Transcript 1.力學原理的應用
一、古典物理在醫療上的應用 二、近代物理在醫療上的應用 1 of 19 回章目錄 下一頁 一、古典物理在醫療上的應用 古典物理中的每一學門幾乎都在醫療上有所貢 獻，物理與醫療之間是有著密切的關係。 1.力學原理的應用 當我們走進手術房，看到林林總總的開刀用 器具，這些器具的形狀及功能各有不同，但它們 都是依據力學中簡單機械的原理，再按照使用上 的便利或醫師的特別要求所製成，這是物理中力 學原理的應用。 2 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 2.熱學原理的應用 我們去看病，在醫生看診之前，護士小姐可能 會用水銀溫度計替我們量體溫，水銀溫度計是利用 熱脹冷縮的原理所設計，這是物理中熱學原理的應 用。 3.流體力學原理的應用 我們去牙醫診所看牙，坐上診療椅，牙醫用腳 踏一下踏板，就能調整我們的高度，這種診療椅是 利用帕斯卡原理所設計，這是物理中流體力學的應 用。 3 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 4.波動原理的應用 下列各項都是物理中波動原理的應用 j在牙醫動用他的工具前，往往先用超音波清洗工具。 k孕婦在產前做檢查，為了要減低對胎兒的影響，往往 用能量較 X 光為低的超音波來照射，利用身體內不同 組織對超音波的不同反射及折射，能夠顯示影像，影 像雖不是非常清晰，但已能幫助醫生判斷是否有胎位 不正的問題。 l如果患了腎結石，又不願開刀取出，也可以選擇以超 音波來震碎結石，讓碎小的結石自然排出。 m市面上常見的電子血壓計，它是經由壓力傳感器將血 管中壓力所產生的脈波記錄下來，以測量血壓，這是 物理中電磁原理及波動原理的綜合應用。 4 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 http:/charge.nehs.tw/before-birth.htm 5 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 5.光學原理的應用 我們要是腸胃不舒服，去看醫生，醫生為了詳 細檢查，可能會用到各種內視鏡，這種內視鏡的管 道是用光纖管所做成，光纖管的內壁對光能夠產生 全反射，所以光的強度在傳遞過程中幾乎不衰減， 因此醫生得以看得清楚，這是物理中光學原理的應 用。 6 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 二、、近代物理在醫療上的應用 1.診斷上的應用實例 (1)耳溫槍 j黑體輻射能量強度分布與溫度有關，其峰值 出現的位置隨溫度的增加而移向頻率更高的 位置，因此，我們如果能測到黑體輻射能量 的峰值，就能得到其相對應的溫度。耳溫槍 (ear thermometer)就是依據這個原理所設計而 成。 7 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 k溫度在體溫的範圍時，黑體輻射能量強度峰值的位 置在紅外線的範圍，當耳溫槍的探頭對準耳膜時， 就能偵測到耳膜所發出的紅外線，再經儀器換算為 溫度的讀數，直接顯示在小螢幕上。 l測量位置選擇在耳膜附近的理由是因為耳膜離「下 視丘(hypothalamus)」很近，而「下視丘」是人體 控制體溫的中心，若有發燒的現象，就首先從這裡 開始。 m傳統溫度計須等待熱平衡的時間，耳溫槍則無須如 此，因此可以快速的量出體溫。 8 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 (2) X 光 j X 光是在十九世紀末即將邁 入二十世紀時由侖琴所發現。 它的波長遠低於可見光，由於 能量較高，能穿透肌肉組織， 但是骨骼對 X 光有較強的吸 收能力，所以能夠產生陰影， 因此當我們以 X 光照射人體 組織時，會顯示出如右圖的骨 骼陰影。事實上，世界上第一 張 X 光片，就是侖琴以 X 光 拍攝他夫人的手掌。 9 of 19 http:/www.dhmc.org/webpage.cfm?site _id=2&org_id=72&morg_id=0&sec_id =5171&gsec_id=1508&item_id=35152 上一頁 退出 回首頁 下一頁 k現在 X 光已廣泛應用於臨床醫學，特別是骨科、 胸腔科、牙科，常用以檢查骨折、乳房病變、肺 結核、牙齒病變、癌症等。 l X 光的優點是花費較低，照射方便；缺點則是無 法得到骨骼後面的影像，限制了它應用的範圍。 同時，由於它游離輻射較強，對特定對象，例如 胎兒、孕婦不宜使用。 