Найзначніші відкриття історія медицини. Великі наукові відкриття, що були зроблені уві сні

Лікар біологічних наук Ю. ПЕТРЕНКО.

Кілька років тому в Московському державному університеті було відкрито факультет фундаментальної медицини, на якому готують лікарів, які мають широкі знання з природничих дисциплін: математики, фізики, хімії, молекулярної біології. Але питання, наскільки необхідні фундаментальні знання лікаря, продовжує викликати гострі суперечки.

Наука та життя // Ілюстрації

Серед символів медицини, зображених на фронтонах будівлі бібліотеки Російського державного медичного університету, – надія та зцілення.

Настінний розпис у фойє Російського державного медичного університету, на якому зображені великі лікарі минулого, що сидять у роздумі за одним довгим столом.

У. Гільберт (1544-1603), придворний лікар англійської королеви, дослідник природи, який відкрив земний магнетизм.

Т. Юнг (1773-1829), відомий англійський лікар і фізик, один із творців хвильової теорії світла.

Ж.-Б. Л. Фуко (1819-1868), французький лікар, який захоплювався фізичними дослідженнями. За допомогою 67-метрового маятника довів обертання Землі навколо осі та зробив багато відкриттів у галузі оптики та магнетизму.

Ю. Р. Майєр (1814-1878), німецький лікар, який встановив основні засади закону збереження енергії.

Г. Гельмгольц (1821-1894), німецький лікар, займався фізіологічною оптикою та акустикою, сформулював теорію вільної енергії.

Чи потрібно викладати фізику майбутнім лікарям? Останнім часом це питання хвилює багатьох, і не лише тих, хто готує професіоналів у галузі медицини. Як завжди, існують і стикаються дві крайні думки. Ті, хто "за", малюють похмуру картину, яка стала плодом зверхнього ставлення до базисних дисциплін в освіті. Ті, хто "проти", вважають, що в медицині має домінувати гуманітарний підхід і лікар насамперед має бути психологом.

КРИЗА МЕДИЦИНИ ТА КРИЗА СУСПІЛЬСТВА

Сучасна теоретична та практична медицина досягла великих успіхів, і фізичні знання їй дуже допомогли. Але в наукових статтях та публіцистиці не перестають звучати голоси про кризу медицини взагалі та медичної освіти зокрема. Факти, що свідчать про кризу, безперечно є - це і поява "божественних" цілителів, і відродження екзотичних методів лікування. Заклинання типу "абракадабри" та амулети на кшталт жаб'ячої лапки знову в ходу, як у доісторичні часи. Набуває популярності неовіталізм, один із основоположників якого, Ханс Дріш, вважав, що сутність життєвих явищ становить ентелехія (свого роду душа), що діє поза часом і простором, і що живе не може зводитися до сукупності фізико-хімічних явищ. Визнання ентелехії як життєву силу заперечує значення фізико-хімічних дисциплін для медицини.

Можна навести безліч прикладів того, як псевдонаукові уявлення підмінюють і витісняють справді наукові знання. Чому так відбувається? На думку нобелівського лауреата, відкривача структури ДНК Френсіса Крика, коли суспільство стає дуже багатим, молодь виявляє небажання працювати: вона вважає за краще жити легким життям і займатися дрібницями, на кшталт астрології. Це справедливо як для багатих країн.

Щодо кризи в медицині, то подолати її можна лише підвищуючи рівень фундаментальності. Зазвичай вважають, що фундаментальність – це більше високий рівеньузагальнення наукових уявлень, у разі - уявлень про природу людини. Але і на цьому шляху можна дійти до парадоксів, наприклад, розглядати людину як квантовий об'єкт, абстрагуючись повністю від фізико-хімічних процесів, що протікають в організмі.

ЛІКАР-ДУМКА АБО ЛІКАР-ГУРУ?

Ніхто не заперечує, що віра хворого на лікування грає важливу, іноді навіть вирішальну роль (згадаймо ефект плацебо). То який лікар потрібний хворому? Упевнено вимовляє: "Ти будеш здоровий" або довго роздумує, які ліки вибрати, щоб отримати максимальний ефект і при цьому не нашкодити?

За спогадами сучасників, знаменитий англійський вчений, мислитель і лікар Томас Юнг (1773-1829) нерідко застигав у нерішучості біля ліжка хворого, вагався у встановленні діагнозу, часто й надовго замовкав, занурюючись у себе. Він чесно і болісно шукав істину в найскладнішому і заплутаному предметі, про який писав так: "Немає науки, складністю перевершує медицину. Вона виходить за межі людського розуму".

З погляду психології лікар-мислитель мало відповідає образу ідеального лікаря. Йому бракує сміливості, самовпевненості, безапеляційності, нерідко властивих саме невігласам. Напевно, така природа людини: захворівши, сподіватися на швидкі та енергійні дії лікаря, а не на роздуми. Але, як сказав Гете, "немає нічого страшнішого за діяльне невігластво". Юнг як лікар великої популярності у хворих не набув, а серед колег його авторитет був високим.

ФІЗИКУ СТВОРЮВАЛИ ЛІКАРІ

Пізнай самого себе, і ти пізнаєш увесь світ. Першим займається медицина, другим – фізика. Спочатку зв'язок між медициною і фізикою був тісний, недарма спільні з'їзди дослідників природи і лікарів проходили аж до початку XX століття. І, між іншим, фізику багато в чому створили лікарі, а до досліджень їх часто спонукали питання, які ставила медицина.

Лікарі-мислителі старовини першими замислилися над питанням, що є теплота. Вони знали, що здоров'я людини пов'язане із теплотою його тіла. Великий Гален (II століття н.е.) узвичаїв поняття "температура" і "градус", що стали основоположними для фізики та інших дисциплін. Тож лікарі давнини заклали основи науки про тепло і винайшли перші термометри.

Вільям Гільберт (1544-1603), лейб-медик англійської королеви, вивчав властивості магнітів. Він назвав Землю великим магнітом, довів це експериментально і вигадав модель для опису земного магнетизму.

Томас Юнг, про якого вже згадувалося, був лікарем, але при цьому зробив великі відкриття в багатьох областях фізики. Він по праву вважається, разом із Френелем, творцем хвильової оптики. До речі, саме Юнг відкрив один із дефектів зору – дальтонізм (нездатність розрізняти червоний та зелений кольори). За іронією долі, це відкриття обезсмертило в медицині ім'я не лікаря Юнга, а фізика Дальтона, який виявився першим, у кого виявився цей дефект.

Юліус Роберт Майєр (1814-1878), який зробив величезний внесок у відкриття закону збереження енергії, служив лікарем на голландському кораблі "Ява". Він лікував матросів кровопусканням, яке вважалося тоді засобом від усіх хвороб. З цього приводу навіть гострили, що лікарі випустили більше людської крові, аніж її було пролито на полях битв за всю історію людства. Майєр звернув увагу, що коли корабель перебуває в тропіках, при кровопусканні венозна кров майже така ж світла, як артеріальна (зазвичай венозна кров темніша). Він припустив, що людський організм, подібно до парової машини, в тропіках, при високій температурі повітря, споживає менше "палива", а тому і "диму" виділяє менше, ось венозна кров і світлішає. Крім того, задумавшись над словами одного штурмана про те, що під час штормів вода в морі нагрівається, Майєр дійшов висновку, що всюди має існувати певне співвідношення між роботою та теплотою. Він висловив положення, які лягли сутнісно основою закону збереження енергії.

Видатний німецький вчений Герман Гельмгольц (1821-1894), теж лікар, незалежно від Майєра сформулював закон збереження енергії та висловив його в сучасній математичній формі, якою досі користуються всі, хто вивчає та використовує фізику. Крім цього Гельмгольц зробив великі відкриття у галузі електромагнітних явищ, термодинаміки, оптики, акустики, а також у фізіології зору, слуху, нервових та м'язових систем, винайшов ряд важливих приладів. Здобувши медичну освіту і будучи професійним медиком, він намагався застосувати фізику та математику до фізіологічних досліджень. У 50 років професійний лікар став професором фізики, а 1888 року - директором фізико-математичного інституту в Берліні.

Французький лікар Жан-Луї Пуазейль (1799-1869) експериментально вивчав потужність серця як насоса, що гойдає кров, і досліджував закони руху крові у венах та капілярах. Узагальнивши отримані результати, він вивів формулу, що виявилася надзвичайно важливою для фізики. За досягнення перед фізикою його ім'ям названа одиниця динамічної в'язкості - пуаз.

Картина, що показує внесок медицини у розвиток фізики, виглядає досить переконливою, але можна додати ще кілька штрихів. Будь-який автомобіліст чув про карданний вал, що передає обертальний рух під різними кутами, але мало хто знає, що винайшов його італійський лікар Джероламо Кардано (1501-1576). Знаменитий маятник Фуко, що зберігає площину коливань, має ім'я французького вченого Жан-Бернара-Леона Фуко (1819-1868), лікаря за освітою. Знаменитий російський лікар Іван Михайлович Сєченов (1829-1905), ім'я якого носить Московська державна медична академія, займався фізичною хімієюта встановив важливий фізико-хімічний закон, який описує зміну розчинності газів у водному середовищі залежно від присутності в ній електролітів. Цей закон і зараз вивчають студенти, причому не лише у медичних вишах.

"НАМ ФОРМУЛ НЕ ЗРОЗУМІТИ!"

На відміну від лікарів минулого багато сучасних студентів-медиків просто не розуміють, навіщо їм викладають природничо-наукові дисципліни. Згадується одна історія з моєї практики. Напружена тиша, другокурсники факультету фундаментальної медицини МДУ пишуть контрольну. Тема - фотобіологія та її застосування у медицині. Зауважимо, що фотобіологічні підходи, засновані на фізичних та хімічних принципах дії світла на речовину, визнаються зараз найперспективнішими для лікування онкологічних захворювань. Незнання цього розділу, його основ – серйозні збитки у медичній освіті. Питання не надто складні, все в рамках матеріалу лекційних та семінарських занять. Але результат невтішний: майже половина студентів отримали двійки. І для всіх, хто не впорався із завданням, характерне одне - у школі фізику не вчили або вчили абияк. На деяких цей предмет наводить справжнісінький жах. У стосі контрольних робіт мені попався листок із віршами. Студентка, яка не змогла відповісти на запитання, у поетичній формі скаржилася, що їй доводиться зубрити не латину (вічне мучення студентів-медиків), а фізику, і наприкінці вигукувала: "Що робити? Адже ми - медики, нам формул не зрозуміти!" Юна поетеса, яка назвала у своїх віршах контрольну "судним днем", випробування фізикою не витримала і, зрештою, перевелася на гуманітарний факультет.

Коли студенти, майбутні медики, оперують щура, нікому й на думку не спаде запитувати, навіщо це треба, хоча організми людини та щури різняться досить сильно. Навіщо майбутнім лікарям фізика – не так очевидно. Але чи зможе лікар, який не розуміє основних фізичних законів, грамотно працювати зі складним діагностичним обладнанням, яким "напхані" сучасні клініки? До речі, багато студентів, подолавши перші невдачі, починають із захопленням займатися біофізикою. В кінці учбового року, коли були вивчені такі теми, як "Молекулярні системи та їх хаотичні стани", "Нові аналітичні принципи рН-метрії", "Фізична природа хімічних перетворень речовин", "Антиоксидантне регулювання процесів перекисного окислення ліпідів", другокурсники написали: "Ми закони, що визначають основу живого і, можливо, всесвіту. Відкривали їх не на основі умоглядних теоретичних побудов, а в реальному об'єктивному експерименті. Нам було важко, але цікаво". Можливо, серед цих хлопців є майбутні Федорови, Ілізарова, Шумакова.

"Найкращий спосіб вивчити щось - це відкрити самому, - стверджував німецький фізик і письменник Георг Ліхтенберг. - Те, що ви були змушені відкрити самі, залишає у вашому розумі доріжку, якою ви зможете знову скористатися, коли в цьому виникне потреба". Цей найефективніший принцип навчання старий як світ. Він лежить в основі "методу Сократа" і носить назву принципу активного навчання. Саме на цьому принципі збудовано навчання біофізики на факультеті фундаментальної медицини.

РОЗВИВАЮЧА ФУНДАМЕНТАЛЬНІСТЬ

Фундаментальність для медицини – запорука її сьогоднішньої спроможності та майбутнього розвитку. По-справжньому досягти мети можна, розглядаючи організм як систему систем та йдучи шляхом більш поглибленого її фізико-хімічного осмислення. А як бути з медичною освітою? Відповідь зрозуміла: підвищувати рівень знань студентів у галузі фізики та хімії. 1992 року в МДУ створено факультет фундаментальної медицини. Мета полягала в тому, щоб не тільки повернути в університет медицину, а й, не знижуючи якості лікарської підготовки, різко посилити природничо-наукову базу знань майбутніх лікарів. Таке завдання потребує інтенсивної роботи і викладачів та студентів. Передбачається, що студенти свідомо обирають фундаментальну медицину, а чи не звичайну.

Ще раніше серйозною спробою у цьому напрямі стало створення медико-біологічного факультету у Російському державному медичному університеті. За 30 років роботи факультету підготовлено велику кількість лікарів-фахівців: біофізиків, біохіміків та кібернетиків. Але проблема цього факультету в тому, що досі його випускники могли займатись лише медичними науковими дослідженнями, не маючи права лікувати хворих. Наразі ця проблема вирішується – у РДМУ спільно з Інститутом підвищення кваліфікації лікарів створено навчально-науковий комплекс, який дозволяє студентам старших курсів пройти додаткову лікарську підготовку.

Лікар біологічних наук Ю. ПЕТРЕНКО.

Минулий рік для науки був дуже плідним. Особливого прогресу вчені досягли у сфері медицини. Людство зробило дивовижні відкриття, наукові прориви та створило безліч корисних медикаментів, які неодмінно незабаром виявляться у вільному доступі. Пропонуємо ознайомитися з десяткою найдивовижніших медичних проривів 2015 року, які обов'язково зроблять серйозний внесок у розвиток медичних послуг найближчим часом.

Відкриття теіксобактину

У 2014 році Всесвітня організація охорони здоров'я попередила всіх про те, що людство вступає в так звану постантибіотичну еру. Адже вона виявилася правою. Наука і медицина аж з 1987 року не виробляли, дійсно, нових видів антибіотиків. Проте хвороби не стоять на місці. Щороку з'являються нові зарази, стійкіші до існуючих медикаментів. Це стало справжньою світовою проблемою. Тим не менш, у 2015 році вчені зробили відкриття, яке, на їхню думку, принесе кардинальні зміни.

Вчені відкрили новий клас антибіотиків з 25 протимікробних препаратів, включаючи дуже важливий, що отримав назву теіксобактин. Цей антибіотик знищує мікроби, блокуючи їхню здатність виробляти нові клітини. Іншими словами, мікроби, під впливом цих ліків, не можуть розвиватися і виробляти з часом стійкість до препарату. Теіксобактін, на даний момент, довів свою високу ефективність у боротьбі з резистентним золотистим стафілококом та кількома бактеріями, що викликають туберкульоз.

Лабораторні випробування теіксобактину проводилися на мишах. Переважна більшість експериментів показала ефективність препарату. Людські випробування мають розпочатися у 2017 році.

Медики виростили нові голосові зв'язки

Одне з найцікавіших і найперспективніших напрямів у медицині є регенерація тканин. У 2015 році список відтворених штучним методоморганів поповнився новим пунктом Лікарі з Вісконсинського університету навчилися вирощувати людські голосові зв'язки фактично з нічого.
Група вчених під керівництвом доктора Натана Вельхена біоінженерним способом створила тканину, здатну імітувати роботу слизової оболонки голосових зв'язок, а саме ту тканину, яка представляється двома пелюстками зв'язок, які вібруючи дозволяють створювати людську мову. Клітини-донори, з яких згодом було вирощено нові зв'язки, було взято у п'яти пацієнтів-добровольців. У лабораторних умовах за два тижні вчені виростили потрібну тканину, після чого додали її до штучного макету гортані.

Створюваний отриманими голосовими зв'язками звук, вчені описують як металевий і порівнюють його зі звуком роботизованого козу (іграшковий духовий музичний інструмент). Проте вчені впевнені, що створені ними голосові зв'язки в реальних умовах (тобто при імплантації в живий організм) звучатимуть майже як справжні.

В рамках одного з останніх експериментів на лабораторних мишах з щепленим людським імунітетом дослідники вирішили перевірити, чи організм гризунів відкидатиме нову тканину. На щастя, цього не сталося. Лікар Вельхем упевнений, що тканина не відторгатиметься і людським організмом.

