Chương 1: Nhập môn Vật Lý Y Sinh Học | Trường đại học Hồng Bàng

Chương I: NHẬP MÔN VẬT LÝ Y SINH HỌC
Sự ra đời và những nét đặc trưng cơ bản của V  
Nội dung của V  
Phương pháp dạy và hc V  
Vt l, L sinh, V  
Đối với mỗi chúng ta, vật lý học là một ngành khoa học quen thuộc. Chúng ta biết
tới vật lý như một ngành khoa học cơ bản, chuyên nghiên cứu cấu trúc đơn giản nhất
cũng như những dạng vận động đơn giản nhất và do đó chung nhất của tự nhiên. Một
cách đơn giản hơn, chúng ta nhớ vật lý gồm cơ học, nhiệt động học, điện học, quang
học, vật lý nguyên tử , vật lý hạt nhân, vật lý hạt cơ bản… Người ta cũng thường nhắc
lại rằng , theo gốc tiếng Hy lạp, vật lý có nghĩa là tự nhiên.
Sau giai đoạn phát triển phân ly, từ nửa cuối thế kỷ 20, khoa học phát triển rất
mạnh theo định hướng kết hợp. Thông thường, mỗi ngành khoa học đều có đối tượng
riêng, hệ thống khái niệm riêng, phương pháp riêng và những quy luật riêng của chính
mình. Trong giai đoạn kết hợp, trong khi đi tìm con đường phát triển tiếp theo, không
ít ngành khoa học đã tìm cách ứng dụng những khái niệm, những phương pháp, nhữ
quy luật của mình lên những đối tượng vốn là truyền thống nghiên cứu của các ngành
khoa học khác. Hóa sinh và Lý sinh là những ngành mới hình thành theo xu hướng ấy,
những ngành khoa học độc lập mang đặc trưng liên ngành hay giao ngành. Và trên thực
tế, những ngành khoa học mới như vậy đã đem lại những hiểu biết mới mẻ về sự sống,
để rồi trên cơ sở đó đem lại những tiến bộ quan trọng trong y học. Giờ đây, những
phương pháp hóa học và hóa sinh, những phương pháp vật lý và lý sinh không tách rời nền y học tiên tiến.
Lý sinh chính là sự xâm nhập một cách hệ thống và trọn vẹn của vật lý vào sinh
học. Trong giai đoạn ban đầu, nhìn chung vật lý chỉ lấy thế giới không sống làm đối
tượng nghiên cứu của mình. Nhưng rồi càng ngày sự sống càng trở nên một thách thức
lớn lao, một niềm khao khát khám phá mãnh liệt, khiến các nhà vật lý không thể không
lưu tâm. Sự sống có tuân theo các quy luật vật lý hay không, và nếu có, hình thức thể
hiện của nó có gì khác với vật lý thông thường?...Mặt khác, chính các nhà sinh vật học,
khi tìm hiểu các quy luật về sự sống, đã bắt đầu tìm kiếm sự hỗ trợ của các khái niệm
và các phương pháp vật lý. Lý sinh được xem là một ngành khoa học cơ bản, hoặc được
đặt ở khoa sinh vật, hoặc được đặt ở khoa vật lý trong các trường đại học tổng hợp
Cuốn sách nhỏ của Schroedinger, một nhà vật lý nổi tiếng mà tên tuổi trở thành bất tử
trong vật lý lượng tử, mang một tên gọi rất sinh vật: “Sự sống là gì?”, là một bước mở
đầu như thế. Một cuốn sách khác có tiếng vang không kém là tác phẩm của Szent
oergyi mang tên “Điện tử sinh học Nghiên cứu về điều khiển tế bào, bảo vệ và ung
thư”. Xa hơn nữa, là những nghiên cứu về chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn, là
cơ chế cảm thụ âm thanh hay ánh sáng của cơ thể sống ngay từ thế kỷ 17. Tiếp theo là
những công trình của Galvanic khi nghiên cứu tính chất điện của cơ thể sống, những
công trình nghiên cứu về sinh lý âm thanh và sinh lý ánh sáng của Hemholtz cũng như
sự nghiên cứu về cơ học và năng lượng trong cơ thể sống (Lazarev) hay các quá trình
màng (Berinstein)…Đến giữa thế kỷ 20, đã hình thành đầy đủ các học thuyết về sinh
học phóng xạ, năng lượng sinh vật học, quang sinh học…những chương thuộc môn lý sinh sau này.
Nhìn chung, theo định nghĩa của Bách khoa toàn thư Liên Xô, có thể xem lý sinh
là ngành khoa học nghiên cứu những quá trình vật lý và hóa lý xẩy ra trong cơ thể sống,
nghiên cứu tính chất và cấu trúc của các cao phân tử sinh vật cũng như ảnh hưởng của
các tác nhân vật lý lên các hệ thống sống. Chính trên cơ sở của những nghiên cứu đó,
hình thành những phương pháp, tạo ra những thiết bị giúp chúng ta vừa tìm hiểu thế
giới sống sâu sắc hơn lại vừa tác động lên cơ thể sống một cách hiệu quả hơn. Lý sinh
đã ra đời như một tất yếu trong quy luật phát triển nội tại của bản thân hệ thống khoa học.
