物理学在医学上的应用

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. -可修遍- 浅谈物理与医疗[摘要]：随着近代物理学的迅速发展，以及人们对生命现象的认识逐步深入，医学的各分支学科已愈来愈多地把它们的理论建立在精确的物理科学基础上，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。就此兴起的医药物理学把物理学的原理和方法运用于人类疾病的预防、诊断、治疗和保健中，大大提高了医学教育水平，推动了临床诊断、治疗、预防和康复手段的改进和更新进程。[关键词]：物理学现代医学关系发展应用一.物理在疗养医学上的应用

自然界的物理因子——电、光、声、磁与人类生存与健康息息相关，这些物理因子具有双重作用：离开它们人类不能生存；超过一定强度，则引起机体损伤甚至死亡。物理疗法是将自然物理因子和人工物理因子作用于机体预防和治疗疾病，促进康复，提高健康水平的一种治疗方法。在我国已有几千年的历史。理疗学的发展和进步丰富了疗养学的治疗手段，尤其在缺乏海水、矿泉等自然疗养因子的疗养院，理疗已成为主要治疗方法。正确运用人工物理因子，对提高疗养效果、加速疾病康复起着重要的作用。1.电疗法与药物离子导入疗法 -

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. -可修遍- 慢性非结石性胆囊炎患者可进行肝胆区直流电疗，15次1个疗程，有预防结石形成的作用。对慢性支气管炎患者进行脾区直流电疗，可调节细胞免疫与体液免疫。

近年来，有学者研究了较大分子药物，如利多卡因、地塞米松、透明质酸酶、芬太尼等的导入。每隔数分钟逆转1次极性的方法可使维生素B12与胰岛素经皮导入而不会导出，因而设想可用电流经皮导入给药的方法来代替注射，解决一些慢性病患者长期注射的危险与不便。临床主要用于对高力型神经官能症患者进行Cu2+、Co2+领区导入，对低力型神经管能症患者进行石墨电极的Mn2+领区导入，疗效良好，并能保持10～12个月。

2.超声疗法生物学效应：（1）骨骼肌血流效应。超声波并不能使肌肉的血流增加，前臂总血流以及皮肤血流的增加是电子声头的按摩作用所致。（2）对成纤维细胞的效应。脉冲超声波对成纤维细胞有刺激作用，细胞的有丝分裂增加，但同时发现染色体畸变数增加，正常有丝分裂减少。（3）对肿瘤的效应。超声波作用于小鼠的横纹肌肉瘤，可促使肿瘤生长；另外，超声波可损伤皮细胞，使皮细胞收缩而形成缝隙。因此，血管通透性增高，促使肿瘤细胞进入血管、淋巴管而发生转移。

临床应用：主要用于治疗踝关节急性扭伤、神经跟型腰椎病。单纯超声及抗炎、镇痛药声透治疗关节痛、颞颔关节 -

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. -可修遍- 痛、肩周炎、网球肘等，血管扩药声透用于冠心病、亚急性心肌梗死，无树脂黑石脑油声透治疗渗出性胸膜炎，直肠超声治疗远端输尿管结石。

3.低能激光疗法

主要有：（1）红色激光疗法；（2）红外激光疗法；（3）磁激光疗法；（4）紫外激光疗法。

生物学效应：（1）心血管效应激光照射动物后组织微循环改善，突出表现在毛细血管的功能活性增强，功能性毛细血管数量增多，血管周围水肿减轻，这对心肌细胞与收缩结构具有保护作用。脉冲红外激光照射可使心肌的亚细胞结构（线粒体、核糖体）增生，生物合成增强。低能激光对缺血性心脏病患者进行心区表面、反射区表面与血管照射，可使过氧化氢酶活性增高，血清过氧化脂质水平下降，因而认为其临床疗效与其抗氧化作用有关。（2）免疫调节效应小剂量激光通过刺激主管免疫的细胞受体而产生对机体免疫的调节效应。低强度紫外激光引起受体抑制，低强度红外激光起刺激作用，但红外激光照射剂量加大时则起抑制作用。低强度红色激光刺激淋巴细胞，使玫瑰花环形成率增高，低强度篮色激光则相反。（3）镇痛效应脉冲红外激光照射后可引起皮肤触觉、痛觉的抑制，应答反应的潜伏期延长，阈值升高，有功能活性的感受器减少。

临床应用：低能激光治疗缺血性心脏病的报告较多，可 -

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. -可修遍- 以缓解症状，抗高血压，改善血流动力学，增强心肌功能，使心律正常化，降低胆固醇。还用于循环障碍脑病、围产期脑部损伤后遗症、骨关节病、脊椎病、支气管哮喘、膀胱炎、急性胰腺炎、术后伤口、输卵管重建术后功能障碍、更年期分泌功能紊乱等疾病。

