آشنایی با علم فیزیولوژی

در فیزیولوژی به بررسی کارکرد اندام‌های مختلف بدن مثلاً وظیفه قلب در بدن، وظیفه مخچه در بدن، وظیفه کلیه در بدن و غیره پرداخته می‌شود.

مقدمه

فیزیولوژی یکی از مهمترین شاخه‌های بیولوژی است که به مطالعه اعمال حیاتی موجود زنده ، اندامها ، بافتها ، سلولها و عناصر سلول می‌پردازد. برای درک عمیق اعمال حیاتی ، سعی می‌گردد که خواص و روابط بین این اعمال و تغییراتشان در محیط‌های مختلف و یا در شرایط گوناگون موجود زنده مورد بررسی قرار گیرد. فیزیولوژی ، تکامل و توسعه این اعمال در یک گونه و در یک موجود زنده و همچنین تغییرات و تطابق آنها با شرایط محیطی متغیر را مورد مطالعه قرار می‌دهد.
طبقه بندی فیزیولوژی
فیزیولوژی عمومی :
 فیزیولوژی عمومی قوانین حاکم بر پاسخ ماده زنده نسبت به تاثیرات محیطی و فرایندهای حیاتی موروثی ، همچنین پدیده‌هایی که موجود زنده را از غیر زنده متمایز می‌سازد، را مورد مطالعه قرار می‌دهد. از شاخه‌های فیزیولوژی عمومی می‌توان فیزیولوژی سلولی را نام برد.
 فیزیولوژی مقایسه‌ای :
فیزیولوژی مقایسه‌ای ویژگی خاص یک عمل را در گونه‌های مختلف و در یک گونه در مراحل مختلف تکامل فردی مورد بررسی قرار می‌دهد. هدف نهایی فیزیولوژی مقایسه‌ای که اکنون به فیزیولوژی تکاملی تغییر نام یافته است، مطالعه قوانین تکامل عملکردهای فردی و گونه‌ای است. به غیر از فیزیولوژی عمومی و تکاملی شاخه‌های دیگری مثل فیزیولوژی رده‌های جانوری یا گروههای جانوری (نظیر جانوران مزرعه ، پرندگان ، حشرات) و یا فیزیولوژی گونه‌های خاص (نظیر گوسفند و گاوها) و یا فیزیولوژی اندامهای داخلی (مثل کبد ، کلیه ، قلب) و فیزیولوژی بافتها (مثل بافت عصبی و عضلانی) وجود دارد.
 فیزیولوژی تخصصی :
 به شاخه‌هایی از فیزیولوژی که به مطالعه عملکرد خاصی می‌پردازند (مثل فیزیولوژی گوارش یا گردش خون) و اغلب به عنوان رشته مشخصی از علوم نیز شناخته می‌شوند، فیزیولوژی تخصصی می‌گویند. به تعداد گروههای مختلف موجودات زنده ، اندامها ، بافتهای مختلف و فعالیتهای گوناگون حیاتی ، فیزیولوژی تخصصی وجود دارد. فیزیولوژی انسان و جانوران عالی‌تر نیز از شاخه‌های فیزیولوژی تخصصی است که زیاد مورد مطالعه قرار گرفته است.