Ліки від раку може допомогти і пацієнтам із хворобою Паркінсона

Тисинга (або нілотініб) є перевіреними та схваленими ліками, які зазвичай використовують для лікування людей з ознаками лейкемії. Однак, нове дослідження, проведене медичним центром Джорджтаунського університету, показує, що ліки Тасінга можуть бути дуже сильним засобом для контролю моторних симптомів у людей із хворобою Паркінсона, покращуючи їх моторні функції та контролюючи немоторні симптоми цієї хвороби.

Фернандо Паган, один з лікарів, які проводили дане дослідження, вважає, що нілотинибна терапія може бути першим у своєму роді ефективним методом зниження деградації когнітивних та моторних функцій у пацієнтів з нейродегенеративними захворюваннями, такими як хвороба Паркінсона.

Вчені протягом шести місяців давали збільшені дози нілотінібу 12 пацієнтам-добровольцям. У всіх 12 пацієнтів, які пройшли це випробування препарату до кінця, спостерігалося покращення моторних функцій. У 10 із них відзначили значне покращення.

Основним завданням даного дослідження була перевірка безпеки та нешкідливості нілотінібу на організм людини. Доза препарату, що використовується, була набагато меншою за ту дозу, яка зазвичай дається пацієнтам з лейкемією. Незважаючи на те, що препарат показав свою ефективність, дослідження все ж таки проводилося на невеликій групі людей без залучення контрольних груп. Тому перед тим, як Тасінгу почнуть використовувати як терапію хвороби Паркінсона, доведеться провести ще кілька випробувань та наукових досліджень.

Перша у світі 3D-надрукована грудна клітка

Останні кілька років технологія 3D-друку проникає в багато сфер, приводячи до дивовижних відкриттів, розробок та нових методів виробництва. У 2015 році лікарі з університетського шпиталю Саламанка в Іспанії провели першу у світі операцію із заміни пошкодженої грудної клітки пацієнта на новий 3D-надрукований протез.

Людина страждала на рідкісний вид саркоми, і в лікарів не залишилося іншого вибору. Щоб уникнути поширення пухлини далі організмом, фахівці видалили в людини майже всю грудину і замінили кістки титановим імплантатом.

Як правило, імплантати для великих відділів скелета виробляють із різних матеріалів, які з часом можуть зношуватися. Крім цього, заміна настільки складного зчленування кісток, як кістки грудини, які зазвичай унікальні в кожному окремому випадку, зажадала від лікарів провести ретельне сканування грудини людини, щоб розробити імплантат потрібного розміру.

Як матеріал для нової грудини було вирішено використовувати титановий сплав. Після проведення високоточної тривимірної комп'ютерної томографії вчені використали принтер Arcam вартістю 1,3 мільйона доларів і створили нову титанову грудну клітину. Операція із встановлення нової грудини пацієнту пройшла успішно, і людина вже пройшла повний курс реабілітації.

З клітин шкіри до клітин мозку

Вчені з каліфорнійського Інституту Солка в Ла-Холья присвятили минулий рік дослідженням людського мозку. Вони розробили метод трансформування клітин шкіри на мозкові клітини і вже знайшли кілька корисних сферзастосування нової технології.

Слід зазначити, що вчені знайшли спосіб перетворення шкірних клітин на старі мозкові клітини, що спрощує подальше їх використання, наприклад, при дослідженнях хвороб Альцгеймера та Паркінсона та їх взаємозв'язку з ефектами, що викликають старіння. Історично склалося, що з таких досліджень застосовувалися клітини мозку тварин, проте, вчені, у разі, були обмежені у своїх можливостях.

Відносно недавно, вчені змогли перетворити стовбурові клітини на клітини мозку, які можна використовувати для досліджень. Однак це досить трудомісткий процес, і на виході виходять клітини, не здатні імітувати роботу мозку літньої людини.

Як тільки, дослідники розробили спосіб штучного створення клітин мозку, вони направили свої зусилля на створення нейронів, які мали б можливість виробництва серотоніну. І хоча, отримані клітини мають лише крихітною часткою можливостей роботи людського мозку, вони активно допомагають вченим у дослідженнях та пошуку ліків від таких хвороб та розладів, як аутизм, шизофренія та депресія.

Протизаплідні пігулки для чоловіків

Японські вчені з Науково-дослідного інституту досліджень мікробних захворювань в Осаці опублікували нову наукову роботу, згідно з якою в недалекому майбутньому ми зможемо робити реально діючі протизаплідні таблетки для чоловіків. У своїй роботі вчені описують дослідження препаратів «Такролімус» та «Циклоспорин А».

Зазвичай ці ліки використовуються після проведення операцій з трансплантації органів для придушення імунної системи організму, щоб та не відкидала нову тканину. Блокада відбувається завдяки інгібуванню виробництва ензиму кальцинейрину, який містить білки PPP3R2 та PPP3CC, зазвичай наявні в чоловічому насінні.

У своєму дослідженні на лабораторних мишах вчені виявили, що як тільки в організмах гризунів виробляється недостатньо білка PPP3CC, їх репродуктивні функції різко скорочуються. Це наштовхнуло дослідників на висновок, що недостатній обсяг цього білка може призвести до стерильності. Після більш ретельного вивчення фахівці зробили висновок, що даний білок дає клітинам сперми гнучкість і необхідні силу та енергію для проникнення через мембрану яйцеклітини.

Перевірка на здорових мишах лише підтвердила їхнє відкриття. Лише п'ять днів застосування препаратів «Такролімус» та «Цикслоспорин А» призвело до повної безплідності мишей. Проте, їхня репродуктивна функція повністю відновилася лише через тиждень після того, як їм перестали давати ці препарати. Важливо відзначити, що кальцинейрин не є гормоном, тому застосування препаратів жодним чином не знижує статевого потягу та збудливості організму.

Незважаючи на перспективні результати, знадобиться кілька років для створення реальних чоловічих протизаплідних пігулок. Близько 80 відсотків досліджень на мишах не застосовні для людських випадків. Проте, вчені, як і раніше, сподіваються на успіх, оскільки ефективність препаратів була доведена. Крім того, аналогічні препарати вже пройшли людські клінічні випробування та широко використовуються.

Друк ДНК

Технології 3D-друку призвели до появи унікальної нової індустрії - друку та продажу ДНК. Щоправда, термін «друк» тут швидше використовується саме для комерційних цілей і необов'язково описує те, що ж у цій сфері відбувається насправді.

Виконавчий директор компанії Cambrian Genomics пояснює, що цей процес найкраще визначає фраза «перевірка на помилки», ніж «друк». Мільйони частин ДНК поміщаються на крихітні металеві підкладки і скануються комп'ютером, який відбирає ті ланцюги, які зрештою повинні становити всю послідовність ДНК-ланцюжка. Після цього лазером акуратно вирізуються потрібні зв'язки і поміщаються в новий ланцюжок, попередньо замовлений клієнтом.

Такі компанії, як Cambrian, вважають, що в майбутньому люди зможуть завдяки спеціальному комп'ютерному устаткуванню та програмному забезпеченню створювати нові організми просто для розваг. Звичайно ж, такі припущення відразу ж викличуть праведний гнів людей, які сумніваються в етичній коректності та практичній користі даних досліджень та можливостей, але рано чи пізно, як би ми цього хотіли чи не хотіли, ми до цього прийдемо.

Зараз же ДНК-друк демонструє перспективний потенціал у медичній сфері. Виробники ліків та дослідні компанії – ось, список перших клієнтів таких компаній, як Cambrian.

Дослідники з Каролінського інституту у Швеції пішли ще далі і почали створювати з ДНК-ланцюжків різні фігурки. ДНК-орігамі, як вони це називають, може на перший погляд здатися звичайним пустощі, проте, практичний потенціал використання у цієї технології теж є. Наприклад, його можна буде застосовувати при доставці лікарських засобівв організм.

Наноботи у живому організмі

На початку 2015 року сфера робототехніки здобула велику перемогу, коли група дослідників з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго оголосила про те, що провела перші успішні тести із застосуванням наноботів, які виконали поставлене перед ними завдання, перебуваючи всередині живого організму.

Живим організмом у разі виступали лабораторні миші. Після приміщення наноботів усередину тварин мікромашини попрямували до шлунків гризунів і доставили поміщений ними вантаж, якою виступали мікроскопічні частинки золота. До кінця процедури вчені не відзначили жодних пошкоджень внутрішніх органів мишей і тим самим підтвердили корисність, безпеку та ефективність наноботів.

Подальші тести показали, що доставлених наноботами частинок золота в шлунках залишається більше, ніж ті, які були просто введені туди з їжею. Це наштовхнуло вчених на думку про те, що наноботи в майбутньому зможуть набагато ефективніші доставляти потрібні ліки всередину організму, ніж при традиційніших методах їх введення.

Моторний ланцюг крихітних роботів складається із цинку. Коли вона потрапляє в контакт із кислотно-лужним середовищем організму, відбувається хімічна реакція, В результаті якої виробляються бульбашки водню, які і просувають наноботів усередині. Через якийсь час наноботи просто розчиняються в кислотному середовищі шлунка.

Незважаючи на те, що дана технологія розробляється вже майже десятиліття, лише у 2015 році вчені змогли провести її фактичні тести у живому середовищі, а не звичайних чашках Петрі, як робилося багато разів до цього. У майбутньому наноботів можна буде використовувати для визначення і лікування різних хвороб внутрішніх органів, шляхом впливу потрібними ліками на окремі клітини.

Ін'єкційний мозковий наноімплантат

Група вчених із Гарварду розробила імплантат, який обіцяє можливість лікування низки нейродегенеративних розладів, що призводять до паралічу. Імплантат є електронним пристроєм, що складається з універсального каркаса (сітки), до якого надалі можна буде приєднувати різні наноустрою вже після введення його в мозок пацієнта. Завдяки імплантату можна буде стежити за нейронною активністю мозку, стимулювати роботу певних тканин, а також прискорювати регенерацію нейронів.

Електронна сітка складається з полімерних ниток, що проводять, транзисторів або наноелектродів, які з'єднують між собою перетину. Майже вся площа сітки складається з отворів, що дозволяє живим клітинам утворювати нові сполуки навколо неї.

До початку 2016 року команда вчених із Гарварду, як і раніше, проводить тести безпеки використання подібного імплантату. Наприклад, двом мишам імплантували в мозок пристрій, що складається з 16 електричних компонентів. Пристрої успішно використовуються для моніторингу та стимуляції певних нейронів.

Штучне виробництво тетрагідроканнабінолу

Багато років марихуана використовувалася в медицині як знеболюючий засіб і зокрема, для поліпшення станів хворих на рак та СНІД. У медицині також активно використовується і синтетичний замінник марихуани, а точніше її основний психоактивний компонент тетрагідроканнабінолу (або THC).

Однак біохіміки з Технічного університету Дортмунда оголосили про створення нового виду дріжджового грибка, що виробляє THC. Більше того, за неопублікованими даними, відомо, що ці ж вчені створили ще один вид дріжджового грибка, який виробляє каннабідіол, інший психоактивний компонент марихуани.

У марихуані міститься відразу кілька молекулярних сполук, які цікавлять дослідників. Тому відкриття ефективного штучного способу створення цих компонентів у великих кількостях могло б принести медицині. величезну користь. Однак, метод звичайного вирощування рослин та подальший видобуток необхідних молекулярних сполук є зараз найефективнішим способом. Усередині 30 відсотків сухої маси сучасних видів марихуани може бути потрібний компонент THC.

Незважаючи на це, дортмундські вчені впевнені, що зможуть знайти ефективніший та швидший спосіб видобутку THC у майбутньому. На даний момент, створений дріжджовий грибок повторно вирощується на молекулах такого ж грибка замість кращої альтернативи у вигляді простих сахаридів. Все це призводить до того, що з кожною новою партією дріжджів зменшується кількість вільного компонента THC.

У майбутньому вчені обіцяють оптимізувати процес, максимізувати виробництво THC та збільшити масштаби до індустріальних потреб, що, зрештою, задовольнить потреби медичних досліджень та європейських регуляторів, які шукають новий спосіб виробництва тетрагідроканнабінолу без вирощування самої марихуани.

ІСТОРІЯ МЕДИЦИНИ:
ОСНОВНІ ВІХИ І ВЕЛИКІ ВІДКРИТТЯ

За матеріалами телеканалу Дискавері
("Discovery Channel")

Відкриття у медицині перетворили світ. Вони змінили хід історії, зберігши безліч життів, розсунувши межі наших знань до рубежів, на яких ми стоїмо сьогодні, готові до нових великих відкриттів.

Анатомія людини

У Стародавню Грецію лікування хвороб грунтувалося швидше філософії, ніж істинному розумінні анатомії людини. Хірургічне втручання було рідкістю, а препарування трупів ще практикувалося. В результаті лікарі практично не мали відомостей про внутрішній устрій людини. Лише в епоху Ренесансу анатомія зародилася як наука.

Бельгійський лікар Андреас Везалій шокував багатьох, коли вирішив вивчати анатомію, розкриваючи трупи. Матеріал для досліджень доводилося видобувати під покровом ночі. Вчені типу Везалія мали вдаватися до не зовсім легальних методів. Коли Везалій став професором у Падуї, він завів дружбу з розпорядником страт. Везалій вирішив передати досвід, накопичений за роки майстерних розтинів, написавши книгу з анатомії людини. Так з'явилася книга "Про будову людського тіла". Опублікована в 1538 році, книга вважається однією з найбільших праць у галузі медицини, а також одним з найбільших відкриттів, оскільки в ній вперше дається правильний опис будови людського тіла. То справді був перший серйозний виклик, кинутий авторитету давньогрецьких лікарів. Книжка розійшлася величезним тиражем. Її купували освічені люди, навіть далекі від медицини. Весь текст дуже скрупульозно ілюстровано. Так відомості про анатомію людини стали набагато доступнішими. Завдяки Везалію, вивчення анатомії людини за допомогою розтину стало невід'ємною частиною підготовки лікарів. І це підводить нас до наступного великого відкриття.

Кровообіг

Серце людини – м'яз розміром із кулак. Воно скорочується понад сто тисяч разів на день, за сімдесят років – це два з лишком мільярди серцебиття. Серце перекачує 23 літри крові на хвилину. Кров тече по тілу, проходячи через складну систему артерій та вен. Якщо всі кровоносні судини в людському тілі витягнути в одну лінію, то вийде 96 тисяч кілометрів, що вдвічі більше за коло Землі. На початок 17 століття процес кровообігу представляли неправильно. Переважала теорія, за якою кров приливала до серця через пори в м'яких тканинах тіла. Серед прихильників цієї теорії був і англійський лікар Вільям Гарві. Робота серця заворожувала його, але що більше він спостерігав биття серця у тварин, то сильніше розумів, що загальноприйнята теорія кровообігу просто невірна. Він недвозначно пише: «…Я подумав, чи кров може рухатися, немов по колу?». І перша ж фраза в наступному абзаці: «Згодом я з'ясував, що так воно і є…». Проводячи розтин, Гарвей виявив, що серце має односпрямовані клапани, дозволяють крові текти лише одному напрямку. Одні клапани впускали кров, інші випускали. І це було відкриття. Гарві зрозумів, що серце качає кров в артерії, потім вона проходить через вени і, замикаючи коло, повертається до серця, щоб потім розпочати цикл спочатку. Сьогодні це здається великою істиною, але для 17 століття відкриття Вільяма Гарві було революційним. Це був нищівний удар по уявленням, що встановилися в медицині. Наприкінці свого трактату Гарвей пише: «При думці про численні наслідки, яке це матиме для медицини, я бачу поле майже безмежних можливостей».
Відкриття Гарві серйозно просунуло вперед анатомію та хірургію, а багатьом просто врятувало життя. У всьому світі в операційних застосовують хірургічні затискачі, що блокують перебіг крові та зберігають систему кровообігу пацієнта в недоторканності. І кожен із них - нагадування про велике відкриття Вільяма Гарвія.

Групи крові

Інше велике відкриття, пов'язане з кров'ю, було зроблено у Відні 1900 року. Усю Європу переповнював інтерес щодо переливання крові. Спочатку пройшли заяви, що лікувальний ефект вражає, а потім, через кілька місяців, повідомлення про загиблих. Чому іноді переливання проходило вдало, а іноді – ні? Австрійський лікар Карл Ландштейнер був сповнений рішучості знайти відповідь. Він змішав зразки крові від різних донорів та вивчив результати.
У деяких випадках кров змішалася вдало, зате в інших – згорнулася та стала в'язкою. При найближчому розгляді Ландштейнер виявив, що кров згортається, коли особливі білки у крові реципієнта, звані антитіла, вступають у реакцію коїться з іншими білками в еритроцитах донора – антигенами. Для Ландштейнера це був поворотний момент. Він зрозумів, що не вся людська кров однакова. Виявилося, що кров можна чітко розділити на 4 групи, яким він дав позначення: А, Б, АБ та нульова. З'ясувалося, що переливання крові проходить успішно лише тому випадку, якщо людині переливають кров тієї ж групи. Відкриття Ландштейнера відразу позначилося на медичній практиці. Через кілька років переливанням крові займалися вже у всьому світі, рятуючи безліч життів. Завдяки точному визначенню групи крові, до 50-х років стала можлива пересадка органів. Сьогодні в одних Сполучених Штатах кожні 3 секунди проводиться переливання крові. Без нього щороку гинули б близько 4, 5 мільйонів американців.

