چندسالی است که مادرم را با توجه با سالدار بودنش به مرکزی برای سنجش تراکم استخوان می‌برم تا روند پوکی استخوان‌هایش را چک کند. دیدن دستگاهی که تا پیش از آن در کتاب فیزیک دهم دبیرستان، در مبحث چگالی، از آن خوانده و شنیده بودم جذاب و هیجان انگیز بود.
«کاهش چگالی استخوان که در پزشکی به نام پوکی استخوان شناخته می‌شود، علت اصلی شکستگی‌های مفصل ران و لگن در بیشتر افراد سالدار است. به همین دلیل تشخیص به موقع و پیشگیری از پیشرفت آن اهمیت زیادی دارد. سنجش تراکم استخوان یا چگالی سنجی روشی است که با استفاده از آن می‌توان میزان سختی استخوان‌های بدن را تعیین کرد.»
تا وقتی فیزیک پشت ریاضی قایم می‌شود، آدم فکرش را هم نمی‌کند فیزیک از مطب دکترها هم سردربیاورد. اما از همان ابتدایی آشنایی بشر با فیزیک به عنوان علم شناخت طبیعت، آن را به همه‌ی ابعاد زندگی بشر گسترش داده و ارتباط خوبی با سایر علوم برقرار کرده است.
ارتباط فیزیک با پزشکی
بیشتر ما اولین برخورد فیزیک با پزشکی را در استفاده از دماسنج برای اندازه‌گیری دمای بدن مشاهده کرده‌ایم. اندازه‌گیری فشار با فشارسنج، آمپول و سرم زدن و عکسبرداری از بدن، ارتباط‌های دیگری از فیزیک با پزشکی است که عموم مردم حداقل یک‌بار آن را تجربه کرده‌اند. اما ارتباط فیزیک با پزشکی تنها به همین موارد ختم نمی‌شود. امروزه و با پیشرفت فناوری‌های پزشکی حضور و کاربرد فیزیک در پزشکی رشد چشم‌گیری داشته است.
کاربرد فیزیک در پزشکی در مراکز درمانی و تحقیقات پزشکی
دستگاه‌های اندازه‌گیری
تب‌سنج، فشارسنج، ترازو و دستگاه اندازه‌گیری اکسیژن خون از جمله دستگاه‌هایی هستند که در برخورد اول با هر مرکز درمانی، بیمار با آنها مواجه می‌شود. هر کدام از این دستگاه‌ها بر اساس یکی از قوانین فیزیکی ساخته شده و در مراکز درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
وسیله‌های جابه‌جایی بیمار
تخت‌ها در بیمارستان‌ها چرخ‌دار هستند. چرخ‌‌ها با حرکت چرخشی و داشتن اصطکاک کمتر با زمین، جابه‌جایی بیماران در بیمارستان را راحت‌تر می‌کنند. تخت‌ها مجهز به اهرم‌هایی هستند که می‌توانند زاویه‌ی سر بیمار را روی تخت تغییر دهد. ویلچرها هم از از چرخ و حرکت غلتشی برای حرکت راحت‌تر بهره جسته‌اند.
تزریقات
استفاده از سوزن با سطح بسیار کوچک برای وارد ساختن بیشترین نیرو و فشار در تزریق ساده‌ترین کاربرد فیزیک در تزریقات پزشکی است.
سرنگ هم با حرکت پیستون و تغییر حجم به تزریق مایع به بدن کمک می‌کند. سِرُم تابع قانون اختلاف انرژی پتانسیل گرانشی برای جاری کردن مایع از ارتفاع بالاتر و همچنین اختلاف فشار است. الکل که به عنوان تمیز کننده سطح به کار می‌رود با تبخیر سطحی سریع ماده‌ای مناسب در تزریقات است.
پرتوهای گاما، ایکس، فرابنفش
پرتوهای ایکس به عنوان ابزاری تشخیصی در پزشکی و نیز در درمان برخی از انواع سرطان‌ها به کار می‌رود.