 فیزیولوژی انسانی به شاخه‌هایی مانند فیزیولوژی کار ، فیزیولوژی تمرینات بدنی و ورزش ، فیزیولوژی تغذیه و ... تقسیم می‌شود.
  فیزیولوژی پاتولوژیکی :
 شاخه‌ای تخصصی از فیزیولوژیست است که با مسائل خاص خود از فیزیولوژی طبیعی که فرایندهای حیاتی را در فرد سالمی بررسی می‌کند، مشخص می‌شود. در این شاخه از فیزیولوژی قوانین حاکم بر علت توسعه و دوره فرایند (پاتولوژیک) در موجود زنده مورد مطالعه قرار می‌گیرد، یعنی به مطالعه پدیده‌های اختصاصی که فعالیت حیاتی موجود بیمار را از فرد سالم مشخص می‌سازد، می‌پردازد.
روشهای تحقیق در فیزیولوژی
فیزیولوژی علمی تجربی است و فیزیولوژیست مشاهداتش را به صورت کمی و کیفی بیان می‌کند. فیزیولوژیست برای ثبت و اندازه گیری مشاهداتش از ابزارها و دستگاههای خیلی پیچیده استفاده می‌کند. این دستگاههای خیلی حساس و دقیق که توسط فیزیولوژیست‌های مدرن بکار می‌روند، سبب بالا رفتن قدرت تفکیک اندامهای حسی می‌شوند. فیزیولوژزیست‌ها فقط به مشاهده تنها اکتفا نمی‌کنند، بلکه تلاش می‌کنند علت و چگونگی وقوع فرایندهای فیزیولوژیک را کشف نمایند.
 تجربیات فیزیولوژی به اشکال خیلی متفاوت انجام می‌گیرد. اعمال حیاتی را می‌توان با تغییر عوامل محیطی ، یا با قطع کامل اندام یا پیوند اندام ، قطع عصب و رگ اندام ، فیستول گذاری و کاتترگذاری و استفاده از محرکهای گوناگون مورد مطالعه قرار داد. تجربیات فیزیولوژی به دو صورت تجربه آنی و تجربه زمان‌بر انجام می‌شود. این تجربیات بیشتر بر روی جانوران صورت می‌گیرند تا انسان. امروزه نتایج مهم و قابل توجهی توسط کامپیوترهای مدرن بدست آمده است.
فیزیولوژی و ارتباط آن با علوم دیگر
فیزیولوژی با علوم دیگر رابطه نزدیک دارد، مثل علم فیزیک ، شیمی. فیزیولوژی و علوم بافت شناسی (هیستولوژی) ، سلول شناسی (سیتولوژی) ، تشریح (آناتومی) و ریخت شناسی (مورفولوژی) کاملا به هم وابسته‌اند، به هم دیگر کمک کرده و بر هم تاثیر متقابل دارند، زیرا اعمال حیاتی بدون شناخت ساختمان ممکن نیست. از طرفی نقش اعمال حیاتی بر شکل‌گیری ساختار بدن انکارناپذیر است. فیزیولوژی و پزشکی نیز متقابلا در پیشرفت هم موثر بوده‌اند. پیشرفت علم سیبرنیتیک و اختراع کامپیوترهای مدرن نیز در پیشرفت فیزیولوژی تاثیر بسزایی داشته است.

