Archiwum tagu: biomedyka

Biomechanika  

Biomechanika jest szczególną dziedziną mechaniki. Obszar jej działań obejmuje badanie mechanizmów ruchu organizmów żywych, w tym również człowieka. Biomechanika jest dziedziną interdyscyplinarną i oprócz klasycznej mechaniki uwzględnia również takie nauki jak biologia, medycyna, ergonomia czy fizjologia sportu. Ze względu na obszar badań biomechanikę dzieli się na cztery podstawowe działy: biomechanikę ogólną, inżynierską, medyczną i rehabilitacyjną oraz biomechanikę sportu.Biomechanika ogólna zajmuje się przede wszystkim metodyką badawczą, określaniem ogólnych technik pomiarowych, projektowaniem systemów komputerowych przetwarzających i analizujących dane biomechaniczne oraz konstruowaniem aparatury służącej do wykonywania odpowiednich pomiarów. Zadaniem biomechaniki inżynierskiej jest wykonywanie pomiarów, modelowanie ruchu organizmów żywych, badanie postawy człowieka i zwierząt, badanie właściwości mechanicznych mięśni, ścięgien i płynów biologicznych, opracowywanie układów mechanicznych współpracujących z naturalnym układem szkieletowo-mięśniowym. Biomechanika inżynierska bada także wpływ różnych czynników zewnętrznych (na przykład drgań) na sposób funkcjonowania żywego organizmu. Biomechanika medyczna i inżynieria rehabilitacyjna zajmuje się zagadnieniami neurofizjologicznymi. Dotyczą one zasad działania układu mięśniowo-stawowego, przepływu impulsów elektrycznych w mięśniach, nerwach i kościach oraz przepływu płynów biologicznych. Dzięki biomechanice medycznej można określać stopień zmian patologicznych układu ruchu, wpływ metod rehabilitacyjnych na organizm człowieka, możliwość eliminacji bólu oraz zastosowania implantów w miejsce uszkodzonych części ciała. Biomechanika sportu obejmuje modelowanie ruchu zawodników podczas wykonywania przeróżnych ćwiczeń oraz odpowiada za opracowywanie metod pozwalających zwiększyć efektywność sportowców w trakcie zawodów.

Biomateriały  

Jednym z najważniejszych obszarów działań medycyny jest zastępowanie uszkodzonych części ciała sztucznymi odpowiednikami. Przykładem takiego biomateriału jest chociażby endoproteza, implant stomatologiczny albo rozrusznik serca. Biomateriały muszą być całkowicie zgodne pod względem biologicznym z tkankami ludzkiego ciała, tak aby po ich umieszczeniu w organizmie nie dochodziło do żadnych reakcji wpływających na funkcjonowanie układu immunologicznego.Obecnie naukowcy pracują nad tym, aby udało się w warunkach laboratoryjnych wyhodować sztuczne narządy, co kompletnie zrewolucjonizowałoby dzisiejszą transplantologię. Do produkcji sztucznych narządów wykorzystywałoby się komórki pochodzące od pacjenta, co zmniejszałoby ryzyko odrzutu, tak jak ma to miejsce dzisiaj, gdy wszczepia się organy pochodzące od innych dawców. Maszyna do produkowania sztucznych organów przypomina w pewnym sensie zwykła drukarkę biurową – pobiera się niewielki fragment tkanki pacjenta, po czym biodrukarka zaczyna z pojedynczych „wydrukowanych” komórek tworzyć replikę narządu. Biodrukarki są już w stanie produkować arterie, które mogą być wykorzystywane przy wszczepianiu bajpasów, a za kilkanaście lat najprawdopodobniej uda się stworzyć tą techniką sztuczne, serce, nerki, wątrobę czy kości.Inne ważne zastosowanie biomateriałów to protezy ortopedyczne zastępujące amputowane kończyny. Póki co, najwięcej kłopotów sprawia odtworzenie stawów, tak aby nowa, sztuczna kończyna miała właściwą dynamikę i zakres ruchu. W zasadzie niemal wszystkie protezy ortopedyczne mają charakter tymczasowy, to znaczy, że nie są przytwierdzane do ciała na stałe, ale można je w każdym momencie odpiąć od kikuta i zastąpić nowymi. W przyszłości prawdopodobnie sztuczne kończyny będą mocowane na stałe, a ich pracą będą kierować impulsy elektryczne pochodzące z mózgu.