Анестезія

Хоча перші великі відкриття в області анатомії і дозволили лікарям врятувати безліч життів, вони не могли полегшити біль. Без анестезії операції були кошмаром наяву. Пацієнтів тримали чи прив'язували до столу, хірурги намагалися працювати якнайшвидше. У 1811 року одна жінка писала: «Коли жахлива сталь встромилася в мене, розсікаючи вени, артерії, тіло, нерви, мене не потрібно було просити не втручатися. Я видала крик і кричала, доки все не закінчилося. Таке нестерпне було борошно». Хірургія була останнім засобом, багато хто вважав за краще померти, ніж лягти під ніж хірурга. Протягом століть для полегшення болю під час операцій використовувалися підручні засоби, деякі з них, наприклад, опіум або екстракт мандрагори, були наркотиками. До 40-х років 19 століття відразу кілька людей займалися пошуком більш ефективного анестетика: два бостонські дантисти Вільям Мортон і Хорост Велс, знайомі один з одним, і доктор на ім'я Крофорд Лонг із Джорджії.
Вони експериментували з двома речовинами, здатними, як вважалося, полегшити біль - із закисом азоту, вона ж - газ, що веселить, а також - з рідкою сумішшю спирту і сірчаної кислоти. Питання, хто саме відкрив анестезію, залишається спірним, цього претендували всі троє. Одна з перших громадських демонстрацій анестезії відбулася 16 жовтня 1846 року. В. Мортон місяцями експериментував з ефіром, намагаючись знайти дозування, яке дозволило б пацієнтові перенести операцію без болю. На суд широкої публіки, що складалася з бостонських хірургів та студентів медицини, він представив устрій свого винаходу.
Пацієнту, який мав видалити пухлину на шиї, дали ефір. Мортон зачекав, хірург зробив перший надріз. Вражаюче, але пацієнт не закричав. Після операції пацієнт повідомив, що весь час нічого не відчував. Звістка про відкриття рознеслася по всьому світу. Оперувати без болю можна тепер є анестезія. Але, незважаючи на відкриття, багато хто відмовлявся скористатися анестезією. Згідно з деякими віровченнями, біль треба терпіти, а не полегшувати, особливо родові муки. Але тут своє слово сказала королева Вікторія. У 1853 вона народжувала принца Леопольда. На її прохання їй дали хлороформ. Виявилося, що він полегшує муки дітонародження. Після цього жінки стали говорити: «Я теж прийму хлороформ, адже якщо їм не гидує королева, то і мені не соромно».

Рентгенівські промені

Неможливо уявити життя без наступного великого відкриття. Уявіть, що ми не знаємо, де оперувати хворого, чи яка саме кістка зламана, де застрягла куля та яка може бути патологія. Здатність зазирнути всередину людини, не розрізаючи його, стала поворотним моментом історії медицини. Наприкінці 19 століття люди використовували електрику, до ладу не розуміючи, що це таке. У 1895 році німецький фізик Вільгельм Рентген експериментував з електронно-променевою трубкою, скляним циліндром із сильно розрідженим повітрям усередині. Рентгена зацікавило світіння, створюване променями, що виходили з трубки. Для одного з експериментів Рентген оточив трубку чорним картоном і затемнив кімнату. Потім він увімкнув трубку. І тут його вразила одна річ - фотографічна пластина в його лабораторії світилася. Рентген зрозумів, що відбувається щось дуже незвичайне. І що промінь, що виходить із трубки - зовсім не катодний промінь; він також виявив, що на магніт не реагує. І його не можна було відхилити магнітом, як катодні промені. Це було зовсім невідоме явище, і Рентген назвав його промені ікс. Цілком випадково Рентген відкрив випромінювання, невідоме науці, яке ми називаємо рентгенівським. Кілька тижнів він поводився дуже загадково, а потім покликав дружину в кабінет і сказав: "Берто, давай я покажу тобі, чим я тут займаюся, тому що ніхто в це не повірить". Він поклав її руку під промінь і зробив знімок.
Стверджують, що дружина сказала: Я бачила свою смерть. Адже в ті часи не можна було побачити скелет людини, якщо вона не померла. Сама думка про те, щоб зняти внутрішня будоваживої людини просто не вкладалася в голові. Немов відчинилися таємні двері, а за ними відчинився цілий всесвіт. Рентген відкрив нову, потужну технологію, яка зробила переворот у діагностиці. Відкриття рентгенівського випромінювання - це єдине історія науки відкриття, зроблене ненавмисно, цілком випадкове. Щойно воно було зроблено, світ відразу ж прийняв його на озброєння без жодних дебатів. За тиждень-другий наш світ перетворився. На відкриття рентгена спираються багато з найсучасніших і найпотужніших технологій, від комп'ютерної томографії до рентгенографічного телескопа, що вловлює рентгенівські промені з глибин космосу. І все це через відкриття, зроблене випадково.

Теорія мікробного походження хвороб

Одні відкриття, наприклад, рентгенівські промені, відбуваються випадково, з інших довго і вперто працюють різні вчені. Так було і 1846 року. Відень. Втілення краси та культури, але у віденській міській лікарні витає примара смерті. Багато хто з породіль, що знаходилися тут, помирали. Причина – пологова лихоманка, інфекція матки. Коли доктор Ігнац Земмельвейс почав працювати в цій лікарні, він був стривожений масштабом лиха і спантеличений дивною неспроможністю: там було два відділення.
В одному пологи приймали лікарі, а в іншому пологи у матерів приймали акушерки. Земмельвейс виявив, що у тому відділенні, де пологи приймали лікарі, 7% породіль померло від так званої пологової гарячки. А у відділенні, де працювали акушерки, від пологової лихоманки померли лише 2%. Це його здивувало, адже у лікарів підготовка набагато краща. Земмельвейс вирішив з'ясувати, у чому причина. Він зауважив, що однією з головних відмінностей у роботі лікарів та акушерок було те, що лікарі проводили розтин померлих породіль. Потім вони йшли приймати пологи або оглядати матерів, навіть не вимивши руки. Земмельвейс задумався, чи не переносять лікарі на руках якісь невидимі частинки, які потім передаються пацієнткам і тягнуть у себе смерть. Щоб дізнатися про це, він провів досвід. Він вирішив простежити, щоб усі студенти медики обов'язково мили руки в розчині хлорного вапна. І кількість летальних випадків відразу впала до 1%, нижче, ніж у акушерок. Завдяки цьому експерименту Земмельвейс усвідомив, що інфекційні захворювання, в даному випадку, пологова лихоманка, мають лише одну причину і якщо її виключити, хвороба не виникне. Але 1846 року ніхто не вбачав зв'язку між бактеріями та інфекцією. Ідеї ​​Земмельвейса не прийняли всерйоз.

Минуло ще 10 років, перш ніж на мікроорганізми звернув увагу інший вчений. Троє з п'яти дітей Пастера померли від черевного тифу, що частково пояснює, чому він так уперто шукав причину інфекційних хвороб. На вірний слід Пастера вивела його робота для виноробної та пивоварної промисловості. Пастер намагався з'ясувати, чому лише мала частина вина, яке виробляється в його країні, псується. Він виявив, що в прокислому вині є спеціальні мікроорганізми, мікроби, і саме вони змушують вино скисати. Але шляхом простого нагріву, як показав Пастер, мікроби можна вбити і вино буде врятовано. Так народилася пастеризація. Тому, коли потрібно було знайти причину інфекційних захворювань, Пастер знав, де її шукати. Це мікроби, сказав він, викликають певні хвороби і довів це, провівши серію експериментів, з яких народилося велике відкриття – теорія мікробного розвитку організмів. Її суть у тому, що певні мікроорганізми викликають певну хворобу будь-кого.

Вакцинація

Наступне з великих відкриттів було зроблено у 18 столітті, коли від віспи у всьому світі померло близько 40 млн. Чоловік. Лікарі не могли знайти причини виникнення хвороби, ні засоби від неї. Але в одному англійському селі розмови про те, що частина місцевих жителів не сприйнятлива до віспи, привернули увагу місцевого лікаря на ім'я Едвард Дженнер.

Ходили чутки, що робітниці молочних ферм не хворіють на віспу, бо вже перенесли коров'ю віспу, споріднену, але легшу хворобу, що вражала худобу. У хворих на коров'ячу віспу піднімалася температура і на руках виникали виразки. Дженнер вивчив цей феномен і задумався, можливо, гній із цих виразок якимось чином захищає організм від віспи? 14 травня 1796 року під час спалаху епідемії віспи він вирішив перевірити свою теорію. Дженнер взяв рідину з виразки на руці доярки, хворої на коров'ячу віспу. Потім він відвідав іншу сім'ю; там він запровадив здорового восьмирічного хлопчика вірус коров'ячої віспи. У наступні дні у хлопчика був легкий жар, і з'явилося кілька віспових пухирців. Потім він одужав. Через шість тижнів Дженнер повернувся. Цього разу він прищепив хлопцеві віспу і почав чекати, чим обернеться експеримент – перемогою чи провалом. Через кілька днів Дженнер отримав відповідь – хлопчик був здоровий і несприйнятливий до віспи.
Винахід вакцинації від віспи справило революцію у медицині. Це була перша спроба втрутитися протягом хвороби, запобігши її заздалегідь. Вперше засоби, виготовлені людиною, активно використовувалися, щоб запобігти хвороба ще до появи.
Через 50 років після відкриття Дженнера, Луї Пастер розвинув ідею вакцинації, розробивши вакцину від сказу у людей сибіркиу овець. А в 20 столітті Джонас Солк та Альберт Сейбін, незалежно один від одного, створили вакцину від поліомієліту.

Вітаміни

Наступне відкриття відбулося працями вчених, які багато років незалежно один від одного билися над однією і тією ж проблемою.
Протягом усієї історії цинга була важким захворюванням, яке викликало у моряків ураження шкіри та кровотечі. Нарешті, в 1747 корабельний хірург шотландець Джеймс Лінд знайшов від неї засіб. Він виявив, що цингу можна запобігти, включивши до раціону матросів цитрусові.

Іншим частим захворюванням у моряків була бері-бері, хвороба, що вражала нерви, серце та травний тракт. Наприкінці 19 століття голландський лікар Християн Ейкман визначив, що хвороба обумовлена ​​вживанням білого шліфованого рису, замість бурого нешліфованого.

Хоча обидва ці відкриття вказували на зв'язок захворювань із харчуванням та його недоліками, у чому полягала ця зв'язок зміг з'ясувати лише англійський біохімік Фредерік Хопкінс. Він припустив, що організму необхідні речовини, які є лише певних продуктах. Щоб підтвердити свою гіпотезу, Хопкінс провів серію експериментів. Він давав мишам штучне харчування, що складається виключно з чистих білків, жирів. вуглеводів та солей. Миші послабшали і перестали рости. Але після невеликої кількості молока, миші знову одужали. Хопкінс відкрив, як він висловився, незамінний фактор харчування, який пізніше назвали вітамінами.
Виявилося, що бері-бері пов'язана з нестачею тіаміну, вітаміну В1, якого немає в шліфованому рисі, але багато в натуральному. А цитрусові запобігають цингу, бо містять аскорбінову кислоту, вітами С.
Відкриття Хопкінса стало визначальним кроком у розумінні важливості правильного харчування. Від вітамінів залежить багато функцій організму – від боротьби з інфекціями до регулювання обміну речовин. Без них важко уявити життя, як і без наступного великого відкриття.

Пеніцилін

Після Першої Світової війни, яка забрала понад 10 млн. життів, пошуки безпечних методів відображення бактеріальної агресії посилилися. Адже багато хто помер не на полях битв, а від інфікованих ран. У дослідженнях брав участь і шотландський лікар Олександр Флемінг. Вивчаючи бактерії стафілококи, Флемінг зауважив, що у центрі лабораторної чаші росте щось незвичайне – цвіль. Він побачив, що довкола цвілі бактерії загинули. Це змусило його припустити, що виділяє речовина, згубне для бактерій. Цю речовину він назвав пеніциліном. Наступні кілька років Флемінг намагався виділити пеніцилін і застосувати його в лікуванні інфекцій, але невдало, і зрештою здався. Проте результати його праць виявилися неоціненними.

У 1935 році співробітники Оксфордського університету Хоуард Флорі та Ернст Чейн натрапили на звіт про цікаві, але незакінчені експерименти Флемінга, і вирішили спробувати щастя. Цим вченим вдалося виділити пеніцилін у чистому вигляді. І 1940-го року вони провели його випробування. Восьми мишам було введено смертельну дозу бактерій стрептококів. Потім чотирма з них запровадили пеніцилін. За кілька годин результати були наявні. Усі чотири миші, що не отримали пеніцилін, померли, але три з чотирьох отримали його - вижили.

Так, завдяки Флемінгу, Флорі та Чейну, світ отримав перший антибіотик. Ці ліки стали справжнім дивом. Воно лікувало від стількох недуг, які завдавали багато болю та страждань: гострий фарингіт, ревматизм, скарлатина, сифіліс та гонорея... Сьогодні ми вже зовсім забули, що від цих хвороб можна померти.

Сульфідні препарати

Наступне велике відкриття наспіло під час Другої Світової війни. Воно позбавило дизентерії американських солдатів, що боролися в тихоокеанському басейні. А потім призвело до революції в хіміотерапевтичному лікуванні бактеріальних інфекцій
Сталося це завдяки патологу на ім'я Герхард Домагк. В 1932 він вивчав можливості застосування в медицині деяких нових хімічних барвників. Працюючи з недавно синтезованим барвником під назвою пронтозил, Домагк ввів його декільком лабораторним мишам, зараженим бактеріями стрептококами. Як і очікував Домагк, барвник обволок бактерії, але бактерії вижили. Здавалося, барвник недостатньо токсичний. Потім трапилося щось разюче: хоча барвник і не вбив бактерії, він зупинив їх зростання, поширення інфекції припинилося і миші одужали. Коли Домагк вперше випробував пронтозил на людях – невідомо. Однак нові ліки здобули славу після того, як врятували життя хлопчику, серйозно хворому на стафілокок. Пацієнтом був Франклін Рузвельт-молодший, син президента Сполучених Штатів. Відкриття Домагки миттєво стало сенсацією. Оскільки пронтозил містив молекулярну сульфамідну структуру, його назвали сульфамідним препаратом. Він став першим у цій групі синтетичних хімічних речовин, здатних лікувати та запобігати бактеріальним інфекціям. Домагк відкрив новий революційний напрямок у лікуванні хвороб, використанні хіміотерапевтичних препаратів. Воно врятує десятки тисяч людських життів.

Інсулін

Наступне велике відкриття допомогло врятувати життя мільйонам хворих на діабет у всьому світі. Діабет - це недуга, що порушує процес засвоєння організмом цукру, що може призвести до сліпоти, відмови нирок, захворювань серця і навіть до смерті. Століттями медики вивчали діабет, безуспішно шукаючи від нього кошти. Нарешті наприкінці 19 століття стався прорив. Було встановлено, що у хворих на діабет є спільна риса- незмінно уражена група клітин у підшлунковій залозі - ці клітини виділяють гормон, який контролює вміст цукру в крові. Гормон назвали інсуліном. А у 1920 році – новий прорив. Канадський хірург Фредерік Бантінг та студент Чарльз Бест вивчали секрецію інсуліну підшлункової залози у собак. Підкоряючись інтуїції, Бантінг ввів екстракт із виробляючих інсулін клітин здорового собаки собаці, що страждає на діабет. Результати були приголомшливими. Через кілька годин рівень цукру в крові хворої тварини суттєво знизився. Тепер увага Бантінга та його помічників зосередилася на пошуках тварини, чий інсулін був би схожий на людський. Вони знайшли відповідність в інсуліні, взятому у зародків корів, очистили його для безпеки експерименту і в січні 1922 року провели перше клінічне випробування. Бантінг увів інсулін 14-річному хлопчику, який умирав від діабету. І той стрімко пішов на виправлення. Наскільки важливим є відкриття Бантінга? Запитайте про це 15 мільйонів американців, які щодня одержують інсулін, від якого залежить їхнє життя.