آشنایی با علم فیزیک

از آنجا که فیزیک بخشی از علم و دانش است بنابراین لازم است برای درک فیزیک، شناختی از علم داشته باشیم.
علم فرآیند کاویدن و به کارگیری دانش دنیای اطرافمان است.
اگر پیگیری و جستجوی دانش به خاطر خود آن باشد ما آن را تحت عنوان "علوم محض" یا "علوم پایه" طبقه‌بندی می‌کنیم. توسعه و بسط روش‌های استفاده از دانش، "علوم کاربردی" را تشکیل می‌دهند. به عنوان مثال، اختر شناسی عمدتاً جزو علوم محض است ولی رشته‌های مهندسی "علوم کاربردی" هستند. مطالبی که در آینده مطالعه می‌کنیم ترکیبی از مفاهیم پایه‌ای (که باور داریم یادگیری آن به خودی خود مهم است) و مثال‌هایی از روش‌های مختلفی که این مفاهیم در زندگی روزمره ما کاربرد دارند، است.

  در کنار علوم محض و کاربردی، روش‌های دیگری برای طبقه‌بندی حیطه‌های مختلف علم وجود دارد. علوم فیزیکی (فیزیک و زمین‌شناسی دو مثال آن هستند)، علوم زیستی (زیست‌شناسی و پزشکی) و علوم اجتماعی (روان‌شناسی و جامعه‌شناسی) نیز حیطه‌های مختلف علوم هستند. همانند بسیاری از طبقه‌ بندی‌هایی از این نوع، این حیطه‌ها هم‌پوشانی دارند. مثلاً بیوفیزیک نمونه‌ی خوبی از هم‌پوشانی فیزیک و زیست‌شناسی است.
    تعریف فیزیک به سادگی برخی حیطه‌های علم مثل زیست‌شناسی (مطالعه‌ی موجودات زنده) نیست. اگر از چندین فیزیک‌دان بخواهید که این کلمه را تعریف کنند، به احتمال زیاد دو پاسخ یکسان را پیدا نمی‌کنید. یک تعریف خوب و مناسب از فیزیک می‌تواند این باشد:
فیزیک راهی برای مدل کردن قوانین حاکم بر طبیعت و پیش بینی کردن پدیده‌های جدید است.
در آینده مطالب بیشتری در مورد ساختارهای ماده (مثل اتم و هسته)، چگونگی بر هم کنش ماده توسط گرانش، الکتریسیته، مغناطیس.... می‌آموزیم. در خود فیزیک، تقسیم بندی‌های گسترده‌ای وجود دارد. جدول زیر برخی حیطه‌های متداول که در آن فعالیت‌های تحقیقاتی امروزه صورت می‌گیرد آورده شده است.
برخی تقسیم بندی‌های متداول فیزیک معاصر، تقریبا به ترتیب تعداد دکترهایی که هر سال در آن تحصیل می‌کنند.

حیطه
   
سرفصل‌های تحقیق

ماده‌ی چگال
   
  ساختارها و خواص جامدات و مایعات

اختر فیزیک
   
ستاره، کهکشان، سیر تکامل هستی

ذرات و میدان
   
ذرات و میدان‌های بنیادی، شتاب‌دهنده‌های پر انرژی

نورشناسی و فوتونیک
   
 نور و دانش فنی لیزر

اتمی و مولکولی
   
اتم و مولکول

فیزیک هسته‌ای
   
هسته، مواد هسته، کوارک‌ها و گلون‌ها

فیزیک پلاسما و گداز
   
پلاسما، پژوهش‌های گداز و همجوشی

علم مواد
   
کاربردهای فیزیک ماده چگال

بیوفیزیک
   
فیزیک پدیده‌های زیستی
فیزیک جو و فضا
    هواشناسی، خورشید، سیارات
همپوشانی بسیاری بین این تقسیم‌بندی‌ها وجود دارد و برخی از آن‌ها به وضوح متمایل به سمت سایر علوم مثل زیست‌شناسی و شیمی است.
وقتی مبانی و مفاهیم اولیه به نوآموز آموخته می‌شود حیطه‌ی دانش فیزیک به شکل‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شود. سرفصل‌هایی که به دانش‌آموزان در اولین مواجه‌شان با فیزیک ارائه می‌شود معمولاً مطابق رشد و گسترش تاریخی آن‌ها است (ابتدا حرکت و فیزیک کلاسیک، فیزیک نسبیت و کوانتوم، ذرات بنیادی و در پایان اخترشناسی).
در واقع ترتیب یادگیری فیزیک تقریباً شبیه همان مراحلی است که ما در زندگی روزمره با آن مواجه ایم و آن را تجربه می‌کنیم. به عنوان مثال ما مردمی را می‌بینیم که در حال حرکتند و چیزهایی که برخورد می‌کنند، برای همین این مطالب را زودتر یاد می گیریم. اما عده‌ی بسیار کمی از مردم‌ایده‌ای از کوارک‌ها و ذرات بنیادی دارند و در زندگی روزمره با آن‌ها مواجه نیستیم. با این حال همه‌ی ما و تمامی موادی که با آن‌ها سرو کار داریم عمدتاً از کوارک ساخته شده‌اند!



اکثر دانش‌آموزانی که درس مقدماتی فیزیک را می‌گیرند در فیزیک متخصص نمی‌شوند. اغلب آن‌هایی که فیزیک تحصیل کرده‌اند در تجارت، صنعت، کارهای دولتی یا آموزشگاه‌ها مشغول کار هستند. بنابر آمار ارائه شده در سال 1990، اغلب کارشناس‌ها و کارشناس‌های ارشد رشته‌ی فیزیک در دو مورد اول و دکترهای فیزیک در دو مورد آخر مشغول به کار هستند. علاوه بر حرفه و شغل‌های متعارف مثل پژوهشگر و معلم، افراد فارغ‌ التحصیل فیزیک در کارهای مهندسی، مدیریت، دانش رایانه و دانش فنی نیز مشغول به کارند.
 