پرانرژی‌ترین امواج الکترمغناطیسی پرتوهای گاما هستند. از این پرتو برای تشخیص و درمان تعدادی از بیماری‌ها نظیر برخی از انواع سرطان‌ها و تومورهای مغزی استفاده می‌شود. این پرتوها قدرت نفوذ زیادی دارند و می‌توانند آسیب‌های جدی به بافت‌های زنده‌ای وارد کنند که این پرتوها را جذب می‌کنند. کسانی که با این پرتوها سروکار دارند بایستی جامه‌هایی بپوشند که از مواد سنگین جاذبی نظیر لایه‌های سرب ساخته شده باشند.
تابش فرابنفش کاربردهای فراوانی دارد که از آن جمله استرلیزه کردن محیط ابزارآلات پزشکی و آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی است.
پرتو ایکس در رادیوگرافی و رادیوسکوپی
رادیوگرافی عکسبرداری از بدن با پرتوهای ایکس و رادیوسکوپی مشاهده مستقیم بدن با استفاده از این پرتوها است. پرتو ایکس از استخوان‌های بدن که از ماده‌ای منسجم و سخت تشکیل شده‌اند، عبور نمی‌کند. اما توانایی عبور از گوشت بدن را دارد. از پرتو ایکس در عکسبرداری از استخوان‌های بدن استفاده شود و با آن می‌توان محل شکستگی استخوان‌ها را مشخص کرد.
برای عکسبرداری از روده و معده هم از پرتوهای ایکس استفاده می‌شود اما برای این کار ابتدا به شخص مایعاتی مانند سولفات باریم داده شود تا پوشش کدری اطراف روده و معده را بپوشاند و سپس این کار را انجام داد.
فیزیک در دندان‌پزشکی
بسیاری از کسانی که دندان‌هایشان ردیف و مرتب نیست، به ارتودنسی دندان متوسل می‌شوند. نیروها و عملکرد آنها و تأثیرآنها بر روی دندان‌ها موجب تغییر شکل دندان‌ها وهمچنین بهبود مشکلات فکی می‌شود. فنرکاربرد وسیعی در ارتودنسی دارد. اعمال نیرو به دندان‌ها به وسیله‌ی فنر و پیچ‌ها سبب می‌شود، دندان‌ها کمی جابه‌جا شوند. این جابجایی اندک دندان، سبب پیدایش مناطق کشش و فشار خواهد شد. اگر نیرو به مدت کافی به دندان اعمال شود، دندان حرکت خواهد کرد. تغییر شکل دندان‌ها واصلاح ناهنجاری‌های فکی با توجه به قوانین فیزیکی انجام می‌گیرد.
در پر کردن دندان‌ها از ماده‌ای استفاده می‌کنند که ضریب انبساط گرمایی آن با دندان برابر باشد تا هنگام گرم و سرد شدن دندان این مواد از دندان خارج نشوند.
استفاده از امواج فراصوت در سونوگرافی و لیتوتریپسی
در سونوگرافی معمولن از کاوه‌ای دستی موسوم به تراگذار فراصوتی برای تشخیص پزشکی استفاده می‌شود که دقیقا روی ناحیه‌ی موردنظر بیمار گذاشته و حرکت داده می‌شود. اساس کار عکسبرداری با امواج فراصوتی، بازتابش امواج است. دستگاه گیرنده و فرستنده این امواج دارای بسامدهای از یک میلیون تا پانزده میلیون هرتز استفاده است. دستگاه مولد، ضربه‌های موجی در زمان‌های بسیار کوتاه مانند یک تا پنج میلیونیم ثانیه، حدود ۲۰۰ ضربه در ثانیه می‌فرستد و این ضربه‌ها در بدن نفوذ می‌کند و چنانچه به محیطی برخورد کند که غلظت آن با محیط قبلی فرق داشته باشد پدیده بازتابش روی می‌دهد، رسیدن بازتابش این امواج به دستگاه گیرنده، عکسی از محل مورد نظر را نمایش می‌دهد.
در روش لیتوتریپسی از امواج صوتی برای شکستن سنگ‌های کلیه‌ی بزرگ و تبدیل آنها به قطعات کوچکتر استفاده می‌شود. این امواج صوتی، امواج شوک دهنده پرانرژی هستند.