10 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 (3)電腦斷層攝影(CT) j電腦斷層攝影(computed tomography)，一般常簡稱 為 CT，是一種建立三維影 像的技術，它是利用不同 角度的 X 光，提供不同角 度的資料，輸入到電腦， 經電腦的計算，組合成三 維的影像，如右圖。一般 電腦斷層攝影所得到的是 一層層切面的影像，所以 稱之為斷層攝影。 11 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 k電腦斷層攝影比單純 X 光照射所獲得的資訊為多， 對診斷病情有很大的幫助，現在也廣泛應用於臨 床醫學。例如腦神經科常用以診察腦瘤，對於中 風病人用以診察血塊的位置及大小。骨科有時為 了較準確的判斷骨折情況，也會採用電腦斷層攝 影來幫助診察。 l電腦斷層攝影雖是診察的利器，但是它應用的範圍 比較受限制，成本也高，若非必要，醫生也不輕 易採用。 12 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 (4)核磁共振造影(MRI) j核磁共振造影(magnetic resonance imaging)，簡稱磁振 造影，一般也常簡稱為 MRI。 k氫原子核好像一個小磁針，這種小磁針在磁場中就會有 位能，其能量的大小跟磁針與磁場的相對方向有關， 磁針由南極指向北極的方向若與磁場平行，能量最低； 反之，若與磁場方向反平行，則能量最高，當外界提 供的電磁波能量恰等於這兩種情況的能量差時，會產 生很強的吸收共振。磁振造影就是依此原理，將人體 置於磁場中以電磁波脈衝來激發人體組織內氫原子核 的共振。人體不同的組織，會產生不同的變化訊號， 將此類訊號輸入電腦計算，得出人體組織的影像，如 下頁圖。 13 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 l磁振造影可以顯示人體內軟組 織的影像，所以它跟電腦斷層 攝影有著互補的功能，再加上 它不具放射性，危險性較低， 所以是非常有用的檢查儀器， 臨床上多用於軟組織，例如骨 組織內部、腦部病變的診斷。 近年來由於技術的進步，其應 用範圍已逐漸擴展至腹部及心 血管部分的檢查。 m磁振造影主要的缺點在於成本太高，不過由於需 求的增加，將來會逐漸普及，成本就會降低。 14 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 (5)正子放射斷層造影術(PET) j正子放射斷層造影術 (positron emission tomography)，簡稱正 子造影，一般也常簡 稱為 PET ，如右圖。 15 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 k正子是電子的反粒子，它與電子相遇時，會產生電 子正子消滅(electron-positron annihilation)，放出方 向相反、能量為 5.11×105 電子伏特的兩個光子，因 此我們若能偵測到如此能量的成對光子，就找到了 正子蹤跡。 l正子造影的原理與電腦斷層攝影相似，只是輻射源 換成了正子源，讓待診察組織含有能衰變正子的同 位素（稱為追蹤劑），將不同組織對正子不同反應 的資訊輸入電腦，經電腦計算後建立影像。 16 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 m正子造影是最新的造影技術，近年來也應用於臨床 醫療，特別是應用於代謝功能的評估以及腦神經 相關病變如帕金森氏症(Parkinson’s disease)、阿茲 海默症（Alzheimer’s disease，又稱老人癡呆症） 等的診斷。由於正子造影與電腦斷層攝影也有互 補的功能，所以也常與電腦斷層攝影配合使用， 對於早期發現癌症有極好的效果。 17 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 2.治療上的應用實例 (1)治療癌症時，在手術切除腫瘤後為了要將癌細胞 清除乾淨，尚要輔以化學治療或放射性治療，其 中放射性治療就是利用放射性同位素的衰變，放 射出高能量的粒子殺死癌細胞，例如鈷-60就常被 用為放射性治療源，其衰變所產生的β粒子可用 來殺死癌細胞，以加強癌症治療。 (2)因為雷射具有良好的準直性、頻寬窄等特性，可 以集中能量，在臨床上用以進行精細的手術，例 如用來除斑、視網膜修復、近視眼矯正等。 18 of 19 上一頁 退出 回首頁 下一頁 回章目錄 結束放映 19 of 19 回冊目錄