اغلب فیزیک‌دان‌ها نه به خاطر محفوظات و دانسته‌های فیزیکی‌شان بلکه به خاطر تجربیات‌شان در "حل مسئله" و "دانش فنی پیشرفته" به کار گرفته می‌شوند.

معرفی رشته مهندسی پرتو پزشکی

پرتوپزشکی شاخه‌ای از پزشکی است که در آن تشعشع خواص هسته‌ای نوکلیدهای رادیواکتیو و نوکلیدهای پایدار ، هم برای تشخیص و هم برای درمان امراض بکار می‌روند. این امر می‌تواند یا با پرتودهی مستقیم مریض با یک چشمه تشتعشع خارجی یا با تزریق داروهای نشاندار با رادیواکتیویته به مریض تحقق یابد . رشته پرتوپزشکی از نوع رشته های میان رشته ای و یا چندرشته ای به شمار می آید و ترکیبی از رشته های مهندسی هسته ای، رادیوبیولوژی، مهندسی برق، فیزیک پزشکی و پزشکی است.

معرفی رشته مهندسی پرتو پزشکی
تاریخچه پرتوپزشکی
یکی از روشهای تشخیصی و درمانی  ارزشمند در طب، پزشکی هسته ای می باشد. که تبلور آن از ابتدا تا کنون تلفیقی از کشفیات مهم تاریخی بوده است. اولین جرقه در سال 1895 با کشف اشعه X و در 1934 با کشف مواد رادیواکتیو زده شد. اولین استفاده کلینیکی مواد رادیواکتیو، در سال 1937 جهت درمان لوسمی در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی بود. بعــــــد از آن در 1946 با استــــــفاده از این مواد توانستند در یک بیمار مبتلا به سرطان تیروئـــــید از پیشرفت این بیماری جلوگیری کنند.
البته تا 1950 کاربرد کلینیکی مواد رادیواکتیو بطور شایع رواج نیافت و مسکوت ماند. طی سالهای بعد از آن متخصصین و فیزیکدانان به این واقعیت پی بردند که می توان از تجمع رادیو داروها در ارگان هدف تصاویری از آن تهیه نمود و یا به درمان بافت آسیب دیده کمک نمود. بطوریکه در اواسط دهه 60 مطالعات بسیاری در خصوص طراحی تجهیزات لازم آغاز گشت. در دهه 1970 توانستند با جاروب نمودن از ارگانهای دیگر بدن مانند کبد و طحال، تومورهای مغزی و مجاری گوارشی تصاویری را تهیه نمایند. و در دهه 1980 از رادیو داروها جهت تشخیص بیماری های قلبی استفاده نمودند و هم اکنون نیز با ضریب اطمینان بسیار بالایی از پزشکی هسته ای در درمان و تشخیص و پیگیری روند درمان بیماریها استفاده می گردد.

---

پرتوپزشکی شاخه‌ای از پزشکی است که در آن تشعشع خواص هسته‌ای نوکلیدهای رادیواکتیو و نوکلیدهای پایدار ، هم برای تشخیص و هم برای درمان امراض بکار می‌روند. این امر می‌تواند یا با پرتودهی مستقیم مریض با یک چشمه تشتعشع خارجی یا با تزریق داروهای نشاندار با رادیواکتیویته به مریض تحقق یابد

