نقش فيزيک در پزشکی

دسته بندي : علوم پزشکی » پزشکی
پزشكان براى تشخيص بيمارى ها از انواع وسايل ساده مانند دماسنج و فشارسنج، گوشى طبى (استتوسكوپ) تا دستگاه هاى بسيار پيچيده مانند ميكروسكوپ الكترونى، ليزر و هولوگراف كه همه براساس قانون هاى فيزيك طراحى و ساخته شده استفاده مى كنند. در اين قسمت به ساختمان و طرز كار برخى از آنها مى پردازيم.
راديوگرافى و راديوسكوپى
راديوگرافى عكسبردارى از بدن با پرتوهاى ايكس و راديوسكوپى مشاهده مستقيم بدن با آن پرتوها است. در عكاسى معمولى از نورى كه از چيزها بازتابش مى شود و بر فيلم عكاسى اثر مى كند استفاده مى شوند در صورتى كه در راديوگرافى پرتوهايى را كه از بدن مى گذرند به كار مى برند.
پرتوهاى ايكس را نخستين بار در سال ۱۸۹۵ ميلادى، ويلهلم كنراد رنتيگن استاد فيزيك دانشگاه ورتسبورگ آلمان كشف كرد. اين كشف بسيار شگفت انگيز بود و خبر آن با سرعت در روزنامه هاى جهان منتشر شد. جالب است كه رنتيگن بر روى پرتوهاى كاتدى كار مى كرد و به طور اتفاقى متوجه شد كه وقتى اين پرتوها، كه همان الكترون هاى سريع هستند به مواد سخت و فلزات سنگين برخورد مى كنند پرتوهاى ناشناخته اى توليد مى شود او اين پرتوها را پرتو ايكس به معنى مجهول ناميد.
پرتوهاى ايكس قدرت نفوذ و عبور بسيار زياد دارند. به آسانى از كاغذ، مقوا، چوب، گوشت و حتى فلزهاى سبك مانند آلومينيوم مى گذرند، ليكن فلزهاى سنگين مانند سرب مانع عبور آنها مى شود. اشعه ايكس از استخوان هاى بدن كه از مواد سنگين تشكيل شده اند عبور نمى كنند در صورتى كه از گوشت بدن به آسانى مى گذرند. همين خاصيت سبب شده كه آن را براى عكسبردارى از استخوان هاى بدن به كار برند و محل شكستگى استخوان ها را مشخص كنند. براى عكسبردارى از روده و معده هم از پرتوهاى ايكس استفاده مى شود ليكن براى اين كار ابتدا به شخص مايعاتى مانند سولفات باريم مى خورانند تا پوشش كدرى اطراف روده و معده را بپوشاند و سپس راديوگرافى صورت مى دهند.
كشف پرتوهاى ايكس كه به وسيله رنتيگن عملى شد سرآغاز فعاليت هاى دانشمندانى مانند تامسون، بور، رادرفورد، مارى كورى، پيركورى، باركلا و بسيارى ديگر شد به طورى كه نه فقط چگونگى توليد، تابش و اثرهاى پرتو ايكس و گاما و نور شناخته شد بلكه خود اشعه ايكس يكى از ابزارهاى شناخت درون ماده شد و انسان را با جهان بى نهايت كوچك ها آشنا كرد و انرژى عظيم اتمى را در اختيار بشر قرار داد.
پرتوهاى ايكس در پزشكى و بهداشت براى پيشگيرى، تشخيص و درمان به كار مى رود به طورى كه در فناورى هاى مربوطه يكى از ابزارهاى اساسى است.
سونوگرافى
سونوگرافى عكسبردارى با امواج فراصوت است. فراصوت امواج مكانيكى مانند صوت ۲ است كه بسامد آن بيش از ۲۰ هزار هرتز است. اين امواج را مى توان با استفاده از نوسانگر پتروالكتريك يا نوسانگر مغناطيسى توليد كرد.
خاصيت پيزوالكتريك عبارت است از ايجاد اختلاف پتانسيل الكتريكى در دو طرف يك بلور هنگامى كه آن بلور تحت فشار يا كشش قرار گيرد و نيز انبساط و انقباض آن بلور هنگامى كه تحت تاثير يك ميدان الكتريكى واقع شود. بنابراين هرگاه از يك بلور كوارتز تيغه متوازى السطوحى عمود بر يكى از محورهاى بلور تهيه كنيم و اين تيغه را ميان دو صفحه نازك فولادى قرار دهيم و آن دو صفحه را به اختلاف پتانسيل متناوبى وصل كنيم، تيغه كوارتز با همان بسامد جريان منبسط و منقبض مى شود و به ارتعاش درمى آيد و در نتيجه امواج فراصوت توليد مى كند. پديده پيزوالكتريك در سال ۱۸۸۰ به وسيله پيركورى كشف شد و از آن علاوه بر توليد امواج فراصوتى، در ميكروفن هاى كريستالى و فندك استفاده مى شود.
امواج فراصوتى داراى انرژى بسيار زياد است و مى تواند سبب بالا رفتن دماى بافت هاى بدن انسان، سوختگى و تخريب سلول ها شود. از اين امواج در دريانوردى، صنعت و پزشكى استفاده مى شود.
در پزشكى براى تشخيص، درمان و تحقيقات اين امواج را به كار مى برند. دستگاهى كه براى عكسبردارى به كار مى رود اكوسكوپ۳ يا سونوسكوپ۴ است. اساس كار عكسبردارى با امواج فراصوت بازتابش امواج است در اين عمل دستگاه گيرنده و فرستنده موجود است و از بسامدهاى ميان يك ميليون تا پانزده ميليون هرتز استفاده مى كنند. دستگاه مولد ضربه هاى موجى در زمان هاى بسيار كوتاه يك تا پنج ميليونيم ثانيه را در حدود ۲۰۰ ضربه در ثانيه مى فرستد و اين ضربه ها در بدن نفوذ مى كند و چنانچه به محيطى برخورد كند كه غلظت آن با محيط قبلى متفاوت باشد پديده بازتابش روى مى دهد و با توجه به غلظت نسبى دو محيط مقدارى از انرژى ضربه هاى فراصوت بازتابش مى شود. دستگاه گيرنده اين امواج را دريافت مى كند و به كمك دستگاه الكترونى و يك اسيلوسكوپ آن را به نقطه يا نقاط نورانى به تصوير تبديل مى كند. عكسبردارى با فراصوت را براى تشخيص بيمارى هاى قلب، چشم، اعصاب، پستان، كبد و لگن انجام مى دهند.