Генетична природа раку

Рак – друга за летальністю хвороба в Америці. Інтенсивні дослідження його виникнення та розвитку призвели до чудових наукових звершень, але, мабуть, найважливішим із них стало наступне відкриття. Нобелівські лауреати, дослідники раку Майкл Бішоп та Харольд Вармус, об'єднали зусилля у дослідженні раку у 70-х роках 20 століття. На той час домінувало кілька теорій про причину цього захворювання. Злоякісна клітка дуже непроста. Вона здатна як ділитися, а й вторгатися. Це клітина із високорозвиненими можливостями. В одній з теорій розглядався вірус саркоми Рауса, що викликає рак курей. Коли вірус нападає на клітину курки, він вводить свій генетичний матеріал у ДНК хазяїна. Згідно з гіпотезою, ДНК вірусу стає згодом агентом, що викликає захворювання. За іншою теорією, при введенні вірусом свого генетичного матеріалу в клітину господаря, гени, що викликають рак, не активуються, а чекають, поки їх не запустить зовнішній вплив, наприклад, шкідливі хімікати, радіація або звичайна вірусна інфекція. Ці гени, що викликають рак, так звані онкогени, і стали об'єктом досліджень Вармуса і Бішопа. Головне питання: чи містить геном людини гени, які є або здатні стати онкогенами на кшталт тих, що містяться у вірусі пухлини? Чи є такий ген у курей, у інших птахів, у ссавців, у людини? Бішоп і Вармус взяли мічену радіоактивну молекулу і використовували її як зонд, щоб з'ясувати, чи схожий онкоген вірусу саркоми Рауса на якийсь нормальний ген у хромосомах курки. Відповідь ствердна. Це було справжнє одкровення. Вармус і Бішоп встановили, що ген, що викликає рак, вже міститься в ДНК здорових клітин курки і, що ще важливіше, вони виявили його і в ДНК людини, довівши, що зародок раку може з'явитися в будь-якому з нас на клітинному рівні і чекати активації.

Як може наш власний ген, з яким ми прожили все життя, викликати рак? При розподілі клітин трапляються помилки і вони частіше, якщо клітина пригнічена космічним випромінюванням, тютюновим димом. Важливо також пам'ятати, що коли клітина ділиться, їй треба скопіювати 3 млрд. комплементарних пар ДНК. Кожен, хто хоч раз намагався друкувати, знає, як це важко. У нас є механізми, що дозволяють помічати та виправляти помилки, та все ж, при великих обсягах, пальці промахуються.
У чому ж важливість відкриття? Раніше рак намагалися осмислити, виходячи з відмінностей між геном вірусу та геном клітини, а тепер ми знаємо, що зовсім невелика зміна у певних генах наших клітин може перетворити здорову клітину, яка нормально росте, ділиться тощо, на злоякісну. І це стало першою ясною ілюстрацією справжнього стану речей.

Пошуки даного гена - визначальний момент у сучасній діагностиці та передбаченні подальшої поведінки ракової пухлини. Відкриття дало чіткі цілі специфічним видам терапії, яких раніше просто не було.
Населення Чикаго близько 3 млн. Чоловік.

ВІЛ

Стільки ж щороку помирають від СНІДу, однієї з найстрашніших епідемій у новій історії. Перші ознаки цього захворювання з'явилися на початку 80-х років минулого століття. В Америці стала зростати кількість пацієнтів, які помирали від рідкісних видів інфекцій та раку. Аналіз крові у жертв виявив вкрай низький рівень лейкоцитів – білих кров'яних клітин, життєво важливих для імунної системи людини. У 1982 році Центр контролю та запобігання захворюванням дав хворобі назву СНІД – синдром набутого імунодефіциту. За справу взялися двоє дослідників, Люк Монтаньє з інституту Пастера в Парижі та Роберт Галло з Національного інституту онкології у Вашингтоні. Їм обом вдалося зробити найважливіше відкриття, яке виявило збудника СНІДу – ВІЛ, вірус імунодефіциту людини. У чому відмінність вірусу імунодефіциту людини від інших вірусів, наприклад, грипу? По-перше, цей вірус роками не видає наявність хвороби в середньому 7 років. Друга проблема дуже унікальна: наприклад, СНІД нарешті проявився, люди розуміють, що хворі і йдуть до клініки, а у них, міріад інших інфекцій, що саме спричинило захворювання. Як це визначити? Найчастіше вірус існує заради єдиної мети: проникнути в клітину-акцептор і розмножитися. Зазвичай він прикріплюється до клітини і випускає в неї свою генетичну інформацію. Це дозволяє вірусу підпорядкувати функції клітини, перенаправивши їх у виробництво нових особин вірусів. Потім ці особини нападають інші клітини. Але ВІЛ – це не рядовий вірус. Він належить до категорії вірусів, яких вчені називають ретровірусами. Що ж у них незвичайного? Подібно до тих класів вірусів, куди входять поліомієліт або грип, ретровіруси - особливі категорії. Вони унікальні тим, що їхня генетична інформація у вигляді рибонуклеїнової кислоти конвертується в дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК) і саме те, що відбувається з ДНК, і становить нашу проблему: ДНК вбудовується в наші гени, ДНК вірусу стає частиною нас, і тоді клітини, покликані захищати нас, починають відтворювати ДНК вірусу. Є клітини, що містять вірус, іноді вони відтворюють його, іноді – ні. Мовчать. Але тільки для того, щоб потім знову відтворювати вірус. Тобто. коли інфекція стає очевидною, вона, швидше за все, вкорінилася протягом усього життя. У цьому полягає головна проблема. Ліки від СНІДу досі не знайдено. Але відкриття, що ВІЛ – ретровірус, і що він є збудником СНІДу, призвело до значних досягнень у боротьбі з цією недугою. Що змінилося у медицині після відкриття ретровірусів, особливо ВІЛ? Наприклад, зі СНІДу ми переконалися, що медикаментозна терапія можлива. Раніше вважалося, що для розмноження вірус узурпує наші клітини, впливати на нього без важкого отруєння самого пацієнта практично неможливо. Ніхто не інвестував антивірусні програми. СНІД відкрив двері антивірусним дослідженням у фармацевтичних кампаніях та університетах усього світу. До того ж СНІД дав позитивний соціальний ефект. За іронією долі, ця жахлива недуга гуртує людей.

І так день за днем, століття за століттям, крихітними кроками чи грандіозними проривами, відбувалися великі та малі відкриття у медицині. Вони дають надію, що людство переможе рак та СНІД, аутоімунні та генетичні захворювання, досягне досконалості у профілактиці, діагностиці та лікуванні, полегшуючи страждання хворих людей та запобігаючи прогресуванню захворювань.

СПбГПМА

з історії медицини

Історія розвитку медичної фізики

Виконав: Мизніков А.Д.,

студент I курсу

Викладач: Джарман О.О.

Санкт-Петербург

Вступ

Зародження медичної фізики

2. Середні віки та Новий час

2.1 Леонардо да Вінчі

2.2 Ятрофізика

3 Створення мікроскопа

3. Історія застосування електрики у медицині

3.1 Невелика передісторія

3.2 Чим ми зобов'язані Джільберту

3.3 Премія, присуджена Марату

3.4 Суперечка Гальвані та Вольта

4. Досліди В. В. Петрова. Початок електродинаміки

4.1 Застосування електрики в медицині та біології в XIX - XX століттях

4.2 Історія променевої діагностики та терапії

Коротка історія ультразвукової терапії

Висновок

Список літератури

медичний фізика ультразвуковий променевий

Вступ

Пізнай самого себе, і ти пізнаєш увесь світ. Першим займається медицина, а другим – фізика. З давніх часів зв'язок між медициною та фізикою був тісний. Недарма з'їзди дослідників природи і лікарів проходили в різних країнах спільно аж до початку XX ст. Історія розвитку класичної фізики показує, що її багато в чому створили лікарі, причому багато фізичних досліджень були викликані питаннями, які ставила медицина. У свою чергу, досягнення сучасної медицини, особливо в галузі високих технологій діагностики та лікування, були засновані на результатах різних фізичних досліджень.

Я не випадково вибрав саме цю тему, бо вона для мене, студента спеціальності "Медична біофізика", як ні для кого близька. Я давно хотів дізнатися, наскільки фізика допомогла розвитку медицини.

Мета моєї роботи полягає в тому, щоб показати, наскільки важливу роль відігравала та грає фізика у розвитку медицини. Неможливо уявити сучасну медицину без фізики. Завдання ж полягають у тому, щоб:

Простежити етапи формування наукової бази сучасної медичної фізики

Показати значення діяльності вчених фізиків у розвитку медицини

1. Зародження медичної фізики

Шляхи розвитку медицини та фізики завжди були тісно переплетені між собою. Вже в давнину медицина, поряд з ліками, використовувала такі фізичні фактори, як механічні впливи, тепло, холод, звук, світло. Розглянемо основні способи використання цих факторів у давній медицині.

Приручивши вогонь, людина навчилася (звісно ж, не відразу) використовувати вогонь з лікувальною метою. Особливо добре це виходило у східних народів. Ще в давнину лікуванню припіканням надавали дуже великого значення. У стародавніх медичних книгах йдеться про те, що припікання виявляється дієвим навіть тоді, коли безсилі акупунктури і ліки. Коли саме виник такий метод лікування, точно не встановлено. Але відомо, що він існував у Китаї з давніх-давен, і застосовувався ще в кам'яному столітті для лікування людей і тварин. Використовували вогонь для лікування ченці Тибету. Вони робили опік на санмінгах – біологічних активних точках, що відповідають за ту чи іншу частину тіла На пошкодженому місці активно йшов процес загоєння, і вважалося, що з цим загоєнням відбувалося лікування.

Звук використовувався практично всіма давніми цивілізаціями. Музика застосовувалася у храмах на лікування нервових розладів, вона у прямої зв'язку з астрономією і математикою у Китайців. Піфагор утвердив музику як точну науку. Його послідовники використовували її для позбавлення люті і гніву і вважали головним засобом для виховання гармонійної особистості. Аристотель також стверджував, що музика здатна впливати на естетичну сторону душі. Цар Давид своєю грою на арфі вилікував від депресії царя Саула, а також врятував його від нечистих духів. Ескулап лікував радикуліт гучними звуками труби. Також відомі ченці Тибету (про них йшлося вище), які використовували звуки для лікування практично всіх хвороб людини. Вони називалися мантрами - формами енергії у звуці, чистою сутнісною енергією самого звуку. Мантри поділялися різні групи: на лікування лихоманок, кишкових розладів тощо. Метод використання мантр застосовується ченцями Тибету і по сьогоднішній день.

Фототерапія, або терапія світлом (photos – "світло"; грец.), існувала завжди. У Стародавньому Єгипті, наприклад, був створений спеціальний храм, присвячений "все лікарю, що зціляє" - світлу. А в Стародавньому Римі будинки будувалися таким чином, щоб ніщо не заважало світлолюбним громадянам щодня вдаватися до "пиття сонячних променів" - так називався у них звичай приймати сонячні ванни в особливих прибудовах з плоскими дахами (соляріями). Гіппократ лікував за допомогою сонця хвороби шкіри, нервової системи, рахіт та артрит. Понад 2000 років тому він назвав таке використання сонячного світлагеліотерапією.

Також у давнину почали розвиватись і теоретичні розділи медичної фізики. Одним із них є біомеханіка. Дослідження в галузі біомеханіки мають таку ж давню історію, як і дослідження з біології та механіки. Дослідження, які за сучасними поняттями відносяться до галузі біомеханіки, були відомі ще у стародавньому Єгипті. У знаменитому єгипетському папірусі (The Edwin Smith Surgical Papyrus, 1800 років до н.е.) описані різні випадки рухових ушкоджень, у тому числі параліч внаслідок дислокації хребців, проведено їх класифікацію, дано методи лікування та прогноз.

Сократ, який жив прибл. 470-399 рр. до н.е., вчив, що ми не зможемо осягнути навколишній світ, доки не осягнемо нашу власну природу. Стародавні греки та римляни багато що знали про магістральні кровоносні судини та клапани серця, вміли прослуховувати роботу серця (наприклад, грецький лікар Аретей у 2-му столітті до н.е.). Герофіл з Халцедока (3 в. е.) розрізняв серед судин артерії та вени.

Батько сучасної медицини давньогрецький лікар Гіппократ провів реформу античної медицини, відокремивши її від методів лікування заклинаннями, молитвами та принесенням жертви богам. У трактатах "Вправлення зчленувань", "Переломи", "Рани голови" він провів класифікацію відомих на той час ушкоджень опорно-рухової системи та запропонував методи їх лікування, зокрема механічні, за допомогою тугих пов'язок, витягу, фіксації. Очевидно, вже тоді з'явилися перші вдосконалені протези кінцівок, які служили зокрема виконання окремих функцій. У всякому разі, у Плінія Старшого є згадка про одного римського командувача, який брав участь у другій Пунічній війні (218-210 ст до н.е.). Після отриманої рани йому було ампутовано праву руку і замінено залізною. При цьому він міг протезом утримувати щит та брав участь у битвах.

Платон створив вчення про ідеї - постійні умопостигаемые прообрази всіх речей. Аналізуючи форму людського тіла, він вчив, що "боги, наслідуючи обриси Всесвіту... включили обидва божественні кругообіги в сфероподібне тіло... яке ми нині називаємо головою". Пристрій опорно-рухової системи розуміється їм так: "щоб голова не котилася по землі, скрізь покритій пагорбами і ямами... тіло стало довгим і, за задумом бога, що зробив його рухливим, виростило чотири кінцівки, які можна витягувати і згинати; чіпляючись ними; і спираючись на них, воно набуло здатності всюди просуватися…". Метод міркувань Платона про влаштування миру і людини побудований на логічному дослідженні, яке "має йти таким чином, щоб досягти найбільшої ймовірності".

Великий давньогрецький філософ Аристотель, твори якого охоплюють практично всі галузі науки того часу, склав перший докладний опис будови та функцій окремих органів та частин тіла тварин та заклав основи сучасної ембріології. У віці сімнадцяти років Аристотель, син лікаря зі Стагіри, прийшов до Афін навчатися в Академії Платона (428-348 рр. до н.е.). Пробувши в Академії двадцять років і став одним із найближчих учнів Платона, Аристотель залишив її лише після смерті вчителя. Згодом він зайнявся анатомією та дослідженням структури тварин, збираючи різноманітні факти та проводячи експерименти та розтини. Багато унікальні спостереження та відкриття були їм зроблені у цій галузі. Так, Аристотель вперше встановив биття серця курячого ембріона на третій день розвитку, описав жувальний апарат морських їжаків ("Арістотелєв ліхтар") та багато іншого. У пошуках рушійної сили кровотоку, Аристотель запропонував механізм руху крові, пов'язаний з її нагріванням у серці та охолодженням у легенях: "Рух серця схожий на рух рідини, яку змушує кипіти теплота". У своїх працях "Про частини тварин", "Про рух тварин" ("De Motu Animalium"), "Про походження тварин" Аристотель вперше розглянув будову тіл понад 500 видів живих організмів, організацію роботи систем органів, запровадив порівняльний метод дослідження. При класифікації тварин він розділив їх на дві великі групи - які мають кров та безкровні. Це розподіл подібно до існуючого нині розподілу на хребетних і безхребетних тварин. За способом переміщення Аристотель виділив також групи двоногих, чотириногих, багатоногих та безногих тварин. Він описав ходьбу як процес, у якому обертальний рух кінцівок перетворюється на поступальний рух тіла, вперше відзначив несиметричний характер руху (опора на ліву ногу, перенесення тяжкості на лівому плечі, властиві правшам). Спостерігаючи за рухами людини, Аристотель помітив, що тінь, що відкидається фігурою, не стіні описує не пряму, а зигзагоподібну лінію. Їм виділені та описані органи, різні за структурою, але однакові за функціями, наприклад, луска у риб, пір'я у птахів, волосяний покрив у тварин. Аристотель досліджував умови рівноваги тіла птахів (двонога опора). Розмірковуючи про рух тварин, він виділив рухові механізми: "…рухоме за допомогою органу є те, у чого початок збігається з кінцем, як у зчленуванні. Адже в зчленуванні є опукле і порожнє, одне з них - кінець, інше - початок ... одне спочиває , інше рухається … Все рухається через поштовх чи натяг". Аристотель першим описав легеневу артерію і ввів термін "аорта", відзначив кореляції структури окремих частин тіла, вказав на взаємодію органів в організмі, заклав основи вчення про біологічну доцільність та сформульовано "принцип економії": "що природа забирає в одному місці, то дає в другом". Він вперше описав відмінності у структурі кровоносної, дихальної, опорно-рухової систем різних тварин та їх жувального апарату. На відміну від свого вчителя, Аристотель не розглядав "світ ідей" як щось зовнішнє по відношенню до матеріального світу, а ввів "ідеї" Платона як складову природи, її основного початку, що організує матерію. Згодом цей початок трансформується в поняття "життєвої енергії", "тварини".