Optyka biomedyczna  

Metody optyczne w medycynie stosowane są podczas diagnostyki oraz leczenia i terapii. Wiązki światła wykorzystywane są do cięcia i spawania tkanek, koagulacji, topienia i waporyzacji. Zabiegi z użyciem światła są znacznie mniej inwazyjne niż tradycyjne metody chirurgiczne, skracają więc okres rekonwalescencji i zmniejszają ryzyko powikłań pooperacyjnych. Wzmocniona wiązka światła monochromatycznego, czyli laser, dociera w głąb tkanki i tam wielokrotnie odbija się od jej powierzchni. Tkanka zaczyna się mocno nagrzewać i w zależności od rodzaju lasera dochodzi do określonych reakcji wewnątrz komórek. Lasery wysokoenergetyczne używane są podczas zabiegów chirurgicznych, gdy konieczne jest usunięcie części tkanek, natomiast lasery niskoenergetyczne służą do celów terapeutycznych – ciepło emitowane przez takie lasery jest wystarczająco duże, aby uśmierzyć ból albo przyspieszyć proces regeneracji tkanek, jednak na tyle małe, by nie doszło do uszkodzenia ciała. Lasery są szczególnie przydatne podczas operacji na silnie ukrwionych narządach, na przykład na wątrobie. Za pomocą lasera można także zdiagnozować wiele chorób, między innymi takich, których wykrycie przy pomocy standardowych badań jest bardzo trudne albo wręcz niemożliwe. Laserowe metody diagnostyczne są mniej inwazyjne, za to bardziej szczegółowe, a światłowody można umieszczać też w laparoskopach i endoskopach.Ale optyka biomedyczna to nie tylko laser. Diagnostyka obrazowa wykorzystuje na przykład odbicie i absorpcję światła, co jest podstawą działania mikroskopów optycznych. Jeszcze bardziej precyzyjne są mikroskopy fluorescencyjne, w których badaną próbkę pobudza się falą świetlną. Z kolei podczas transiluminacji tkanki bada się za pomocą silnego strumienia światła – na podstawie uzyskanego obrazu można stwierdzić, czy u pacjenta wystąpił krwiak bądź rozwija się nowotwór.

Tomografia komputerowa  

Tomografia komputerowa jest jednym z ważniejszych badań medycznych pozwalającym zdiagnozować zmiany zwyrodnieniowe układu kostnego, nowotwory, krwotoki wewnętrzne, stany zapalne, guzy albo wady wrodzone układu nerwowego. Tomografia komputerowa wykorzystuje promieniowanie X, ale daje dokładniejszy obraz niż zwykłe zdjęcie rentgenowskie – pacjent jest niejako „cięty” na plasterki i można obejrzeć jego przekrój poprzeczny bez konieczności chirurgicznego otwierania ciała. Badana osoba umieszczana jest w specjalnej ramie, wewnątrz której znajduje się ruchoma lampa rentgenowska. Promienie X przechodząc przez tkanki słabną, a stopień tego osłabienia jest uzależniony od rodzaju tkanek. Lampa rentgenowska obraca się podczas robienia zdjęć o 360 stopni, a uzyskane obrazy są sumowane komputerowo. Podczas obróbki obrazów można dokonywać różnych dodatkowych obliczeń, na przykład stopnia szarości albo pola powierzchni prześwietlanej części ciała. Bardziej zaawansowane tomografy komputerowe są w stanie wytworzyć trójwymiarowy obraz badanego człowieka. Dla uzyskania jeszcze lepszego obrazu pacjentom podaje się środki kontrastowe, które całkowicie pochłaniają emitowane promienie rentgenowskie. Czasami przy podawaniu kontrastu wykonuje się tak zwane badania dynamiczne. Polegają one na tym, że zdjęcia tomograficzne wykonywane są albo podczas podawania środka cieniującego albo zaraz po jego iniekcji – sposób i szybkość rozchodzenia się kontrastu po narządach określa stopień zmian chorobowych. Wśród najnowszych osiągnięć diagnostyki komputerowej znajduje się spiralna tomografia komputerowa. Zamiast robienia zdjęć warstwa po warstwie lampa i stół z pacjentem są w ciągłym ruchu, co pozwala skrócić czas badania i zmniejszyć dawkę promieniowania, choć sama obróbka obrazów już po zakończeniu badania trwa dłużej.

Polecane

Kontakt

Copyright © www.easy-graft.pl. All Rights Reserved.