪器。正常眼可看清十几厘米到无穷远的物体。当有眼疾时,如屈光不正,其发病机制和矫正方法,都要有光学知识来计算。最新医疗技术科用车削角膜内半径来调节屈光度。
  三、随着近代物理和计算机科学的迅速发展,人们对生命现象的认识逐步深入,物理学的技术和方法,在医学研究和医疗实践中的应用也越来越广泛,并且不断更新。
  1、X射线
  1895年伦琴在研究稀薄气体放电时发现了X射线,之后仅三个月就应用于医学研究。X射线透视机早已成为医学中不可缺少的工具。X射线透视时根据不同组织或脏器对X射线的衰减本领不同,强度均匀的X射线透过身体不同部位后的强度不同,透过人体的X射线投射到照相底片上,显像后就可以观察到各处明暗不同的像。X射线透视机已成为医院的基本设备之一,它可以清楚地观察到骨折的程度、肺结核病灶、体内肿瘤的位置和大小、脏器形状以及断定体内异物的位置等。
     2、B超
  B超是超声波B型显示断层成像的简称,之所以称为B型显示,是因为对过去显示超声检查结果的方法又创立了一种方案而增加的新名称。其原理是将一束超声波从体外垂直于人体表面射向体内,当超声从体内组织中传播时,碰到组织有分界面或不均匀处就会产生反射。把这种反射超声波再在体外同一部位接收下来,根据发射探头的所在位置,就可以知道反射点在体内对着探头的位置,而根据发射超声波的时间差,可以知道它在体内垂直于体表的深度。
  3、X射线电子计算机辅助断层扫描成像(X—CT)
  X—CT是利用X射线穿透人体某层面进行逐行扫描。探测器测量和纪录透过人体后的射线强度值,将这些强度值转换为数码信号,送进计算机进行处理,经过排列重建,在显示器上就能迅速显示出该层面的切片图,一个层面扫描完后,射线沿被检查的人体旋转1度,再进行下一个层面的扫描,这样就可以得到一个完整的人体层面图像。X—CT的优越性在于它可以清晰地显示人体器官的各种断面,避免了影像的重叠,大大提高了诊断的精度。
  4、核磁共振断层成像(MRI)
  MRI是一种多参数、多核种的成像技术。其基本原理是利用一定频率的电磁波向处于磁场中的人体照射,人体中各种不同组织的氢核在电磁波作用下,会发生核磁共振,吸收电磁波的能量,随后又发射电磁波。MRI系统探测到这些来自人体中的氢核发射出来的电磁波信号后,经计算机处理和图像重建,得到了人体的断层图像。MRI比X—CT和B超获得人体内部信息要多的多,尤其是对于脑部病变和早期肿瘤病变的诊断,MRI更具有优越性。
  5、激光手术和激光治疗
  利用激光器发射的激光作为手术刀进行切割、汽化等外科手术。激光手术有以下优点:①对凝固血管很有效,使不流血手术得以实现;②手术切缘锐利、平整;③由于激光手术是非接触手术,对于一些操作困难的部位实施手术尤为方便;④切割恶性肿瘤时,因激光能随时封闭毛细血管和淋巴液通道,有助于防止肿瘤细胞的扩散和转移。
  物理学作为严格的定量的自然科学的带头学科,一直在科学技术发展中发挥及其重要的作用,尤其随着科学技术的发展,物理学与人体、医学的联系越来越紧密。在高等医学院校里开设物理课的主要任务是给医学生提供系统的物理学知识,使他们在中学物理的基础上,进一步掌握物理学的基本概念、基本定律、研究方法,扩大物理学知识的领域,为学习现代医学准备必要的物理基础。因此,在高等医学院校开设物理课是科技发展的必然结果,是时代发展的必然结果,现在是如此,将来也是如此。
 
参考文献
(1)卞志荣 《利用物理知识在医学中的应用进行STS教育》
(2)郭玉琢 《物理学与医疗技术》
(3)倪合一 《作用于人体的物理场》

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