Великий давньогрецький вчений Архімед заклав основи сучасної гідростатики своїми дослідженнями гідростатичних принципів, що управляють плаваючим тілом та дослідженнями плавучості тіл. Він першим застосував математичні методи вивчення завдань механіки, сформулювавши і довівши ряд тверджень про рівновагу тіл і центр тяжкості як теорем. Принцип важеля, що широко використовувався Архімедом для створення будівельних конструкційта військових машин, стане одним із перших механічних принципів, застосованим у біомеханіці опорно-рухової системи. У працях Архімеда містяться ідеї про складання рухів (прямолінійного та кругового при русі тіла по спіралі), про безперервне рівномірне збільшення швидкості при прискоренні тіла, які згодом Галілей назве як основу своїх фундаментальних праць за динамікою.

У класичній праці "Про частини людського тіла" знаменитий давньоримський лікар Гален дав перший в історії медицини цілісний опис анатомії та фізіології людини. Ця книга прослужила підручником та настільною книгою з медицини протягом майже півтори тисячі років. Гален започаткував фізіологію, роблячи перші спостереження та експерименти на живих тваринах та вивчаючи їх скелети. Він ввів у медицину вівісекцію - операції та дослідження на живій тварині з метою дослідження функцій організму та розробки методів лікування захворювань. Він виявив, що в живому організмі мозок контролює мовлення і звукоутворення, що артерії заповнені кров'ю, а не повітрям і, як міг, досліджував шляхи переміщення крові в організмі, описав структурні відмінності артерій та вен, виявив клапани серця. Гален не проводив розтинів і, можливо, тому в його праці потрапили невірні уявлення, наприклад, про утворення венозної крові в печінці, а артеріальної – у лівому шлуночку серця. Він не знав також про існування двох кіл кровообігу та значення передсердь. У своїй праці "De motu musculorum" він описав різницю між моторними та сенсорними нейронами, м'язами-агоністами та антагоністами, вперше описав тонус м'язів. Причиною м'язового скорочення він вважав "тварини", що надходять з мозку в м'яз по нервових волокнах. Досліджуючи організм, Гален переконався, що у природі ніщо не зайве і сформулював філософський принципу тому, що, досліджуючи природу, можна дійти розуміння задуму бога. В епоху середньовіччя, навіть за всевладдя інквізиції, було зроблено дуже багато, особливо в анатомії, що згодом послужило основою подальшого розвиткубіомеханіки.

Своє особливе місце в історії науки займають результати досліджень, що здійснювалися в арабському світі і в країнах Сходу: свідченням цього є багато літературних творів і медичних трактатів. Арабський лікар і філософ Ібн Сіна (Авіценна) заклав основи раціональної медицини, сформулював раціональні підстави для встановлення діагнозу на підставі обстеження пацієнта (зокрема, аналізу пульсових коливань артерій). Революційність його підходу стане зрозумілою, якщо згадати, що в той час західна медицина, що сягала Гіппократа і Галена, враховувала вплив зірок і планет на вигляд і перебіг перебігу хвороби та вибір терапевтичних засобів.

Хотілося б сказати, що у більшості праць античних вчених використовувався спосіб визначення пульсу. Метод діагностики по пульсу виник багато століть до нашої ери. Серед літературних джерел, що дійшли до нас, найдавнішими є праці давньокитайського та тибетського походження. До давньокитайських відносяться, наприклад, "Бінь-ху Мо-сюе", "Сян-лей-ши", "Чжу-бінь-ши", "Нан-цзін", а також розділи в трактатах "Цзя-і-цзін", "Хуан-ді Ней-цзін Су-вень Лінь-шу" та ін.

Історія пульсової діагностики нерозривно пов'язана з ім'ям стародавнього китайського лікаря – Бянь Цяо (Цинь Юе-Жень). Початок шляху методики пульсової діагностики пов'язують з однією з легенд, згідно з якою Бянь Цяо був запрошений на лікування дочки знатного мандарина (чиновника). Ситуація ускладнювалася тим, що бачити і торкатися осіб знатного сану було суворо заборонено навіть лікарям. Бянь Цяо попросив тонку мотузку. Потім запропонував прив'язати інший кінець шнура на зап'ясті принцеси, що знаходиться за ширмою, але придворні лікарі зневажливо поставилися до запрошеного лікаря і вирішили над ним пожартувати, прив'язавши кінець шнура не на зап'ясті принцеси, а на лапку собачки, бігу. Через кілька секунд, на подив присутніх, Бянь Цяо незворушно заявив, що це імпульси не людини, а тварини і ця тварина мається глистами. Майстерність лікаря викликала захоплення, а шнур з довірою був перенесений на зап'ясті принцеси, після чого було визначено захворювання та призначено лікування. В результаті принцеса швидко одужала, а його методика здобула широку популярність.

Хуа То - успішно використав пульсову діагностику у хірургічній практиці, поєднуючи з клінічним оглядом. У ті часи робити операції заборонялося законом, операція проводилася в крайньому випадку, якщо впевненості на лікування консервативними методами не було, діагностичних лапаротомій хірурги просто не знали. Діагноз ставився під час зовнішнього дослідження. Своє мистецтво володіння пульсовим діагнозом Хуа То передавав старанним учням. Існувало правило про те, що скоєно ному володінню пульсовою діагностикою може навчитися тільки чоловік, навчаючись тільки у чоловіка протягом тридцяти років. Хуа То був першим, хто застосував особливий прийом для екзаменації учнів з уміння використовувати пульси для діагнозу: пацієнта сідали за ширмою, а в розрізи в ній просовували його руки так, що учень міг бачити та вивчати тільки кисті. Щоденна, наполеглива практика швидко давала успішні результати.

2. Середні віки та Новий час

1 Леонардо да Вінчі

У Середні віки та епоху Відродження розвиток основних розділів фізики відбувався у Європі. Відомим фізиком того часу, але не лише фізиком, був Леонардо да Вінчі. Леонардо досліджував рух людини, політ птахів, роботу серцевих клапанів, рух рослинного соку. Він описав механіку тіла при положенні стоячи і підйомі з положення сидячи, ходьбі в гору та під гору, техніку стрибка, вперше описав різноманітність ходи людей з різною статурою, виконав порівняльний аналіз ходи людини, мавпи та ряду тварин, здатних до двоногої ходьби (ведмедя) . У всіх випадках особлива увага приділялася положенню центрів тяжкості та опору. У механіці Леонардо да Вінчі вперше ввів поняття опору, яке надають рідини і гази тілам, що рухаються в них, і перший зрозумів важливість нового поняття - моменту сили щодо точки - для аналізу руху тіл. Аналізуючи сили, що розвиваються м'язами і маючи чудові знання в анатомії, Леонардо вводив лінії дії сил уздовж напряму відповідного м'яза і тим самим передбачив уявлення про векторний характер сил. При описі дії м'язів та взаємодії систем м'язів під час виконання руху Леонардо розглядав шнури, натягнуті між точками кріплення м'язів. Для позначення окремих м'язів та нервів він використав літерні позначення. У його роботах можна знайти основи майбутнього вчення про рефлекси. Спостерігаючи скорочення м'язів, він зазначив, що скорочення можуть відбуватися мимовільно, автоматично, без свідомого контролю. Всі спостереження та ідея Леонардо намагався втілити у технічних додатках, залишив численні креслення пристроїв, призначених для різноманітних переміщень, від водних лиж та планерів до протезів та прообразів сучасних візків для інвалідів (всього понад 7 тисяч аркушів рукописів). Леонардо да Вінчі проводив дослідження звуку, що генерується під час руху крил комах, описав можливість зміни висоти звуку при надрізуванні крила або змащуванні медом. Проводячи анатомічні дослідження, він звернув увагу на особливості розгалуження трахеї, артерій та вен у легенях, а також зазначив, що ерекція є наслідком припливу крові до статевих органів. Він виконав піонерські дослідження філлотаксису, описавши закономірності листорозташування ряду рослин, виготовляв відбитки судинно-волокнистих пучків листя і досліджував особливості їх будови.

2 Ятрофізика

У медицині XVI-XVIII століть існував особливий напрям, що називався ятромеханікою або ятрофізикою (від грецького iatros - лікар). У працях відомого швейцарського лікаря та хіміка Теофраста Парацельса та голландського натураліста Яна Ван-Гельмонта, відомого своїми дослідами з самозародження мишей з пшеничного борошна, пилу та брудних сорочок, містилося твердження про цілісність організму, описане у формі містичного початку. Представники раціонального світогляду було неможливо прийняти цього й у пошуках раціональних основ біологічних процесів поклали основою їх вивчення механіку - найбільш розвинену тоді область знання. Ятромеханіка претендувала на пояснення всіх фізіологічних та патологічних явищ виходячи із законів механіки та фізики. Відомий німецький лікар, фізіологи та хімік Фрідріх Гофман сформулював своєрідне кредо ятрофізики, за яким життя – це рух, а механіка – це причина та закон усіх явищ. Гофман розглядав життя як механічний процес, у ході якого рухи нервів, якими переміщається що знаходиться в мозку "тваринний дух" (spiritum animalium), управляють скороченнями м'язів, циркуляцією крові і роботою серця. Внаслідок цього організм - своєрідна машина - приводиться в рух. Механіка у своїй розглядалася як основа життєдіяльності організмів.

Подібні претензії, як тепер зрозуміло, були багато в чому неспроможні, але ятромеханіка протистояла схоластичним і містичним уявленням, узвичаїла багато важливих досі невідомих фактичних відомостей і нових приладів для фізіологічних вимірювань. Наприклад, на думку одного з представників ятромеханіки Джорджіо Бальіві рука уподібнювалася важелю, грудна клітка - ковальським хутром, залози - ситам, а серце - гідравлічному насосу. Ці аналогії цілком розумні й сьогодні. У XVI столітті в роботах французького армійського лікаря А.Паре (Ambroise Pare) було закладено основи сучасної хірургії та запропоновано штучні ортопедичні пристосування – протези ноги, руки, кисті, розробка яких ґрунтувалася скоріше на науковому фундаменті, ніж на простій імітації втраченої форми. У 1555 р. у роботах французького натураліста П'єра Белона було описано гідравлічний механізм руху актіній. Один із засновників ятрохімії Ван-Гельмонт, вивчаючи процеси бродіння їжі в організмах тварин, зацікавився газоподібними продуктами та ввів у науку термін "газ" (від голландського gisten - блукати). До розвитку ідей ятромеханіки були причетні А.Везалій, У.Гарвей, Дж.А.Бореллі, Р.Декарт. Ятромеханіка, що зводить всі процеси в живих системах до механічних, так само як і ятрохімія, що сходить до Парацельсу, представники якої вважали, що життя зводиться до хімічних перетворень хімічних речовин, що становлять тіло, приводили до одностороннього і часто невірного уявлення про процеси життєдіяльність. Проте, ці підходи, особливо їх синтез, дозволили сформулювати раціональний підхід у медицині XVI-XVII століть. Навіть вчення про можливість самозародження життя зіграло свою позитивну роль, ставлячи під сумнів релігійні гіпотези створення життя. Парацельс створив "анатомію сутності людини", якою намагався показати, що в "тілі людини з'єдналися містичним чином три всюдисущі інгредієнти: солі, сірка та ртуть".

У рамках філософських концепцій на той час формувалося нове ятромеханічне уявлення про суть патологічних процесів. Так, німецький лікар Г.Шатль створив вчення про анімізм (від лат.anima - душа), відповідно до якого хвороба розглядалася як рухи, які здійснюють душа для виведення з тіла чужорідних шкідливих речовин. Представник ятрофізики італійський лікар Санторіо (1561-1636), професор медицини в Падуї вважав, що будь-яка хвороба – це наслідок порушення закономірностей руху окремих найдрібніших частинок організму. Санторіо одним із перших застосував експериментальний метод дослідження та математичну обробку даних, створив низку цікавих приладів. У сконструйованій ним спеціальній камері Санторіо вивчав обмін речовин і вперше встановив пов'язане з життєвими процесамимінливість ваги тіла. Спільно з Галілеєм він винайшов ртутний термометр для вимірювання температури тіл (1626). У його праці "Статична медицина" (1614) одночасно представлені положення ятрофізики та ятрохімії. Подальші дослідження призвели до революційних змін у уявленнях про будову та роботу серцево-судинної системи. Італійський анатом Фабриціо д"Аквапенденте виявив венозні клапани. Італійський дослідник П.Азеллі та датський анатом Т.Бартолін виявили лімфатичні судини.

Англійському лікарю Вільяму Гарві належить відкриття замкнутості системи кровообігу. Навчаючись у Падуї (у 1598-1601), Гарвей слухав лекції Фабриціо д"Аквапенденте і, очевидно відвідував лекції Галілея. Принаймні, Гарвей знаходився в Падуї, в той час як там гриміла слава про Дослідниками, які приїжджали спеціально здалеку.Відкриття Гарвеєм замкнутості кровообігу стало результатом систематичного застосування розробленого раніше Галілеєм кількісного методу вимірювань, а не простим спостереженням або здогадкою. Вимірявши об'єм крові, що викидається серцем за одне скорочення (ударний об'єм), він помножив число, що вийшло, на частоту скорочень серця і показав, що за годину воно прокачує об'єм крові, набагато перевищує об'єм тіла, таким чином було зроблено висновок, що значно менший об'єм крові повинен безперервно циркулювати по замкнутому колу, надходячи в серце і прокачуючи сь їм за системою судин. Результати роботи були опубліковані в праці "Анатомічне дослідження про рух серця та крові у тварин" (1628). Результати роботи були більш ніж революційними. Справа в тому, що з часів Галена вважалося, що кров виробляється в кишечнику, звідки надходить у печінку, потім у серце, звідки розподіляється за системою артерій та вен до інших органів. Гарвей описав серце розділений на окремі камери як м'язовий мішок, що виконує роль насоса, що нагнітає кров у судини. Кров рухається по колу в одному напрямку і знову потрапляє в серце. Зворотному ж току крові у венах перешкоджають венозні клапани, виявлені Фабриціо д"Аквапенденте. Революційне вчення Гарвея про кровообіг суперечило твердженням Галена, у зв'язку з чим його книги піддавалися різкій критиці і навіть пацієнти часто відмовлялися від його лікарських послуг. З 162 в якості придворного лікаря Карла I і високе заступництво рятувало його від нападок супротивників і забезпечувало можливість подальшої наукової роботи. та гідравлічного мислення Успіхи техніки сприяли появі нових аналогій та кращому розумінню процесів, що відбуваються в живих організмах. Ймовірно, саме тому Гарвей описав серце як гідравлічний насос, що прокачує дах по "трубопроводу" судинної системи. Для повного визнання результатів роботи Гарвея потрібно було тільки знайти зв'язуючу ланку, що замикає коло між артеріями і венами, що буде зроблено незабаром в роботах Мальпіги. легенів і причини прокачування повітря за ними залишилися для Гарвея незрозумілими - небувалі успіхи хімії та відкриття складу повітря були ще попереду.XVII століття є важливою віхою в історії біомеханіки, оскільки воно було ознаменоване не лише появою перших друкованих праць з біомеханіки, а й становленням нового погляду на життя та природу біологічної рухливості.

Французький математик, фізик, філософ та фізіолог Рене Декарт був першим, хто спробував побудувати механічну модель живого організму з урахуванням управління за допомогою нервової системи. Його трактування фізіологічної теорії на основі законів механіки містилося в опублікованій посмертній праці (1662-1664). У цьому формулюванні вперше була висловлена ​​кардинальна для наук про живе ідея регуляції у вигляді зворотного зв'язку. Декарт розглядав людину як тілесний механізм, що рухається "живими духами", які "постійно сходять у великій кількості від серця до мозку, а звідти - через нерви до м'язів і наводять усі члени в рух". Не перебільшуючи роль " духів " , у трактаті " Опис людського тіла. Про утворення тварини " (1648 р.) він пише, що знання механіки та анатомії дозволяє побачити в тілі "значну кількість органів, або пружин" для організації пересування організму. Роботу організму Декарт уподібнює механізму годинника, з окремими пружинами, гвинтиками, шестеренками. Крім того, Декарт займався дослідженням координації рухів різних частин тіла. Проводячи великі експерименти з дослідження роботи серця та руху крові в порожнинах серця та великих судинах, Декарт не погоджується з концепцією Гарвея про скорочення серця як рушійну силу кровообігу. Він відстоює висхідну в Аристотелю гіпотезу про нагрівання і розрідження крові в серці під дією властивій серцю теплоті, просуванні крові, що розширюється, у великі судини, де вона охолоджується, а "серце і артерії негайно опадають і стискуються". Роль дихальної системи Декарт бачить у тому, що дихання "приносить у легені досить свіжого повітря для того, щоб кров, що надходить туди з правої частини серця, де вона розріджувалася і як би перетворювалася на пару, знову звернулася з пари в кров". Він досліджував також рухи очей, використовував розподіл біологічних тканин за механічними властивостями на рідкі та тверді. В області механіки Декарт сформулював закон збереження кількості руху та ввів поняття імпульсу сили.

