Bài giảng chương i cơ sở lý sinh y học

Chương I. Cơ sở lý sinh y học
Bài 1: Tổng quan - Một số khái niệm và nguyên lý cơ bản
Bài 2: Vận chuyển của vật chất trong cơ thể sinh vật
Bài 3: Các loại điện thế sinh vật cơ bản, cơ chế
Bài 4: Bản chất của ánh sáng. Khái niệm lượng tử năng lượng
Bài 5: Cơ chế của hiện tượng hấp thụ và phát quang
Bài 6: Tác dụng của ánh sáng lên cơ thể sống


Bài 1
TỔng quan
một số khái niệm và nguyên lý VẬT
lý cơ bẢn


TỔNG QUAN
Định nghĩa:
Lý sinh y học là môn khoa học sử dụng
những phương pháp và quy luật vật lý để
nghiên cứu bản chất, cơ chế, động lực
của các hiện tượng và các quá trình xảy
ra trong các hệ thống sống.


TỔNG QUAN
*Bản chất :
Lý sinh y học

Vật lý (Y vật lý)

*Chức năng, nhiệm vụ:

Bản chất, cơ chế và động lực
*Đối tượng nghiên cứu:
Các tổ chức và cơ thể sống


*BẢN CHẤT :

Giống nhau:
Giúp chúng ta trả lời các câu hỏi:
Cái gì? Tại sao? Như thế nào
Khác nhau:
Vật lý: Tất cả các hiện tượng tự nhiên
Ví dụ: con thuyền, cái kim, xe đạp, mưa gió
sấm sét, nhật nguyệt thực, thuỷ triều....
Lý Sinh y học: Các quá trình sống
ví dụ: cá nước mặn, sự vận chuyển của nước, nhựa
cây, cơ chế tác động của dòng điện lên cơ thể....


*CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ:
Giải phẫu
Sinh lý

Dược lý

HÖ
tuÇn hoµn
(Tim)

Lý sinh y học

I. MỘT SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
VÀ ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA LSYH HIỆN NAY
- Sự biến đổi năng lượng trong các tổ chức sống
- Sự vận chuyển của vật chất trong cơ thể sinh vật
- Các hiện tượng điện trong các tổ chức sống
- Các quá trình quang sinh
- Bức xạ ion hoá và sự sống
- Âm - Siêu âm, ứ dụng trong chẩn đoán và điều trị
- Laser và ứng dụng trong y học


I. MỘT SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG
DỤNG CƠ BẢN....
- Phương pháp hiển vi
- Phương pháp quang phổ hấp thụ
- Kỹ thuật nội soi
- Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân
-Phương pháp xạ trị
- Gamma knife


I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1/ Nhiệt động học
2/ Hệ nhiệt động
* Hệ mở :
* Hệ kín:
* Hệ cô lập:
3/Trạng thái nhiệt động, quá trỡnh nhiệt động

4/ Nhiệt độ và đo nhiệt độ
5/ Các loại nhiệt kế
6/ Các loại nhiệt giai


I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1/ Nhiệt động học
2/ Hệ nhiệt động
* Hệ mở :
* Hệ kín:
* Hệ cô lập:
3/Trạng thái nhiệt động, quá trỡnh nhiệt động
4/ Nhiệt độ và đo nhiệt độ
5/ Các loại nhiệt kế
6/ Các loại nhiệt giai


+ Điểm chuẩn thấp là nhiệt độ của nước đá đang tan
+ Điểm chuẩn cao là nhiệt độ của hơi nước sôi ở áp suất 1atm,
Celsius

Kenvin

1000C

373,160K

00 C

273,160K

Réomur
800R

00R

Fahreinheit
2120F

320F

n0C = (0,8.n)0R = (1,8n + 32)0F = n+273 0K

Các loại nhiệt giai


I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN ( TIẾP)

7/ Nhiệt lượng- Đơn vị đo nhiệt lượng
8/ Công
9/ Liên hệ giữa công và nhiệt lượng
10/ Nội năng


II/ NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT NHIỆT ĐỘNG HỌC
1. Xây dựng nguyên lí
* Nếu hệ không thực hiện công : U = Q

* Nếu hệ thực hiện công :

U + A = Q

2. Phát biểu

Năng lượng mà một hệ nhận được sẽ làm
tăng nội năng của hệ và biến thành công mà hệ
thực hiện lên môi trường bên ngoài.


3. ý nghĩa
* Hệ quả 1 : Từ biểu thức :Q = A + U
Nếu : Q = 0  A = -U
Nếu : Q = 0 và U = 0  A = 0
* Hệ quả 2 (Định luật Héc xơ):
Hiệu ứng nhiệt của một quá trỡnh hoá học phức
tạp không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian
mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng
thái cuối của quá trỡnh đó.


4. Nguyên lí thứ nhất áp dụng cho hệ thống sống
ẹaởt vaỏn ủeà

Các công trỡnh thực nghiệm đã chứng tỏ khi không
sinh công ở môi trường ngoài,

nhiệt lượng tổng

cộng do cơ thể sinh ra gần đúng bằng nhiệt lượng
sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn các hợp chất hửừu

cơ nằm trong thành phần thức aờn cho đến khi
thành H2O và

CO2 và đó cũng chính là naờng

lượng sinh ra do quá trỡnh đồng hoá thức aờn của
cơ thể.