二、物理在医学诊断中的应用

随着近代物理学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,医学的各分支学科已愈来愈多地把他们的理论建立在精确的物理学基础及物理学的技术和方法上,在医学研究和医疗实践中的应用也越来越广泛。光学显微镜和 X 射线透视对医学的巨大贡献是大家早已熟悉的。光学纤维做成的各种镜已替换了各种刚性导管镜,计算机和 X

射线断层扫描术(X-CT)、超声波扫描仪(B 超)和磁共振断层成像(MRI)的应用,不仅大大减少了患者的痛苦和创伤,提高了诊断的准确度,而且直接促进了现代医学影像诊断学的建立和发展,激光及γ刀的应用使临床诊断和治疗技术发生了质的飞跃。物理学每一项新的发现或技术发展到每一个新的阶段,都为医学研究和医疗实践提供更先进、更方便和更精密的仪器和方法。可以说,在现代的医学研究和医疗单位中都离不开物理学检验方法和设备,随着医学科学的发展,物理学和医学的关系也越来越密切。 -

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. -可修遍- 1. X射线透视

1895 年伦琴在研究稀薄气体放电时发现了 X 射线。X

射线被发现后，仅 3 个月就被应用于医学研究，X 射线透视机早已成为医学诊断中不可缺少的工具。X 射线透视是根据不同组织或脏器对 X 射线的衰减程度不同,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 射线投射到相片底片上，显像后就可以观察到各处明暗不同的像。X 射线透视可以清楚地观察到骨折的程度、肺结核病灶、体肿瘤的位置和大小、脏器形状以及显示体异物的位置等。X 射线透视机已成为医院的基本设备之一。

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，把已有的一维显示一串脉冲波的方案称为A 型显示，而新的这种二维纵向断层显示称为 B 型显示。B 超的基本原理是将一束超声波从体外垂直于人体表面射向体，当超声波在体组织中传播时，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，可以知道反射点在体对着探头的位置，而根据发射超声波的时间差，可以知道它在体垂直于体表的深度。如果这束超声波在体纵深行进中产生一系列反射，则根据这一系列反射超声信号，就可以知道 -

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. -可修遍- 相对于体表位置不同深度处所有组织的不连续性。在显示器上显示为与体表相垂直的一个纵切面，体组织分界面的分布情况，也就得到了一个该纵切面各组织的 B 超图像。如果进一步使体表移动发射探头位置不断改变，反射超声波信号经过计算机处理，则可以得出以发射探头移过的路线为基线，依次看到一个个紧邻的纵面的结构情况，即形成脏器或异物的图像。B 超图像非常直观,很容易看懂。B超与 X 射线透视相比，其结果的主要差别是：X 射线透视所得出的是体组织和器官纵向投射的阴影，而 B 超得出的是纵切面的组织结构像，在切面方向没有重叠，可以准确判断切面的组织情况。3.磁共振断层成像(MRI) 磁共振断层成像是一种多参数、多核种的成像技术。目前主要是氢核密度弛豫时间的成像，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，会发生核磁共振现象吸收电磁波的能量，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电磁波信号之后，经计算机经计算机处理和图像重建，得到人的断层图像。由于氢核吸收和发射电磁波时，受周围化学环境的影响，所以由磁共振信号得到的人体断层图像，不仅可以映形态学的信息，还可以从图像中得到与病变有关的信息。经过比较和判断，就可以观察出成像部分人体组织是否正常。因此， MRI 被认为是一种研究活体组织、诊断早期病变的 -

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. -可修遍- 医学影像技术。MRI 与 X-CT、B超比较:X-CT 及 B 超只能显示切面的密度分布图像，而 MRI 图像可以显示切面的某一原子核同位素的浓度分布或某一参量(如弛豫时间)分布。因此 MRI 要比 X-和 B 超能获得更多的人体部信息。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。三、物理学对提高医学诊断准确性的影响自1895年德国物理学家伦琴发现X射线并应用于医学领域以来,原子核物理理论与技术已广泛应用于医学诊断领域。例如, X射线成像、计算机断层成像(X-CT) 、核磁共振成像、核医学成像和超声波成像等技术的发展和应用,不仅极促进了现代医学的发展,提高了疾病诊治水平,而且将医学研究推向了一个新的高度。1.X射线成像

X射线成像分为平面X射线成像和断层成像（X-CT）。（1）X射线成像及其应用是世界科学史及医学发展史上的一个重要里程碑。利用人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征，此后，发展出X射线透视、X射线照相术，为人体骨骼、脏器官以及血管的疾病或损伤进行诊断、定位，同时也把胶片带进了医学成像领域，使之成为100多年来图像显示和信息存贮的工具。（2）X射线断层成像(X-CT)是X射线平面成像技术的突破性进展，从20世纪70年代初的简单的X-CT成像装置发展为今天的多层螺旋CT技术。 -