3 Створення мікроскопа

Винахід мікроскопа, настільки важливого для усієї науки приладу обумовлено, насамперед, впливом розвитку оптики. Деякі оптичні властивості вигнутих поверхонь були відомі ще Евкліду (300 років до н.е.) та Птоломею (127-151 рр.), проте їхня збільшувальна здатність не знайшла практичного застосування. У зв'язку з цим перші окуляри були винайдені Сальвініо ділі Арлеаті в Італії лише в 1285 р. У 16 столітті Леонардо да Вінчі та Мауролико показали, що малі об'єкти краще вивчати за допомогою лупи.

Перший мікроскоп був створений лише в 1595 Захаріусом Йансеном (Z. Jansen). Винахід полягав у тому, що Захаріус Йансен змонтував дві опуклі лінзи всередині однієї трубки, заклавши основи для створення складних мікроскопів. Фокусування на досліджуваному об'єкті досягалося за рахунок висувного тубуса. Збільшення мікроскопа становило від 3 до 10 разів. І це був справжній прорив у галузі мікроскопії! Кожен свій наступний мікроскоп він значно удосконалював.

У цей період (XVI ст.) датські, англійські та італійські дослідницькі прилади поступово розпочали свій розвиток, закладаючи фундамент сучасної мікроскопії.

Швидке поширення та вдосконалення мікроскопів почалося після того, як Галілей (G. Galilei), удосконалюючи сконструйовану ним зорову трубу, став використовувати її як своєрідний мікроскоп (1609-1610), змінюючи відстань між об'єктивом та окуляром.

Пізніше, в 1624 р., домігшись виготовлення короткофокусніших лінз, Галілей значно зменшив габарити свого мікроскопа.

У 1625 р. членом Римської "Академії зорких" ("Akudemia dei lincei") І. Фабер був запропонований термін "мікроскоп". Перших успіхів, пов'язаних із застосуванням мікроскопа в наукових біологічних дослідженнях, було досягнуто Гуком (R. Hooke), який першим описав рослинну клітину (близько 1665 р.). У книзі " Micrographia " Гук описав пристрій мікроскопа.

У 1681 р. Лондонське королівське суспільство у своєму засіданні докладно обговорювало своєрідне становище. Голландець Левенгук (A. van Leenwenhoek) описував дивовижні дива, які відкривав своїм мікроскопом у краплі води, у настої перцю, в мулі річки, у дуплі власного зуба. Левенгук за допомогою мікроскопа виявив і замалював сперматозоїди різних найпростіших деталей будови кісткової тканини (1673-1677).

"З найбільшим подивом я побачив у краплі безліч звіряток, що жваво рухаються у всіх напрямках, як щука у воді. Найдрібніша з цих крихітних тварин у тисячу разів менша за очі дорослої воші."

3. Історія використання електрики у медицині

3.1 Невелика передісторія

З давніх-давен людина намагалася зрозуміти явища в природі. Багато геніальних гіпотез, що пояснюють те, що відбувається навколо людини, з'явилося в різний часта у різних країнах. Думки грецьких і римських вчених та філософів, які жили ще до нашої ери: Архімеда, Евкліда, Лукреція, Аристотеля, Демокріта та інших – і зараз допомагають розвитку наукових досліджень.

Після перших спостережень електричних та магнітних явищ Фалесом Мілетським періодично виникав інтерес до них, що визначається завданнями лікування.

Рис. 1. Досвід з електричним схилом

Слід зазначити, що електричні властивості деяких риб, відомі ще в далекі часи, досі є нерозкритою таємницею природи. Так, наприклад, в 1960 р. на виставці, організованій англійським Науковим королівським суспільством на честь 300-річчя з дня його заснування, серед загадок природи, які людині належить розкрити, демонструвався звичайний скляний акваріум з рибою-електричним схилом. 1). До акваріуму через металеві електроди було підключено вольтметр. Коли риба була у спокої, стрілка вольтметра стояла на нулі. Під час руху риби вольтметр показував напругу, що досягала при активних рухах 400 У. Напис гласила: " Природу цього електричного явища, що спостерігалося задовго до організації англійського королівського суспільства, людина розгадати досі може " .

2 Чим ми завдячуємо Джільберту?

Лікувальна дія електричних явищ на людину за спостереженнями, що існували в далекі часи, можна розглядати як своєрідний стимулюючий і психогенний засіб. Цим засобом або користувалися або про нього забували. Довгий чассерйозних досліджень самих електричних та магнітних явищ, і особливо їх дії як лікувальний засіб, не проводилося.

Перше ґрунтовне експериментальне дослідження електричних та магнітних явищ належить англійському лікарю-фізику, згодом придворному лейб-медику Вільяму Джільберту (Гільберту) (1544-1603 тт.). Джільберта заслужено вважали за лікаря-новатора. Успіх його значною мірою визначався сумлінним вивченням, та був і застосуванням давніх медичних засобів, зокрема електрики та магнетизму. Джильберт розумів, що без ґрунтовного вивчення електричного та магнітного випромінювання важко використовувати "флюїди" при лікуванні.

Нехтуючи фантастичними, неперевіреними домислами та бездоказними твердженнями, Джильберт провів різноманітні експериментальні дослідження електричних та магнітних явищ. Результати цього першого історії вивчення електрики і магнетизму грандіозні.

Насамперед Джильберт висловив уперше думку, що магнітна стрілка компаса переміщається під впливом магнетизму Землі, а чи не під впливом однієї із зірок, як вважали перед ним. Він уперше здійснив штучне намагнічування, встановив факт невіддільності магнітних полюсів. Вивчаючи одночасно з магнітними явищами та електричні, Джильберт на основі численних спостережень показав, що електровипромінювання виникає не тільки при терті бурштину, а й при терті інших матеріалів. Віддаючи належне бурштину - першому матеріалу, на якому спостерігалася електризація, він називає їх електричними, поклавши в основу грецьку назву бурштину - електрон. Отже, слово "електрика" введено в життя за пропозицією лікаря на основі дослідження, яке стало історичним, яке започаткувало розвиток і електротехніки та електротерапії. У той самий час Джильберт успішно сформулював важливе відмінність електричних і магнітних явищ: " Магнетизм, як і тяжкість, є певна початкова сила, яка з тіл, тоді як електризація обумовлена ​​вичавлюванням з пір тіла спеціальних закінчень у результаті тертя " .

По суті, до робіт Ампера і Фарадея, тобто протягом двохсот з лишком років після смерті Джильберта (результати його досліджень були опубліковані в книзі "Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт - Землю", 1600 р.), електризація та магнетизм розглядалися ізольовано.

П. С. Кудрявцев в "Історії фізики" наводить слова великого представника епохи Відродження Галілея: "Відтворюю хвалу, дивуюся, заздривши Гільберту (Джільберту). Він розвинув гідні подиву ідеї про предмет, про який трактувало стільки геніальних людей, але який жодним з них не був вивчений уважно... Я не сумніваюся, що з часом ця галузь науки (йдеться про електрику та магнетизм - В. М.) зробить успіхи як внаслідок нових спостережень, так, особливо, внаслідок суворої міри доказів".

Джильберт помер 30 листопада 1603, заповівши всі створені ним прилади і праці Лондонському суспільству медиків, активним головою якого він був до самої смерті.

3 Премія, присуджена Марату

Напередодні французької буржуазної революції. Підсумуємо дослідження в галузі електротехніки цього періоду. Встановлено наявність позитивної та негативної електрики, побудовано та вдосконалено перші електростатичні машини, створено лейденські банки (своєрідні накопичувачі зарядів – конденсатори), електроскопи, сформульовано якісні гіпотези електричних явищ, проведено сміливі спроби досліджувати електричну природу блискавки.

Електрична природа блискавки та дія її на людину ще більше зміцнювали думку, що електрика може не лише вражати, а й лікувати людей. Наведемо деякі приклади. 8 квітня 1730 р. англійці Грей і Уілер провели класичним досвід з електризацією людини.

У дворі будинку, де жив Грей, були вкопані в землю два сухі дерев'яні стовпи, на яких була укріплена дерев'яна балка. Через дерев'яну балку було перекинуто два волосяні канати. Нижні кінці їх пов'язані. Канати легко витримували вагу хлопчика, який погодився взяти участь у досвіді. Розташувавшись, як на гойдалці, хлопчик однією рукою тримав електризований тертям стрижень або металевий прут, на який передавався електричний заряд від наелектризованого тіла. Іншою рукою хлопчик кидав одну за одною монети в металеву тарілку, що була на сухій. дерев'яні дошкипід ним (рис. 2). Монети набували заряду через тіло хлопчика; падаючи, вони заряджали металеву тарілку, яка починала притягувати шматочки сухої соломи, розташовані поблизу. Досліди проводилися багаторазово і викликали значний інтерес не лише у вчених. Англійський поет Георг Бозе писав:

Божевільний Грей, що знав ти справді Про властивості сили тієї, невідомої досі? Чи дозволено тобі, божевільне, ризикувати І людину з електрикою зв'язати?

Рис. 2. Досвід з електризацією людини

Французи Дюфе, Нолле та наш співвітчизник Георг Ріхман майже одночасно, незалежно один від одного, сконструювали прилад для вимірювання ступеня електризації, що значно розширило застосування електричного розряду для лікування, з'явилася можливість його дозування. Паризька академія наук присвятила кілька засідань для обговорення дії розряду лейденських банок на людину. Зацікавився цим і Людовик XV. На прохання короля фізик Нолле разом з лікарем Луї Лемоньє провів в одній з великих зал Версальського палацу досвід, що демонструє дію статичної електрики. Користь від "придворних забав" була: багатьох вони зацікавили, багато хто почав займатися вивченням явищ електризації.

У 1787 р. англійський лікар та фізик Адамі вперше створив спеціальну електростатичну машину для лікувальних цілей. Нею він широко користувався у своїй медичній практиці (рис. 3) та отримував позитивні результати, які можна пояснити і стимулюючим дією струму, і психотерапевтичним ефектом, і специфічною дією розряду на людину.

Епоха електростатики та магнітостатики, до якої відноситься все, про що йшлося вище, завершується розробкою математичних основ цих наук, виконаною Пуассоном, Остроградським, Гауссом.

Рис. 3. Сеанс електролікування (зі старовинної гравюри)

Використання електричних розрядів у медицині та біології набуло повного визнання. Скорочення м'язів, викликане торканням електричних схилів, вугрів, сомів, свідчило про дію електричного удару. Досліди англійця Джона Ворліша довели електричну природу удару схилу, а анатом Гунтер дав точний опис електричного органу цієї риби.

У 1752 р. німецький лікар Зульцер опублікував повідомлення про нове, виявлене ним явище. Торкання язиком одночасно двох різнорідних металів викликає своєрідне кисле смакове відчуття. Зульцер не припускав, що це спостереження є початок найважливіших наукових напрямів - електрохімії та електрофізіології.

Інтерес до використання електрики у медицині зростав. Руанська академія оголосила конкурс на кращу роботу на тему: "Визначити ступінь та умови, за яких можна розраховувати на електрику в лікуванні хвороб". Перша премія була присуджена Марату - лікаря за фахом, ім'я якого увійшло в історію французької революції. Поява роботи Марата була своєчасною, оскільки застосування електрики для лікування не обійшлося без містики та шарлатанства. Якийсь Месмер, використовуючи модні наукові теорії про іскристі електричні машини, почав стверджувати, що їм у 1771 р. знайдено універсальний медичний засіб - "тваринний" магнетизм, що діє на хворого на відстані. Їм було відкрито спеціальні лікарські кабінети, де були електростатичні машини досить високої напруги. Хворий мав стосуватися струмовідних частин машини, при цьому відчував удар електричного струму. Очевидно, випадки позитивного ефекту перебування у "лікарських" кабінетах Месмера можна пояснити не тільки дратівливою дією електричного удару, а й дією озону, що з'являється в приміщеннях, де працювали електростатичні машини, та явищами, про які згадувалося раніше. Могло позитивно впливати на деяких хворих та зміну вмісту бактерій у повітрі під дією іонізації повітря. Але про це Месмер і не підозрював. Після невдач, що супроводжувалися важким результатом, про які своєчасно попереджав у своїй роботі Марат, Месмер зник з Франції. Створена за участю найбільшого французького фізика Лавуазьє урядова комісія для розслідування "лікарської" діяльності Месмера не зуміла пояснити позитивну дію електрики на людину. Лікування електрикою у Франції тимчасово припинилося.

4 Суперечка Гальвані та Вольта

А тепер йтиметься про дослідження, проведені майже через двісті років після публікації роботи Джильберта. Вони пов'язані з іменами італійського професора анатомії та медицини Луїджі Гальвані та італійського професора фізики Алессандро Вольта.

У лабораторії анатомії Булонського університету Луїджі Гальвані провів досвід, опис якого вразило вчених усього світу. На лабораторному столі препарували жаби. Завдання досвіду полягала у демонстрації та спостереженні оголених, нервів їхніх кінцівок. На цьому столі була електростатична машина, за допомогою якої створювалася і вивчалася іскра. Наведемо висловлювання самого Луїджі Гальвані з його роботи "Про сили електричних при м'язових рухах": "... Один з моїх помічників вістрям випадково дуже легко торкнувся внутрішніх стегнових нервів жаби. Лапка жаби різко сіпнулася". І далі: "... Це вдається тоді, коли з конденсатора машини витягується іскра".

Це можна пояснити так. На атоми і молекули повітря в зоні виникнення іскри діє мінливе електричне поле, в результаті вони набувають електричного заряду, перестаючи бути нейтральними. Іони, що виникли, і електрично заряджені молекули поширюються на деяку, відносно невелику відстань від електростатичної машини, тому що при русі, стикаючись з молекулами повітря, втрачають свій заряд. У той же час вони можуть накопичуватися на металевих предметах, добре ізольованих від поверхні землі, і розряджаються у випадку, якщо виникне електричний ланцюг, що проводить, на землю. Підлога в лабораторії була суха, дерев'яна. Він добре ізолював приміщення, де працював Гальвані від землі. Предметом, у якому накопичувалися заряди, був металевий скальпель. Навіть легке торкання скальпелем нерва жаби призводило до "розряду" статичної електрики, що накопичилася на скальпелі, викликаючи відсмикування лапки без будь-якого механічного руйнування. Саме собою явище вторинного розряду, викликане електростатичною індукцією, вже тоді було відомо.

Блискучий талант експериментатора та проведення великої кількості різнобічних досліджень дозволили Гальвані виявити інше важливе для подальшого розвитку електротехніки явище. Йде досвід із вивчення атмосферної електрики. Процитуємо самого Гальвані: ". ...Стомлений... марним очікуванням.. . почав. .. притискати мідні гачки, встромлені в спинний мозок, до залізних ґрат - лапки жаби скоротилися". Результати експерименту, проведеного вже не на відкритому повітрі, а в приміщенні за відсутності будь-яких працюючих електростатичних машин, підтвердили, що скорочення м'яза жаби, подібне до скорочення, викликаного іскрою електростатичної машини, виникає при торканні тіла жаби одночасно двома різними металевими предметами - дротом і пластини з міді, срібла або заліза. Такого явища ніхто до Гальвані не спостерігав. На основі результатів спостережень він робить сміливий однозначний висновок. Існує інше джерело електрики, ним є "тваринна" електрика (термін рівнозначний терміну "електрична активність живої тканини"). Живий м'яз, стверджував Гальвані, є конденсатором на кшталт лейденської банки, всередині нього накопичується позитивна електрика. Нерв жаби є внутрішнім "провідником". Приєднання до м'яза двох металевих провідників викликає появу електричного струму, що призводить, подібно до іскри від електростатичної машини, до скорочення м'яза.

Гальвані експериментував з метою отримання однозначного результату лише на м'язах жаби. Можливо, саме це дозволило йому запропонувати використовувати "фізіологічний препарат" лапки жаби як вимірник кількості електрики. Мірою кількості електрики, для оцінки якого служив подібний фізіологічний індикатор, були активність підйому та падіння лапки при дотику її з металевою пластинкою, якою одночасно стосується гачок, що проходить через спинний мозок жаби, і частота підйомів лапки в одиницю часу. Деякий час подібний фізіологічний індикатор використовувався навіть великими фізиками, зокрема Георгом Омом.

Електрофізіологічний експеримент Гальвані дозволив Алессандро Вольта створити перше електрохімічне джерело електричної енергії, що, своєю чергою, відкрило нову епоху у розвитку електротехніки.