Nếu gọi :
Q là năng lượng sinh ra trong quá trỡnh đồng hoá thức ăn
E là năng lượng mất mát vào môi trường xung quanh.
A là công mà cơ thể thực hiện để chống lại lực của môi
trường bên ngoài
M là năng lượng dự trữ dưới dạng hoá năng thỡ nguyên lí
thứ nhất nhiệt động học áp dụng cho hệ thống sống được viết
dưới dạng:

Q =E + A + M
ẹaõy

cũng chính là phương trỡnh cơ baỷn của cân bằng nhiệt

đối với cơ thể người.
Lưu ý : Thông thường người ta quy ước chia nhiệt lượng sinh ra trên cơ
thể thành hai loại: nhiệt lượng sơ cấp (cơ baỷn) và nhiệt lượng thứ cấp
(tích cực).


III. NGUYÊN LÍ THỨ HAI NHIỆT ĐỘNG HỌC

1. MỘT VÀI THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG LIÊN QUAN
A. GRADIEN :
XÉT MỘT ĐẠI LƯỢNG Y= Y(R)
NGƯỜI TA ĐỊNH NGHĨA:

GRAD Y = Y / X

VỚ DỤ: GRAD THẾ NĂNG, GRAD ĐIỆN ỎP, GRAD
GIỎ CẢ , GRAD MỨC SỐNG ...
TRONG CÁC HỆ THỐNG SỐNG, LUÔN LUÔN
TỒN TẠI RẤT NHIỀU CÁC GRADIEN KHÁC NHAU
(GRAD C, GRAD P, VV ...).
TẾP TỤC


b. Entropi:
Nói vắn tắt, Entrôpi là một trong nhửừng thông số trạng thái
của một hệ nhiệt động ẹể dễ hiểu, ta hãy xét ví dụ sau :
A

B

Số cách phân phối
(xác suất nhiệt động
W)

Khaỷ naờng xaỷy ra
(xác suất toán học
P)

1
3

2

6

0

1

1/64

5

1

6

6/64

4

2

15

15/64

3

3

20

20/64

2

4

15

15/64

1

5

6

6/64

0

6

1

1/64

4
5

6

Đ¹i lỵng S = K lnW, trong ®ã K lµ h»ng sè B«zman, ®ỵc gäi lµ Entropi cđa mét hƯ


2. Tính không thuận nghịch của các quá trỡnh
tự nhiên
Xét một vài ví dụ sau:
a. Ví dụ 1: Quá trinh khuyếch tán vật chất
b. Ví dụ 2: Quá trình truyền nhiệt
c. Ví dụ 3: Quá trinh chuyển đổi giữa các dạng
năng lượng
TIẾP TỤC


3. Nội dung nguyên lí
* Tính trật tự của một hệ cô lập chỉ có thể giữ nguyờn
hoặc giảm dần.
* Không thể tồn tại trong tự nhiên một chu trình mà kết
quả duy nhất là biến nhiệt thành công mà không để
lại một dấu vết gỡ ở xung quanh.
* Trong một hệ cô lập, chỉ nhửừng quá trình nào kéo
theo việc taờng entropi mới có thể tự diễn biến. Giới
hạn của tự diễn biến là hệ đạt đến trạng thái có
entropi cực đại.
TIẾP TỤC

4. Trạng thái dừng và hệ thống sống
Khái niệm trạng thái dừng
Sự giống và khác nhau giưa trạng thái dừng và trạng
thái CBND :
- Giống: Các thông số trạng thái ( bao gồm cả Entropi và
các Gradien) có giá trị không thay đổi.
- Khác: TT. CBND: Entropi = maximum, Các Grad =0
 Hệ không còn khả nang sinh công
- TT Dừng: Entropi # maximum, Các Grad # 0

Hệ vẫn có thể sinh công khi chuyển từ TT dừng này sang
TT Dừng khác


5. Sự dịch chuyển entropi trong các hệ thống sống
Khi chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác , S thay
đổi một lượng là dS = S2 - S1, trong đó dS bao gồm hai phần:
- Thành phần dSi: gây bởi những biến đổi bên trong
- Thành phần dSe: gây bởi sự tương tác, trao đổi với môi trường.
Nghĩa là : dS = dSi + dSe
Trong đó: dSi luôn luôn dương ( theo nguyên lí 2)
dSe có thể dương, âm hoặc = 0
Ta thấy: Nếu dSe > hoặc = 0 thỡ dS > 0. Thoaỷ mãn nguyên lí 2
Nếu dSe < 0 thỡ có 3 khaỷ naờng có thể xaỷy ra :
- | dSe | < | dSi |  dS = dSi + dSe > 0 ==> nguyên lí 2 được thoa mãn.
-| dSe | > | dSi |  dS = dSi + dSe < 0 ==> S giaỷm,tính trật tự taờng.
-| dSe | =| dSi |  dS = dSi + dSe = 0 ==> S =const  Dửứng

TRÂN TRỌNG CẢM ƠN

TIẾP TỤC


TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA
BỘ MÔN LÝ SINH Y HỌC

QUANG SINH
ÁNH SÁNG VÀ SỰ SỐNG


I.

BẢN CHẤT ÁNH SÁNG

KHÁI NIỆM LƯỢNG TỬ NĂNG LƯỢNG (PHOTON)

MỤC TIÊU :
HIỂU RÕ VỀ LƯỠNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA ÁNH SÁNG
GHI NHỚ MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐẶC TRƯNG CHO MỖI
THUỘC TÍNH