EPPOG logo

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΜΑΔΑ
ΕΚΛΑΪΚΕΥΣΗΣ

EUROPEAN PARTICLE PHYSICS
OUTREACH GROUP (EPPOG)


...πίσω στον κατάλογο των άρθρων




Εικόνα από το Sandbox Studio, Chicago

Πώς η Φυσική σωματιδίων μπορεί να σώσει τη ζωή σας

Από νέα φάρμακα ως τη θεραπεία του καρκίνου, τα εργαλεία που χρησιμοποιεί η φυσική των σωματιδίων παίζουν πρωτεύοντα ρόλο στα νοσοκομεία σ' όλο τον κόσμο(*)

Kelly Izlar

Η ίδια η τεχνολογία της φυσικής σωματιδίων που χρησιμοποιείται για να κατανοήσουμε το σύμπαν, χρησιμοποιείται επίσης για να βελτιωθεί η υγεία και οι ιατρικές μέθοδοι. Επιταχυντές και ανιχνευτές « παίζουν» ένα σημαντικό ρόλο στη διάγνωση ασθενειών, στη συρρίκνωση όγκων και στην αποστείρωση ιατρικού εξοπλισμού. Μεγάλης δυναμικότητας υπολογιστές κάνουν δυνατό τον εντοπισμό νέων, πιθανά αποτελεσματικών, φαρμάκων πριν να ξεκινήσουν μεγάλης κλίμακας δοκιμές σε ανθρώπους. Και φυσικοί εκπαιδευμένοι σε σωματίδια χρησιμοποιούνται σαν φυσικοί της ιατρικής εξασφαλίζοντας ότι τα πάντα λειτουργούν όπως έχουν σχεδιασθεί.

Αποστειρώνοντας ιατρικές συσκευές και εργαλεία
Η τεχνολογία της φυσικής των σωματιδίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποστειρώσει σύριγγες, επιδέσμους, νυστέρια, στηθοσκόπια και άλλα εργαλεία χωρίς να τα καταστρέφει. Ιατρικές συσκευές «περνούν» μέσα από μια σειρά επιταχυντών σωματιδίων και βομβαρδίζονται από ακτίνες ηλεκτρονίων ή ακτίνες-Χ. Σε δευτερόλεπτα οι ακτίνες εξαφανίζουν κάθε μικρόβιο από τις επιφάνειες.

 


 

Κατανεμημένη υπολογιστική ισχύ και grid
Ο Παγκόσμιος Ιστός (το WWW) δεν είναι το μόνο επίτευγμα στην περιοχή των ηλεκτρονικών υπολογιστών που προήλθε από την φυσική των σωματιδίων. Για να αντιμετωπίσουν τον τεράστιο όγκο των δεδομένων που παράγονται σε πειράματα, οι φυσικοί σωματιδίων δημιούργησα ένα δίκτυο (Grid) που επιτρέπει σε πολλαπλούς χρήστες να μοιράζονται ισχύ και αποθηκευτική ικανότητα. Η αρχή του Grid έχει κάποιες χρήσεις στο ιατρικό τομέα που περιλαμβάνει τον εντοπισμό υποψήφιων φαρμάκων για να προσδιορισθεί ποια είναι τα πιο πιθανά για την καταπολέμηση ασθενειών.



Προσομοίωση
Η πρακτική τελειοποιεί και όταν πρόκειται για την υγεία μας, όσο πιο κοντά στο τέλειο τόσο το καλλίτερο. Για αυτό κάποιοι γιατροί και φυσικοί της ιατρικής σχεδιάζουν θεραπευτικά σχήματα χρησιμοποιώντας μοντέλα που εξελίχθηκαν από φυσικούς σωματιδίων για να προκαθορίσουν την ηλεκτρομαγνητική και ατομική αλληλεπίδραση των σωματιδίων με ανθρώπινους ιστούς. Σε ραδιοθεραπεία, το λογισμικό μπορεί να βοηθήσει τους γιατρούς να κατανοήσουν τι θα συμβεί όταν μια ακτίνα σωματιδίων διαπεράσει το σώμα του ασθενούς.

 


 

Ημιαγωγοί
Στο επίκεντρο των ανιχνευτών της φυσικής των σωματιδίων που υπάρχουν ανά τον κόσμο, χιλιάδες ανιχνευτές από ημιαγωγούς πυριτίου καλύπτουν τα σημεία σύγκρουσης των σωματιδίων, ανιχνεύοντας φορτισμένα σωματίδια ώστε να σχηματίσουν εικόνες των ιχνών τους. Φυσικοί χρησιμοποιούν αυτή την τεχνολογία ημιαγωγών σε πολλά ιατρικά μηχανήματα που περιλαμβάνουν ημιαγωγούς laser. Αυτές οι διακριτικές ακτίνες φωτός υψηλής έντασης είναι ιδανικές για λεπτές επεμβάσεις π.χ. εγχειρίσεις στα μάτια.