Алессандро Вольта одним із перших гідно оцінив відкриття Гальвані. Він повторює з великою ретельністю досліди Гальвані, отримує багато даних, що підтверджують його результати. Але вже в перших своїх статтях "Про тваринну електрику" і в листі до доктора Бороніо від 3 квітня 1792 Вольта на відміну від Гальвані, що трактує явища з позицій "тварини" електрики, що спостерігаються, висуває на перший план хіміко-фізичні явища. Вольта встановлює важливість використання цих дослідів різнорідних металів (цинк, мідь, свинець, срібло, залізо), між якими прокладена змочена кислотою тканину.

Ось що пише Вольта: "В.дослідах Гальвані джерелом електрики є жаба. Однак, що являє собою жаба чи взагалі будь-яка тварина? Насамперед, це нерви та м'язи, а в них різні хімічні сполуки. Якщо нерви та м'язи препарованої жаби з'єднати з двома У моєму останньому досвіді теж брали участь два різнорідні метали - це станіоль (свинець) і срібло, а роль рідини відігравала слина язика. з одного місця на інше, але ж я міг опустити ці ж металеві предмети просто у воду або в рідину, подібну до слини?

Досліди, проведені Вольта, дозволяють сформулювати висновок про те, що джерелом електричної дії є ланцюг з різнорідних металів при їхньому контакті з вологою або змоченою в розчині кислоти тканиною.

В одному з листів своєму другові лікарю Вазагі (знову приклад прояву інтересу лікаря до електрики) Вольта писав: "Я вже давно переконався, що вся дія виходить від металів, від дотику яких електрична рідина входить у вологе або водянисте тіло. На цій підставі я вважаю себе вправі приписати все нові електричні явища металам і замінити назву "тваринна електрика" виразом "металева електрика".

На думку Вольта, лапки жаби – чутливий електроскоп. Виникла історична суперечка між Гальвані та Вольта, а також між їхніми послідовниками - суперечка про "тварину" або "металеву" електрику.

Гальвані не здавався. Він повністю виключив із експерименту метал і навіть жаб препарував скляними ножами. Виявилося, що і за такого досвіду дотик стегнового нерва жаби з її м'язом призводило до добре помітного, хоч і значно меншого, ніж за участю металів, скорочення. Це була перша фіксація біоелектричних явищ, на яких побудована сучасна електродіагностика серцево-судинної та інших систем людини.

Вольта намагається розгадати природу виявлених незвичайних явищ. Перед собою він чітко формулює наступне завдання: "Що є причиною виникнення електрики? - запитав я себе так само, як і кожен з вас зробив би це. Роздуми привели мене до одного рішення: від дотику двох різнорідних металів, наприклад срібла і цинку, Порушується рівновага електрики, що знаходиться в обох металах.У точці дотику металів позитивна електрика спрямовується від срібла до цинку і накопичується на останньому, в той же час як негативна електрика згущується на сріблі. один на одного пластинки зі срібла і цинку без проміжних прокладок, тобто цинкові пластинки знаходилися в дотику зі срібними, то загальна їхня дія зводилася до нуля.Чиби посилити електричну дію або підсумовувати її, слід кожну цинкову пластинку привести в дотик тільки з однієї серії послідовно скласти найбільш ше число пар. Це й досягається саме тим, що на кожну цинкову пластинку я кладу мокрий шматок тканини, відокремлюючи її тим самим від срібної пластинки наступної пари". Багато зі сказаного Вольта не втрачає значення і зараз, у світлі сучасних наукових уявлень.

На жаль, ця суперечка була трагічно перервана. Армія Наполеона окупувала Італію. За відмову присягнути новий уряд Гальвані втратив кафедру, був звільнений і незабаром помер. Другий учасник суперечки Вольта дожив до дня повного визнання відкриттів обох вчених. В історичній суперечці обоє мали рацію. Біолог Гальвані увійшов до історії науки як основоположник біоелектрики, фізик Вольта – як основоположник електрохімічних джерел струму.

4. Досліди В. В. Петрова. Початок електродинаміки

Роботами професора фізики Медико-хірургічної академії (нині Військово-медична академія імені С. М. Кірова в Ленінграді), академіка В. В. Петрова закінчується перший етап науки про "тварину" та "металеву" електрику.

Діяльність В.В.Петрова вплинула на розвиток науки з використання електрики в медицині та біології в нашій країні. У Медико-хірургічній академії він створив фізичний кабінет, оснащений чудовим обладнанням. Працюючи у ньому, Петров побудував уперше у світі електрохімічне джерело електричної енергії високої напруги. Оцінюючи напругу цього джерела за кількістю елементів, що входять до нього, можна вважати, що напруга досягала 1800-2000 В при потужності близько 27-30 Вт. Це універсальне джерело дозволило В. В. Петрову протягом короткого терміну провести десятки досліджень, що відкрили різноманітні шляхи застосування електрики у різних галузях. Ім'я У. У. Петрова зазвичай пов'язують із появою нового джерела висвітлення, саме електричного, з урахуванням використання виявленої їм ефективно діючої електричної дуги. У 1803 р. у книзі "Вісті про гальвані-вольтівські досліди" В. В. Петров виклав результати своїх досліджень. Це перша книга про електрику, що вийшла в нашій країні. Вона була перевидана у нас у 1936 році.

У цій книзі важливі не лише електротехнічні дослідження, а й результати вивчення взаємозв'язку та взаємодії електричного струму із живим організмом. Петров показав, що тіло людини здатне до електризації і що гальвані-вольтівська батарея, що складається з багатьох елементів, небезпечна для людини; сутнісно, ​​він передбачив можливість застосування електрики для фізіотерапевтичного лікування.

Вплив досліджень В. В. Петрова на розвиток електротехніки та медицини великий. Його робота "Вісті про гальвані-вольтівські досліди", перекладена латинською мовою, прикрашає поряд з російським виданням національні бібліотеки багатьох європейських країн. Створена В.В.Петровим електрофізична лабораторія, дозволила вченим академії у середині ХІХ століття широко розгорнути дослідження у сфері використання електрики на лікування. Військово-медична академія у цьому напрямі зайняла провідне становище як серед інститутів нашої країни, а й європейських інститутів. Досить назвати імена професорів В. П. Єгорова, В, В. Лебединського, А. В. Лебединського, Н. П. Хлопіна, С. А. Лебедєва.

Що принесло XIX століття у вивченні електрики? Насамперед, закінчилася монополія медицини та біології на електрику. Початок цього поклали Гальвані, Вольта, Петров. Перша половина і середина ХІХ століття відзначені великими відкриттями електротехніки. Ці відкриття пов'язані з іменами данця Ганса Ерстеда, французів Домініка Араго та Андре Ампера, німця Георга Ома, англійця Майкла Фарадея, наших співвітчизників Бориса Якобі, Еміля Ленца та Павла Шиллінга та багатьох інших учених.

Коротко опишемо найважливіші з цих відкриттів, які безпосередньо стосуються нашої теми. Ерстед перший встановив повний взаємозв'язок електричних та магнітних явищ. Експериментуючи з гальванічною електрикою (так в той час називали електричні явища, що виникають від електрохімічних джерел струму, на відміну від явищ, що викликаються електростатичною машиною), Ерстед виявив відхилення стрілки магнітною компаса, що знаходиться поблизу, електричного джерела струму та розмикання електричного ланцюга. Він встановив, що це відхилення залежить від розташування магнітного компаса. Величезна заслуга Ерстеда у цьому, що він оцінив важливість відкритого їм явища. Руйнувалися, здавалося б, непорушні протягом більше двохсот років уявлення, засновані на роботах Джильберта, про незалежність магнітних та електричних явищ. Ерстед отримав достовірний експериментальний матеріал, на основі якого він пише, а потім видає книгу "Досліди, що належать до дії електричного конфлікту на магнітну стрілку". Коротко своє досягнення він формулює так: "Гальванічну електрику, що йде з півночі на південь над вільно підвішеною магнітною голкою, відхиляє її північний кінець на схід, а, проходячи у тому напрямку під голкою, відхиляє її на захід".

Ясно і глибоко розкрив сенс досвіду Ерстеда, що є першим достовірним доказом взаємозв'язку магнетизму та електрики, французький фізик Андре Ампер. Ампер був дуже різнобічним вченим, який чудово володів математикою, що захоплювався хімією, ботанікою та стародавньою літературою. Він був чудовим популяризатором наукових відкриттів. Заслуги Ампера в галузі фізики можна сформулювати так: він створив новий розділ у вченні про електрику - електродинаміку, що охоплює всі прояви електрики, що рухається. Джерелом електричних зарядів, що рухаються, у Ампера була гальванічна батарея. Замикаючи ланцюг, він отримував рух електричних зарядів. Ампер показав, що покояться електричні заряди(Статична електрика) не діють на магнітну стрілку - не відхиляють її. Говорячи сучасною мовоюАмперу вдалося виявити значення перехідних процесів (включення електричного ланцюга).

Майкл Фарадей завершує відкриття Ерстеда та Ампера – створює струнке логічне вчення про електродинаміку. У той же час йому належить низка самостійних найбільших відкриттів, які, безсумнівно, вплинули на застосування електрики та магнетизму в медицині та біології. Майкл Фарадей не був математиком подібно до Ампера, у своїх численних публікаціях він не використав жодного аналітичного виразу. Талант експериментатора, сумлінного та працелюбного, дозволив Фарадею компенсувати відсутність математичного аналізу. Фарадей відкриває закон індукції. Як він сам говорив: "Я знайшов спосіб перетворення електрики на магнетизм і навпаки". Він виявляє самоіндукцію.

Завершенням найбільших досліджень Фарадея є відкриття законів проходження електричного струму через провідні рідини та хімічного розкладання останніх, що настає під впливом електричного струму (явище електролізу). Фарадей так формулює основний закон: "Кількість речовини, що знаходиться на струмопровідних пластинках (електродах), занурених у рідину, залежить від сили струму і від часу його проходження: чим більше сила струму і чим довше він проходить, тим більше кількості речовини виділиться в розчин" .

Росія виявилася однією з країн, де відкриття Ерстеда, Араго, Ампера, а головне, Фарадея знайшли безпосередній розвиток та практичне застосування. Борис Якобі, використовуючи відкриття електродинаміки, створює перше судно із електродвигуном. Емілю Ленцу належить ряд робіт, що становлять величезний практичний інтерес у різних галузях електротехніки та фізики. Його ім'я пов'язують зазвичай із відкриттям закону теплового еквівалента електричної енергії, званого законом Джоуля – Ленца. Крім того, Ленц встановив закон, названий його ім'ям. На цьому закінчується період створення основ електродинаміки.

1 Застосування електрики в медицині та біології в XIX столітті

П. Н. Яблочков, розташувавши паралельно два вугілля, розділених мастилом, що розплавляється, створює електричну свічку - просте джерело електричного світла, здатне висвітлювати протягом декількох годин приміщення. Свічка Яблочкова проіснувала три-чотири роки, знайшовши застосування майже в усіх країнах світу. Її замінила довговічніша лампа розжарювання. Повсюдно створюються електричні генератори, набувають поширення та акумулятори. Області застосування електрики дедалі збільшуються.

Стає популярним застосування електрики й у хімії, початок якого поклав М. Фарадей. Переміщення речовини - рух зарядоносіїв - знайшло одне з перших застосування в медицині для введення відповідних лікарських сполук в тіло людини. Суть методу полягає в наступному: потрібним лікарським з'єднанням просочується марля або будь-яка інша тканина, яка служить прокладкою між електродами і тілом людини; вона розміщується на ділянках тіла, що підлягають лікуванню. Електроди підключаються до джерела постійного струму. Метод подібного введення лікарських сполук, вперше застосований у другій половині ХІХ століття, поширений і зараз. Він має назву електрофорезу або іонофорезу. Про практичне застосування електрофорезу читач може дізнатися на чолі п'ятої.

Пройшло ще одне, що має величезну важливість для практичної медицини відкриття в галузі електротехніки. 22 серпня 1879 р. англійський вчений Крукс повідомив про свої дослідження катодних променів, про які на той час стало відомо таке:

При пропущенні струму високої напруги через трубку з дуже сильно розрідженим газом з катода виривається потік частинок, що несуть з величезною швидкістю. 2. Ці частинки рухаються строго прямолінійно. 3. Ця промениста енергія може справляти механічну дію. Наприклад, обертати маленьку вертушку, поставлену її шляху. 4. Променева енергія відхиляється магнітом. 5. У місцях, на які падає промениста матерія, розвивається тепло. Якщо катоду надати форму увігнутого дзеркала, то у фокусі цього дзеркала можуть бути розплавлені навіть такі сплави тугоплавкі, як, наприклад, сплав іридію і платини. 6. Катодні промені - потік матеріальних тілець менший за атом, а саме частинок негативної електрики.

Такими є перші кроки напередодні нового великого відкриття, зробленого Вільгельмом Конрадом Рентгеном. Рентген виявив інше джерело випромінювання, названий ним Х-променями (X-Ray). Пізніше ці промені дістали назву рентгенівських. Повідомлення Рентгена викликало сенсацію. У всіх країнах безліч лабораторій почали відтворювати установку Рентгена, повторювати та розвивати його дослідження. Особливий інтерес викликало це відкриття лікарів.

Фізичні лабораторії, де створювалася апаратура, використовувана Рентгеном для отримання Х-променів, атакувалися лікарями, їх пацієнтами, які підозрювали, що в їх тілі знаходяться проковтнуті голки, металеві гудзики і т. д. Історія медицини не знала до цього настільки швидкої практичної реалізації відкриттів області електрики, як це сталося з новим діагностичним засобом – рентгенівськими променями.

Зацікавилися рентгенівськими променями відразу й у Росії. Ще не було офіційних наукових публікацій, відгуків на них, точних даних про апаратуру, лише з'явилося коротке повідомлення про доповідь Рентгена, а під Петербургом, у Кронштадті, винахідник радіо Олександр Степанович Попов уже починає створення першого вітчизняного рентгенівського апарату. Про це мало відомо. Про роль А. С. Попова у створенні перших вітчизняних рентгенівських апаратів, їх впровадження, мабуть, уперше стало відомо з книги Ф. Вейткова. Дуже успішно доповнена вона дочкою винахідника Катериною Олександрівною Кьяндской-Поповой, що опублікувала разом із В. Томат у журналі " Наука життя " (1971, № 8) статтю " Винахідник радіо і Х-луча " .

Нові досягнення електротехніки відповідно розширили можливості дослідження "тварини" електрики. Маттеучі, застосувавши створений на той час гальванометр, довів, що при життєдіяльності м'яза виникає електричний потенціал. Розрізавши м'яз поперек волокон, він з'єднав його з одним з полюсів гальванометра, а поздовжню поверхню м'яза з'єднав з іншим полюсом і отримав потенціал у межах 10-80 мВ. Значення потенціалу зумовлено видом м'язів. За твердженням Маттеучі, "біоток тече" від поздовжньої поверхні до поперечного розрізу та поперечний розріз є електронегативним. Цей цікавий факт був підтверджений дослідами на різних тваринах - черепасі, кролику, щурі та птахах, проведеними поруч дослідників, з яких слід виділити німецьких фізіологів Дюбуа-Реймона, Германа та нашого співвітчизника В. Ю. Чаговця. Пельтьє в 1834 р, опублікував роботу, в якій, викладалися результати дослідження взаємодії біопотенціалів з постійним струмом, що протікає по живій тканині. Виявилося, що полярність біопотенціалів у своїй змінюється. Змінюються та амплітуди.

Одночасно спостерігалися зміни та фізіологічні функції. У лабораторіях фізіологів, біологів, медиків з'являються електровимірювальні прилади, що мають достатню чутливість та відповідні межі вимірювань. Накопичується великий та різнобічний експериментальний матеріал. На цьому закінчується передісторія використання електрики в медицині та вивчення "тварини" електрики.

Поява фізичних методів, що дають первинну біоінформацію, сучасний розвиток електровимірювальної техніки, теорії інформації, автометрії та телеметрії, комплексування вимірювань – ось що знаменує собою новий історичний етап у науково-технічному та медико-біологічному напрямках використання електрики.

2 Історія променевої терапії та діагностики

Наприкінці дев'ятнадцятого століття було зроблено дуже важливі відкриття. Вперше людина своїм оком могла побачити щось, що ховається за непрозорою для видимого світла перешкодою. Конрадом Рентгеном були відкриті так звані Х-промені, які могли проникати через оптично непрозорі перепони та створювати тіньові зображення об'єктів, прихованих за ними. Було відкрито явище радіоактивності. Вже в 20 столітті, в 1905 Ейндховен довів електричну активність серця. З цього моменту почала розвиватися електрокардіографія.

Медики стали отримувати дедалі більше відомостей про стан внутрішніх органів пацієнта, які вони не могли спостерігати без відповідних приладів, створених інженерами з урахуванням відкриттів фізиків. Нарешті, медики отримали можливість спостерігати і за функціонуванням внутрішніх органів.