---

مهندسی پرتو پزشکی
مهندسی پرتوپزشکی با تصویر برداری و یا درمان بوسیله پرتو ها سر و کار دارد. تصویر برداری بوسیله دستگاه هایی مانند PET و CT و MRI و ... در این رشته بسته به علاقه می توان در زمینه هسته ای آن فعالیت کرد که باز در بخش تصویر برداری PET , SPECT را شامل می شود و در مورد درمان هم روش های مختلف درمان بوسیله رادیو ایزوتوپ ها خواهد بود.
مهندسی پزشکی (بسته به نوع گرایش) با تجهیزات پزشکی سر و کار دارد. به عنوان مثال ساخت و بهینه سازی فشار خون سنج ها، دیجیتال به گرایش بیو الکتریک مهندسی پزشکی مربوط می شود. برخی نیز میان رشته ای هستند مانند ساخت دست ها و پا های مصنوعی جدید و پیشرفته که ترکیبی ار بیومکانیک و بیوالکتریک هستند. این رشته با هدف کمک به متخصصین پزشکی در رشته های مختلف برای تشخیص و درمان دقیق تر، بی خطرتر و موثرتر بیماری ها راه اندازی شده است.
رشته مهندسی پرتوپزشکی که را می توان به سه حوزه زیر تقسیم کرد
Bionuclear Instrument -1 :در این حوزه کلیه ابزارها و دستگاههای تشخیصی (تصویربرداری) و درمانی (پرتودرمانی) از لحاظ ساختار، فیزیک دستگاه و نحوه عملکرد مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرند .
شتاب دهنده ها و حفاظهای پرتویی نیز در این حوزه قرار دارند. بطورکلی میتوان این حوزه را سخت افزار رشته پرتوپزشکی نامید.
Bionuclear Modeling or Processing -2 :این حوزه شامل مطالعات و برنامه نویسی نرم افزاری در زمینه مدل کردن پدیده های هسته ای، رادیولوژیکی و رادیوبیولوژیکی می باشد. همچنین نرم افزارهای پردازشی مربوط به بهبود و فشرده سازی سیگنالهای تصاویر پزشکی و استخراج ویژگی های آنها بمنظور طبقه بندی و تشخیص بیماریها و یا ارزیابی نحوه درمان در این حوزه قرار می گیرند.
 Radio Pharmaceutical or Biological -3 :این حوزه شامل فیزیک و نحوه تولید رادیو داروها و رادیوایزوتوپها و چگونگی تأثیر پرتوهای مختلف بر بافتهای زنده و بیو لوژیکی می باشد.
 تحصیل در رشته پرتوپزشکی
-مقطع کارشناسی:
این رشته در حال حاضر در مقطع کارشناسی فقط در واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی با ظرفیت 50 نفر در هر سال و دانشگاه آزاد امام خمینی (ره) بروجرد دانشجو می پذیرد.
معاون آموزشی و امور دانشجویی وزارت بهداشت  با تشریح اولویتهای آموزش پزشکی در سال تحصیلی جدید، از تاسیس رشته های جدید در زمینه پزشکی هسته ای خبر داده است.
-مقطع کارشناسی ارشد:
مهندسی پرتو پزشکی یکی از زیر مجموعه‌های مهندسی هسته‌ای می‌باشد. نام رشته‌های کارشناسی که می‌توانند در آزمون کارشناسی ارشد این رشته شرکت کنند عبارتند از: مهندسی هسته ای ، مکانیک ، مواد ، مهندسی شیمی ، برق ، فیزیک و مهندسی پزشکی.
مواد امتحانی و ضرایب آنها:
* زبان عمومی و تخصصی با ضریب 1
* ریاضیات با ضریب 2
* کنترل با ضریب 3
* فیزیک هسته ای با ضریب 3
* الکترونیک با ضریب 3
* الکترو مغناطیس عمومی با ضریب 3
دانشگاه های صنعتی امیر کبیر،شهید بهشتی،شیراز و واحد علوم و تحقیقات پذیرای دانشجو در مقطع کارشناسی ارشد می باشند.
-در مقطع  دکتری:
دانشگاه صنعتی شریف ،امیر کبیر و واحد علوم و تحقیقات در مقطع دکتری پرتوپزشکی دانشجو می پذیرند.
 موقعیت شغلی