Προσωπικό εκπαιδευμένο στη φυσική σωματιδίων
Πολλούς φυσικούς σωματιδίων μπορούμε να βρούμε σε νοσοκομεία ή κλινικές. Αυτοί οι φυσικοί που «περνάνε» στον ιατρικό τομέα, έχουν ευρεία εκπαίδευση στη λειτουργία και συντήρηση επιταχυντών. Με τις γνώσεις τους στις ακτίνες σωματιδίων, χαίρουν εκτίμησης ως ειδικοί στον χειρισμό ιατρικών απεικονιστικών συστημάτων που ανιχνεύουν όγκους και χρησιμοποιούν ακτίνες για να καταστρέψουν καρκινικά κύτταρα.

 


 

Positron Emission Tomography (PET) - Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίου
Οι τομογράφοι PET είναι συνηθισμένα πλέον όργανα που επιτρέπουν στον ιατρό να εξετάζει όργανα και ιστούς μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Οι τομογράφοι PET κατάγονται από τις τεχνολογίες ανίχνευσης που αναπτύχθηκαν γύρω στο 1980 για τον εντοπισμό φωτονίων σε πειράματα φυσικής σωματιδίων. Μπορεί να ακούγεται παράξενο ότι τομογράφοι PET χρησιμοποιούν αντιύλη που παράγεται μέσα στο σώμα. Όταν μια ειδική ουσία ανίχνευσης εγχύεται στο σώμα του ασθενούς, κάποια μορφή ραδιενεργού διάσπασης αποδίδει ποζιτρόνια, τα σωματίδιο αντιύλης των ηλεκτρονίων. Αυτά τα ποζιτρόνια εξαϋλώνονται με κοντινά ηλεκτρόνια, παράγοντας φωτόνια. Τα φωτόνια ανιχνεύονται και η όλη διαδικασία μετατρέπεται σε τρισδιάστατες εικόνες.



Magnetic Resonance Imaging (MRI) - Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού
Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, οι βασικές αρχές της οποίας προέρχονται από παλιές έρευνες στη φυσική, έχουν μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα από τις παραδοσιακές απεικονίσεις, που μερικές φορές δεν μπορούν να ξεχωρίσουν όγκους ''κρυμμένους'' μέσα σε πυκνό ιστό. Όταν κάποιος ασθενής δέχεται το ισχυρό μαγνητικό πεδίο μέσα σε ένα μηχάνημα MRI τομογράφο, τα άτομα του σώματος του ασθενούς ευθυγραμμίζονται με τη κατεύθυνση του πεδίου. Ένα ρεύμα ραδιοσυχνότητας ενεργοποιείται, που υποχρεώνει τα πρωτόνια μέσα σε αυτά τα άτομα να «τριγυρίζουν» έως ότου η ραδιοσυχνότητα διακοπεί. Σε αυτό το σημείο, τα πρωτόνια επανέρχονται πίσω στη θέση τους, με διαφορετικό ρυθμό το καθένα. Οι διαφορές αυτές στην επαναφορά, επιτρέπουν στους επιστήμονες να προσδιορίσουν τι ακριβώς συμβαίνει μέσα στους ζωντανούς ιστούς.

 


 

Θεραπεία καρκίνου
Μία από τις πιο αποτελεσματικές τεχνικές καταπολέμησης του καρκίνου μεταχειρίζεται την ίδια τεχνολογία που οι φυσικοί σωματιδίων χρησιμοποιούν για να επιταχύνουν ακτίνες σωματιδίων πλησιάζοντας την ταχύτητα του φωτός. Υπάρχουν περισσότεροι από 17 000 επιταχυντές παγκοσμίως που χρησιμοποιούνται στη διάγνωση και αντιμετώπιση ασθενειών. Οι γιατροί, αντί για το νυστέρι, χρησιμοποιούν μια ακτίνα φορτισμένων σωματιδίων, που την κατευθύνουν στον καρκινοφόρο ιστό για να σκοτώσουν τα κακοήθη κύτταρα, καταστρέφοντας τα νήματα DNA στον πυρήνα, χωρίς να επηρεάζονται τα γειτονικά υγιή κύτταρα.



2014
Μετάφραση: Κώστας Τράκας


(*) Περιοδικό Symmetry, Φθινόπωρο 2013 (εκδίδεται από το Εθνικά Εργαστήρια Fermilab και SLAC των ΗΠΑ)
[www.symmetrymagazine.org]



...πίσω στον κατάλογο των άρθρων