کاربرد لیزر در پزشکی
یکی از پرکاربردترین فنّاوری‌ها در علم پزشکی، لیزر است. استفاده از این فنّاوری مقرون به صرفه، بدون درد و عارضه است. لیزر یک نور برانگیخته پر انرژی است. کاربردهای پزشکی لیزر بر اساس برهم‌کنش فوتون‌های لیزر با بافت بدن است. این نوع برهم‌کنش به پارامترهای مختلفی از جمله توان لیزر، طول موج و خواص اپتیکی بافت بدن بستگی دارد. استفاده از فوتون پرانرژی به‌جای چاقوی جراحی در جراحی‌های دقیق و ظریف از جمله‌ی اولین کاربردهای لیزر در پزشکی است. استفاده از لیزر در پزشکی مزایای بسیاری به همراه داشت از جمله: بهبود نتایج درمان، کاهش آلودگی و عفونت،کاهش خونریزی در عمل،کنترل دقیق در عمل‌های جراحی، کاهش محدوده جراحی، بهبود سریع جراحی، کاهش زمان درمان،کاهش میزان مصرف دارو و اقتصادی بودن آن نسبت به دیگر روش‌ها.
کاربردهای لیزر در پزشکی فراوان است در زیر به چند مورد از آنها اشاره می‌کنم.
کاربرد لیزر در دندان‌پزشکی
دندان پزشکی از لیزر بسیار سود برده است. کاربردهای لیزر در دندان‌پزشکی فراوان است. تشخیص دقیق پوسیدگی دندان، پیشگیری از پوسیدگی دندان، تراش دندان، جرم گیری دندان، برطرف کردن حساسیت های دندان، عصب کشی دندان، سفید کردن دندان، جراحی های لثه و ایمپلنت دندان از جمله کاربردهای لیزر در دندان‌پزشکی است.
کاربرد لیزر در زیبایی پوست
اما پوست در استفاده از لیزر پیشتاز است. جوان‌سازی پوست و رفع مشکلات پوستی طرفداران زیادی دارد. استفاده از لیزر کم هزینه، با سرعت و بدون عوارض است. برداشت خال‌های عروقی روشن و تیره، رفع لکه‌های مختلف پوستی مانند کک و مک و خالکوبی‌ها، درمان و کاهش رشد موهای زائد بدن، رفع چین و چروک پوست، رفع زگیل‌های پوستی، جای زخم، بخیه و سوختگی، رفع چاقی موضعی بدن از جمله استفاده‌های لیزر در زیبایی پوست است.
کاربرد لیزر در چشم‌پزشکی
ظرافت ساختار چشم بیش از هر جای دیگر از بدن به فناوری لیزر نیازمند است. از لیزر در درمان آب سیاه چشم، درمان خونریزی چشم، برطرف کردن جدا شدگی شبکیه چشم ودرمان ضعف بینایی چشم استفاده می‌شود.
دستگاه رفع لرزش نامنظم قلب: دفیبریلاتور
توانایی خازن برای ذخیره‌ی انرژی پتانسیل الکتریکی، اساس کار دستگاه‌های رفع لرزشی است که برای توقف لرزش بطنی افراد دچار حمله‌ی قلبی به کار می‌رود. در این بیماری، انبساط و انقباض ناهماهنگ قلب باعث می‌شود خون به درستی به مغز فرستاده نشود. در این دستگاه یک باتری، خازنی را تا اختلاف پتانسیل حدود ۶ کیلوولت باردار می‌کند. صفحه‌های رابط (کفشک‌ها) روی قفسه‌ی سینه‌ی بیمار قرار داده می‌شوند و خازن بخشی از انرژی ذخیره‌ی شده‌ی خود را از طریق کفشک‌ها به بدن بیمار منتقل می‌کند. هدف از این کار این است که قلب به طور موقت از کار بیفتد و پس از آن با آهنگ منظم و طبیعی خود به کار افتد.