کار فارق التحصیلان این رشته اغلب در بیمارستان ها،مراکز پزشکی هسته ای و سازمان انرژی اتمی ایران می باشد که با توجه به علاقه و میزان فعالیت فرد به خصوص در زمینه پژوهش،شانس به دست آوردن کار افزایش پیدا می کند.
حقوق:
باز هم بستگی به کاری دارد که انجام خواهید داد که به طور کلی باید گفت حقوق مناسبی در انتظار تحصیل کردگان اید رشته می باشد.به خصوص اگر در زمینه دستگاه های پرتو پزشکی فعالیت کنید.
تصویر برداری در پرتوپزشکی
مشکل تصویر برداری از بدن انسان این است که ماده ای کدر و غیر شفاف است، نگاه کردن درون بدن انسان نیز بطور کلی دردناک است. در گذشته روش معمول دیدن درون بدن انسان جراحی بود! اما امروزه با استفاده از انبوهی از روشهای جدید دیگر نیازی به این روشهای وحشتناک نیست. تصویر برداری اشعه X، MRI، تصویر برداری CAT و مافوق صوت برخی از این تکنیک ها هستند. هر کدام از این تکنیک ها مزایا و معایبی دارند که باعث می شود برای شرایط مختلف واعضای مختلف بدن مفید باشند.
تکنیک های تصویر برداری پزشکی هسته ای روشهای جدیدی را برای نگاه کردن به درون بدن انسان برای پزشکان فراهم می کند. این تکنیک ها ترکیبی از استفاده از کامپیوتر، حسگرها و مواد رادیواکتیو است.
 این روشها عبارتند از:
• توموگرافی با استفاده از تابش پوزیترون (PET)
• اسپکت SPECT
• تصویر برداری قلبی – عروقی
• اسکن استخوان
هر کدام ازاین روشها از یکی از خصوصیات عناصر رادیواکتیو برای تولید یک تصویر استفاده می کنند.
تصویر برداری در پزشکی هسته ای برای شناسایی موارد زیر بسیار مفید است:
• تومورها
• آنوریسم Aneurysms
• نارسایی سلول های خونی و اختلال در عملکرد دستگاههای بدن مثل غده تیروئید و ریه
استفاده از هر کدام از این روشهای خاص یا مجموعه ای از آنها بستگی به علائم بیمار و نوع بیماری دارد.
 پرتوپزشکی و درمان بیماریها
معرفی رشته مهندسی پرتو پزشکی
پرتوپزشکی از صرف هزینه های سنگین درمان جلوگیری می کندهم اکنون اغلب مواد اولیه مربوط به تهیه تجهیزات مربوط به پرتوپزشکی وارد کشور می شود ، در صورتی که اگر مواد اولیه هسته ای در مرکز انرژی هسته ای و یا مرکز تحقیقاتی وابسته به دانشگاهها تولید شود می توان از مشکلات اقتصادی بخش درمان جلوگیری کرد.
پرتوپزشکی در ایران ریشه قدیمی دارد چون سالهای زیادی است که در ایران با مواردی نظیر اسکن، رادیوتراپی برای درمان بیماران سرطان از آن استفاده می شود.متاسفانه چون تکنیک ها و وسایل موجود در این زمینه قدیمی هستند کشور در مقایسه با کشورهای پیشرفته به لحاظ پزشکی هسته ای فاصله دارد.هم اکنون تعداد دستگاه ها و تجهیزات پزشکی در این زمینه در کشور بسیار اندک است به گونه ای که فقط در تهران و چند شهر دیگر این تجهیزات وجود دارد و این برای بیماران مشکل ایجاد کرده چون باید از نقاط مختلف کشور برای درمان به این چند شهر خاص سفر کنند.
پرتوپزشکی در ایران از جایگاه مطلوبی برخوردار است و فقط در صورتی که وسایل جدید در کشور فراهم شود به گونه ای که برخی از مواد که امکان تولید از طریق هسته ای وجود دارد ساخته شود می توان این زمینه به پیشرفت های مطلوبی رسید.
به طور حتم وسایل جدید مربوط پرتوپزشکی در دنیا وجود دارد اما علاوه بر اینکه تهیه آنها هزینه زیادی در بر دارد طول عمر این وسایل نیز بسیار کم است.