До початку Другої світової війни провідні фізики планети, ще до появи відомостей про поділ важких атомів і колосальне виділення енергії при цьому, дійшли висновку про те, що можливе створення штучних радіоактивних ізотопів. Кількість радіоактивних ізотопів не обмежується лише відомими природно радіоактивними елементами. Вони відомі у всіх хімічних елементів таблиці Менделєєва. Вчені отримали можливість простежити за їхньою хімічною історією, не порушуючи перебігу досліджуваного процесу.

Ще у двадцяті роки були спроби використання природно радіоактивних ізотопів з радієвого сімейства визначення швидкості кровотоку в людини. Але такі дослідження не мали широкого застосування навіть у наукових цілях. Більш широке використання у медичних дослідженнях, у тому числі і діагностичних, радіоактивні ізотопи отримали у п'ятдесяті роки після створення ядерних реакторів, У яких досить легко можна було отримувати великі активності штучно радіоактивних ізотопів.

Найбільш відомий приклад одного з перших застосувань штучно радіоактивних ізотопів – це використання ізотопів йоду для досліджень щитовидної залози. Метод дозволив зрозуміти причину захворювань щитовидної залози для певних областей проживання. Було показано зв'язок між вмістом йоду в раціоні харчування та захворюваннями щитовидної залози. В результаті цих досліджень ми з Вами споживаємо кухонну сіль, в яку свідомо запроваджено добавки неактивного йоду.

На початку дослідження розподілу радіонуклідів в органі застосовувалися поодинокі сцинтиляційні детектори, які точка за точкою переглядали досліджуваний орган, тобто. сканували його, переміщаючись по лінії меандр над усім досліджуваним органом. Таке дослідження називали скануванням, а прилади використовувані для цього мали назву сканерів (скеннерів). З розробкою позиційно чутливих детекторів, які крім факту реєстрації гама кванта, що потрапив, визначали і координату його попадання в детектор, з'явилася можливість переглядати відразу весь досліджуваний орган без руху детектора над ним. В даний час отримання зображення розподілу радіонуклідів в досліджуваному органі зветься сцинтиграфії. Хоча, взагалі кажучи, термін сцинтиграфія введений в 1955 (Andrews зі співавторами) і спочатку ставився до сканування. Серед систем зі стаціонарними детекторами найбільшого поширення набула так звана гамма-камера, вперше запропонована Anger в 1958 році.

Гамма-камера дозволила істотно знизити час отримання зображення і у зв'язку з цим застосовувати більш короткоживучі радіонукліди. Використання короткоживучих радіонуклідів істотно зменшує дозу радіаційного на організм обстежуваного, що дозволило збільшити активності РФП, введені пацієнтам. В даний час при використанні Тс-99т час отримання одного зображення становить частки секунди. Такі короткі часи отримання окремого кадру призвели до появи динамічної сцинтиграфії, коли під час дослідження виходить низку послідовних зображень досліджуваного органу. Аналіз такої послідовності дозволяє визначити динаміку зміни активності як у органі загалом, і його окремих частинах, т. е. відбувається поєднання динамічних і сцинтиграфічних досліджень.

У міру розвитку техніки отримання зображень розподілу радіонуклідів у досліджуваному органі постало питання і про методики оцінки розподілів РФП в межах області, що обстежується, особливо в динамічній сцинтиграфії. Сканограми оброблялися в основному візуально, що стало неприйнятним при розвитку динамічної сцинтиграфії. Основною неприємністю була неможливість побудови кривих відбивають зміна активності РФП в досліджуваному органі чи його окремих частинах. Можна звичайно відзначити ще цілий ряд недоліків одержуваних сцинтиграм - наявність статистичного шуму, неможливість віднімання фону оточуючих органів прокуратури та тканин, неможливість отримання динамічної сцинтиграфії з урахуванням низки послідовних кадрів сумарного зображення.

Все це призвело до появи систем цифрової обробки сцин-тиграм на основі ЕОМ. У 1969 році Jinuma зі співавторами застосував можливості ЕОМ для обробки сцинтиграм, що дозволило отримати більш достовірну діагностичну інформацію та у значно більшому обсязі. У зв'язку з цим у практику роботи відділень радіонуклідної діагностики стали інтенсивно впроваджуватися системи збору та обробки сцинтиграфічної інформації на основі ЕОМ. Такі відділення стали першими практичними медичними підрозділами, у яких широко впроваджувалися ЕОМ.

Розробка цифрових систем збору та обробки сцинтиграфічної інформації на основі ЕОМ заклала основи принципів та методів обробки медичних діагностичних зображень, які були використані при обробці зображень, отриманих з використанням інших медико-фізичних принципів. Це стосується рентгенівських зображень, зображень, що отримуються в УЗД-діагностиці і, звичайно ж, до комп'ютерної томографії. З іншого боку, розвиток методик комп'ютерної томографії привів у свою чергу до створення емісійних томографів як однофотонних, так і позитронних. Розвиток високих технологій з використання радіоактивних ізотопів у медичних діагностичних дослідженнях та дедалі більше їх використання у клінічній практиці призвело до появи самостійної медичної дисципліни радіоізотопної діагностики, яка надалі за міжнародною стандартизацією отримала назву радіонуклідної діагностики. Трохи пізніше з'явилося поняття ядерна медицина, що об'єднало методи використання радіонуклідів, як для діагностики, так і для терапії. З розвитком радіонуклідної діагностики в кардіології (у розвинених країнах до 30% від загальної кількості радіонуклідних досліджень стали кардіологічними), з'явився термін ядерна кардіологія.

Ще одна виключно важлива групадосліджень з використанням радіонуклідів – це in vitro дослідження. Цей тип досліджень передбачає введення радіонуклідів в організм пацієнта, а використовує радіонуклідні методи визначення концентрації гормонів, антитіл, ліків та інших клінічно важливих речовин у пробах крові чи тканин. Крім того, сучасні біохімія, фізіологія та молекулярна біологія не можуть існувати без методів радіоактивних індикаторів та радіометрії.

У нашій країні масове впровадження методів ядерної медицини в клінічну практику почалося з кінця 50-х років після появи наказу Міністра Охорони здоров'я СРСР (№248 від 15 травня 1959 р.) про створення у великих онкологічних установах відділень радіоізотопної діагностики та будівництві типових радіологічних корпусів, деякі з них функціонують досі. Велику роль відіграла і постанова ЦК КПРС та Ради Міністрів СРСР від 14 січня 1960 року №58 "Про заходи щодо подальшого поліпшення медичного обслуговування та охорони здоров'я населення СРСР", де передбачалося широке впровадження методів радіології у медичну практику.

Швидкий розвиток ядерної медицини за Останніми рокамипризвело до виникнення дефіциту лікарів-радіологів та інженерів, які є фахівцями у галузі радіонуклідної діагностики. Результат застосування всіх радіонуклідних методик залежить від двох найважливіших моментів: від детектуючої системи з достатньою чутливістю та роздільною здатністю з одного боку, та від радіофармацевтичного препарату, який забезпечує отримання прийнятного рівня накопичення в бажаному органі або тканині з іншого боку. Тому кожен фахівець у галузі ядерної медицини повинен мати глибоке розуміння фізичних основ радіоактивності та детектуючих систем так само, як знання хімії радіофармацевтичних препаратів та процесів, що визначають їх локалізацію у певних органах та тканинах. Ця монографія не є простим оглядом досягнень у галузі радіонуклідної діагностики. У ній представлено багато оригінального матеріалу, що є результатом досліджень авторів. Багаторічний досвід спільної роботи колективу розробників відділу радіологічної апаратури ЗАТ "ВНДІМП-ВІТА", Онкологічного центру РАМН, Кардіологічного НВК МОЗ РФ, НДІ кардіології Томського наукового центру РАМН, Асоціації медичних фізиків Росії дозволив розглянути теоретичні питання формування радіонуклідних максимально інформативних результатів діагностики для клінічної практики

Розвиток медичної техніки в галузі радіонуклідної діагностики нерозривно пов'язаний з ім'ям Сергія Дмитровича Калашнікова, який багато років працював у цьому напрямку у Всесоюзному науково-дослідному інституті медичного приладобудування та керував створенням першої російської томографічної гамма-камери ДКЗ-301.

5. Коротка історія ультразвукової терапії

Ультразвукова техніка почала розвиватись під час Першої світової війни. Саме тоді, в 1914 р., випробовуючи у великому лабораторному акваріумі новий ультразвуковий випромінювач, видатний французький фізик-експериментатор Поль Ланжевен виявив, що риби за впливу ультразвуку занепокоїлися, заміталися, потім заспокоїлися, але через деякий час стали гинути. Так випадково було проведено перший досвід, з якого розпочалося дослідження біологічної дії ультразвуку. Наприкінці 20-х років ХХ ст. були зроблені перші спроби використати ультразвук у медицині. А 1928 р. німецькі лікарі вже застосували ультразвук для лікування захворювань вуха у людей. У 1934 р. радянський отоларинголог Є.І. Анохрієнко ввів ультразвуковий метод у терапевтичну практику і першим у світі здійснив комбіноване лікування ультразвуком та електричним струмом. Незабаром ультразвук став широко застосовуватися у фізіотерапії, швидко здобувши славу дуже ефективного засобу. Перш ніж застосувати ультразвук для лікування хвороб людини, його ретельно перевіряли на тваринах, але нові методи в практичну ветеринарію прийшли вже після того, як знайшли широке застосування в медицині. Перші ультразвукові апарати були дуже дорогі. Ціна, звичайно, не має значення, коли йдеться про здоров'я людей, але у сільськогосподарському виробництві з цим доводиться рахуватися, оскільки воно не має бути збитковим. Перші ультразвукові лікувальні методи ґрунтувалися на суто емпіричних спостереженнях, однак паралельно з розвитком ультразвукової фізіотерапії розгорталися дослідження механізмів біологічної дії ультразвуку. Їхні результати дозволяли вносити корективи у практику застосування ультразвуку. У 1940-1950 роках, наприклад, вважали, що з лікувальною метою ефективний ультразвук інтенсивністю до 5...6 Вт/кв.см або навіть до 10 Вт/кв.см. Однак невдовзі застосовувані в медицині та ветеринарії інтенсивності ультразвуку стали зменшуватися. Так у 60-ті роки ХХ ст. максимальна інтенсивність ультразвуку, що генерується фізіотерапевтичними апаратами, зменшилася до 2...3 Вт/кв.см, а апарати, що випускаються в даний час, випромінюють ультразвук з інтенсивністю, що не перевищує 1 Вт/кв.см. Але сьогодні у медичній та ветеринарній фізіотерапії найчастіше використовують ультразвук з інтенсивністю 0,05-0,5 Вт/кв.см.

Висновок

Звичайно ж, мені не вдалося охопити історію розвитку медичної фізики повному обсязі, Бо в іншому випадку мені довелося б розповідати про кожне фізичне відкриття докладно. Але все ж таки, я вказав основні етапи розвитку мед. Фізики: її витоки беруть початок не в 20 столітті, як вважають багато хто, а набагато раніше, ще в давнину. На сьогоднішній день відкриття того часу здадуться для нас дрібницями, проте насправді для того періоду це був безперечний прорив у розвитку.

Важко переоцінити внесок фізиків у розвиток медицини. Взяти хоча б Леонардо да Вінчі, який описав механіку рухів суглобів. Якщо об'єктивно поглянути з його дослідження, можна зрозуміти, що сучасна наука про суглобах включає переважну частину його праць. Або Гарвей, який вперше доказав замкнутість кровообігу. Тому мені здається, що ми маємо цінувати внесок фізиків у розвиток медицини.

Список використаної літератури

1. "Основи взаємодії ультразвуку з біологічними об'єктами." Ультразвук у медицині, ветеринарії та експериментальній біології. (Автори: Акопян В.Б., Єршов Ю.А., за ред. Щукіна С.І., 2005 р.)

Апаратура та методики радіонуклідної діагностики в медицині. Калантаров К.Д., Калашніков С.Д., Костильов В.А. та ін, під ред. Вікторова В.А.

Харламов І.Ф. Педагогіка. - М: Гардаріки, 1999. - 520 с; стор 391

Електрика та людина; Манойлов В.Є. ; Видавництво Енергоатом 1998, стор. 75-92

Чередніченко Т.В. Музика історія культури. - Довгопрудний: Алегро-прес, 1994. стор 200

Повсякденне життя Стародавнього Риму через призму насолод, Жан-Ноель Роббер, Молода гвардія, 2006, стор.

Платон. Діалоги; Думка, 1986, стор 693

Декарт Р. Твори: У 2 т. - Т. 1. - М: Думка, 1989. Стор. 280, 278

Платон. Діалоги – Тімей; Думка, 1986, стор 1085

Леонардо Да Вінчі. Вибрані твори. У 2 т. Т.1. / Репрінт з вид. 1935 - М.: Ладомир, 1995.

Арістотель. Твори у чотирьох томах. Т.1.Ред.В. Ф. Асмус. М.,<Мысль>, 1976, стор 444, 441

Список інтернет-ресурсів:

Терапія звуком - Наг-Чо http://tanadug.ru/tibetan-medicine/healing/sound-healing

(Дата звернення 18.09.12)

Історія світлолікування - http://www.argo-shop.com.ua/article-172.html (дата звернення 21.09.12)

Лікування вогнем - http://newagejournal.info/lechenie-ognem-ili-moksaterapia/ (дата звернення 21.09.12)

Східна медицина - (дата звернення 22.09.12) arenda-ceragem.narod2.ru/eto_nuzhno_znat/vostochnaya_meditsina_vse_luchshee_lyudyam

Змінили наш світ та суттєво вплинули на життя багатьох поколінь.

Великі вчені фізики та їх відкриття

(1856-1943) - винахідник у галузі електротехніки та радіотехніки сербського походження. Миколу називають батьком сучасної електрики. Він зробив безліч відкриттів і винаходів отримавши більше 300 патентів на свої твори у всіх країнах, де працював. Нікола Тесла був не тільки фізиком теоретиком, а й блискучим інженером, який створював і випробовував свої винаходи.
Тесла відкрив змінний струм, бездротову передачу енергії, електрики, його роботи призвели до відкриття рентгена, створив машину, що викликала коливання поверхні землі. Нікола передбачав настання ери роботів, здатних виконувати будь-яку роботу.

(1643-1727) - один із батьків класичної фізики. Обґрунтував рух планет Сонячної системи навколо Сонця, а також настання припливів та відливів. Ньютон створив фундамент сучасної фізичної оптики. Верхом його робіт є відомий закон всесвітнього тяжіння.

Джон Дальтон- англійський фізико-хімік. Відкрив закон рівномірного розширення газів при нагріванні, закон кратних відносин, явище полімерії (на прикладі етилену та бутилену). Творець атомної теорії будови речовини.

Майкл Фарадей(1791 – 1867) – англійський фізик та хімік, основоположник вчення про електромагнітне поле. Зробив за своє життя стільки наукових відкриттів, що їх вистачило б десятці вчених, щоб обезсмертити своє ім'я.

(1867 – 1934) – фізик та хімік польського походження. Спільно з чоловіком відкрила елементи радій та полоній. Займалася проблемами радіоактивності.

Роберт Бойль(1627 – 1691) – англійський фізик, хімік та богослов. Разом з Р. Тоунлеєм встановив залежність обсягу однієї й тієї ж маси повітря від тиску за постійної температури (Бойля - Маріотта закон).

Ернест Резерфорд— англійський фізик, розгадав природу індукованої радіоактивності, відкрив еманацію торію, радіоактивний розпад та його закон. Резерфорда нерідко справедливо називають одним із титанів фізики ХХ століття.

- Німецький фізик, творець загальної теорії відносності. Припустив, що всі тіла не притягують одне одного, як вважалося з часів Ньютона, а викривляють навколишній простір та час. Ейнштейн написав понад 350 робіт із фізики. Є творцем спеціальної (1905) та загальної теорії відносності (1916), принципу еквівалентності маси та енергії (1905). Розробив безліч наукових теорій: квантового фотоефекту та квантової теплоємності. Разом із Планком, розробив основи квантової теорії, які є основою сучасної фізики.

Олександр Столетов— російський фізик, виявив, що величина фотоструму насичення пропорційна світловому потоку, що падає на катод. Впритул підійшов до встановлення законів електричних розрядів у газах.

(1858-1947) - німецький фізик, творець квантової теорії, яка здійснила справжню революцію у фізиці. Класична фізика на противагу сучасній фізиці нині означає «фізика до Планка».

Поль Дірак- англійський фізик, відкрив статистичний розподіл енергії у системі електронів. Здобув Нобелівську премію з фізики «за відкриття нових продуктивних форм атомної теорії».