درمان به روش یون‌رانی
برای درمان التهاب سه روش وجود دارد. روش نخست که بدون درد است، خوردن دارو است. روش دوم تزریق آمپول است. این روش دردناک است اما می‌تواند داروی زیادی را به بافت آسیب دیده برساند. روش سوم که موسوم به روش یون‌رانی است، دارو را با استفاده از جریان‌های الکتریکی ضعیف به بافت آسیب دیده می‌رساند. یک وسیله‌ی یون‌رانی شامل یک باتری و دو الکترود است. داروی ضد التهاب را به محل التهاب می‌مالند و الکترود منفی را روی آن قرار می‌دهند. جریان از طریق پوست عبور می‌کند و دارو را به بافت آسیب دیده تا عمق ۷/۱ سانتی‌متر می‌رساند.
نانوذره‌های مغناطیسی برای درمان
یک روش تجربی برای مبارزه با یاخته‌های سرطانی استفاده از ذره‌های یک ماده‌ی مغناطیسی است. این ذره‌ها با ماده‌ی شیمایی خاصی پوشیده می‌شوند که به طور هدفمند به یاخته‌های سرطانی متصل می‌شوند. سپس با استفاده از یک آهن‌ربا در بیرون از بدن بیمار، بیرون رانده می‌شوند و یاخته‌های سرطانی را با خود می‌برند.
اندازه‌گیری میدان مغناطیسی بدن انسان با استفاده از دستگاه اسکویید
تمام یاخته‌های زنده‌ی بدن انسان به طور الکتریکی فعا‌ل‌اند. جریان‌های الکتریکی ضعیف در بدن، میدان‌های مغناطیسی ضعیف ولی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کنند. برای اندازه‌گیری آنها باید مغناطیس‌سنج‌های بسیار حساس به کاربرد. در حال حاضر چنین مغناطیس‌سنج‌هایی به نام اسکویید ساخته شده‌اند که می‌توانند میدان مغناطیسی مغز و دیگر اندام‌های بدن را برای تشخیص بیمارها بسنجند.
معاینه‌ی مغز با نیروی محرکه‌ی القایی
تحریک مغناطیسی فراجمجمعه‌ای روشی برای بررسی عملکرد بخش‌های مختلف مغز است. در این روش پیچه‌ای روی سر شخص بیمار قرار داده می‌شود که جریان الکتریکی متغییری از آن می‌گذرد و در نتیجه میدان مغناطیسی متغییری تولید می‌کند. این میدان متغییر، سبب ایجاد نیروی محرکه‌ی القایی و جریان الکتریکی در ناحیه‌ای از مغز می‌شود که در زسر پیچه قرار دارد. پزشک با مشاهده‌ی واکنش مغز می‌تواند شرایط عصب‌شناختی مختلفی را بیازماید.
کاربرد فیزیکِ پزشکی در خانه
۱- برخی از ظرف‌های دارو مانند شربت و قطره دارای پیمانه‌های مدرجی هستند که برای اندازه‌گیری حجم مورد نیاز در هر وعده‌ی مصرف استفاده می‌شود.
۲- در بیشتر خانه‌ها دماسنج جیوه‌ای یا الکلی برای سنجش تب بدن وجود دارد. این نوع دماسنج‌ها بر اساس خاصیت انبساط مایعات می‌توانند دمای بدن را اندازه‌گیری کنند.
البته امروزه حضور تب‌سنج‌های دیجیتال پررنگ‌تر شده است. این نوع تب سنج‌ها از خاصیت فیزیکی بلورهای مایع برای نشان دادن عدد روی صفحه‌ی نمایشگرشان بهره جسته‌اند.
۳- قطره‌چکان‌ها هم یکی از وسایلی است که کم وبیش مورد استفاده‌ی بسیاری از خانواده‌ها بویژه آنها که کودک در خانه دارند، بوده است. این وسیله از تغییر فشار برای به دام انداختن مایع دارویی استفاده می‌کند.
۴- فشارسنج از وسایل لازم خانه‌هایی است که یکی از اعضا مشکل فشارخون داشته باشد.
دقت کردید که فیزیک در زندگی چه نقشهای جذابی دارد.
البته که کاربرد فیزیک در پزشکی تنها به این موارد ختم نمی‌شود. علم پزشکی از گسترش روزبه‌روز فناوری بهره‌ی خود را می‌برد و از نتایج آن برای بهبود روش‌های درمان استفاده می‌کند.
اعظم حشمتی