Lý sinh (hay còn gọi là vật lý sinh học) có thể là thuần túy lý thuyết mà cũng có
thể mang định hướng ứng dụng, trong đó hai hướng ứng dụng quan trọng nhất là nông
học và y học. Trong nông học là trồng trọt, là chăn nuôi, là thủy sản… còn trong y học
là y học dự phòng, y học lâm sàng (chẩn đoán và điều trị) và y học phục hồi. Chính
khuôn mặt y học hôm nay đã được định hình rất nhiều bằng sự ứng dụng của lý sinh.
Lúc đầu, sự ứng dụng trong y học chỉ mang mầu sắc hoạt động thực tiễn, nhưng càng
ngày càng thể hiện những yếu tố của phương pháp, của khoa học, mang tính hệ thống.
Chẳng hạn, lúc đầu chỉ là tìm cách dùng dòng điện để chữa bệnh, dùng ánh sáng để
tăng cường và chăm sóc sức khỏe… nhưng dần dần hình thành cả một lý thuyết về vai
trò của các tác nhân vật lý đối với cơ thể sống, dựa trên những nghiên cứu rất công phu
trong phòng thí nghiệm và trong bệnh viện. Đây chính là điểm chín muồi để hình thành môn học Vậ ý
ọc. Nếu lý sinh là một môn mang đặc trưng khoa học cơ bản, thì Vậ ý
ọc đã mang dáng dấp một môn cơ sở cơ sở để hỗ trợ sự phát triển y
học theo định hướng kỹ thuật.
Y hc và vt l y hc:
Không quá chặt chẽ về mặt ngôn ngữ, chúng ta có thể hiểu y học là một ngành
khoa học và một lĩnh vực hoạt động thực tiễn có mục đích bảo vệ và tăng cường sức
khỏe con người, ngăn ngừa và chữa trị bệnh tật. Lẽ đương nhiên, theo quan điểm của
tổ chức y tế thế giới (WHO), khái niệm sức khỏe được hiểu rộng, bao gồm cả thể trạng
và tinh thần. Đây là một ngành khoa học có nội dung hết sức rộng rãi và phong phú, có
ý nghĩa rất quan trọng và sâu sắc, khiến cho quá trình đào tạo một cán bộ y học kéo dài
và đòi hỏi phải vượt qua nhiều thử thách.
Trong thời gian gần đây, có thể nêu ra một số định hướng khác nhau trong sự phát
triển của y học. Đó có thể là sự phát triển theo hướng y học cộng đồng hay theo hướng
y học phân tử, nhưng trong khuôn khổ cuốn sách này, chúng ta chỉ đề cập đến sự phát
triển theo định hướng kỹ thuật. Chúng ta dễ dàng thống nhất rằng, các cơ sở y tế hiện
nay đã trở thành nơi tập trung một hệ thống thiết bị kỹ thuật khổng lồ. Về số lượng và
chủng loại, nếu trước đây chỉ là một máy X quang tổng quát với hai kỹ thuật chiếu và
chụp, thì bây giờ đã có hàng loạt máy X quang chuyên dụng, máy cắt lớp điện toán
(CT), máy chụp mạch (trong đó có chụp mạch tim và chụp mạch xóa nền), rồi từ đó
xuất hiện cả phương pháp X quang can thiệp, nghĩa là chúng ta có cả một hệ thống thiết
bị dựa trên tia Roentghen. Bên cạnh đó là phương pháp tạo hình dựa vào tín hiệu từ
(cộng hưởng từ hạt nhân MRI), tín hiệu siêu âm hay tia bức xạ (PET, SPECT, rồi PET
CT). Có cả những chuyên ngành trong y học mà tên gọi của nó đã thể hiện
rõ mối liên hệ mật thiết với vật lý: Laser y học, Y học hạt nhân… Trong y học hạt nhân
ta thấy sự có mặt của cả máy gia tốc (gia tốc thẳng và gia tốc vòng Cyclotron). Rồi các
hệ thống chẩn đoán chức năng, các hệ thống xét nghiệm, các cơ quan hay thế (chân tay
giả, máy điếc, thị giác nhân tạo, tim nhân tạo…), các hệ thống vật lý trị liệu và luyện
tập phục hồi. Bên cạnh mặt số lượng, ta cũng nên khẳng định mặt chất lượng của hệ
thống kỹ thuật y tế. Đó là các thiết bị công nghệ cao, luôn luôn áp dụng những thành
tựu mới mẻ nhất của công nghệ hiện đại và phát triển với một tốc độ vũ bão. Máy CT
đầu tiên ra đời năm 1970, chỉ là máy dành cho chẩn đoán vùng đầu. Sau đó là CT toàn
thân, rồi CT xoắn ốc, số lớp cắt cứ tăng dần từ 2, lên 4, rồi 16, rồi 64, bây giờ đã ra đời
cả CT hai đầu bóng. Vốn ban đầu, CT được xem là hiệu quả với những tổ chức có mật
độ cao (xương), nhưng giờ đây CT có thể cho những bức hình rất tốt về mạch vành, CT
có tham vọng can thiệp sâu vào chẩn đoán ung thư ngay cả ở những tổ chức mềm… Có
được khả năng ứng dụng ấy chính vì trong CT người ta đã sử dụng những thành tựu đời
chót của điện tử, của vật lý và của tin học. Chính những máy tính hiện đại nhất luôn có
mặt trong các hệ thống thiết bị y tế.
Tác dụng của các hệ thống kỹ thuật đối với y học vô cùng to lớn. Thứ nhất, nó
tăng cường hiệu quả hoạt động của ngành y. Giờ đây, trang bị kỹ thuật đã trở thành một
tiêu chí để đánh giá trình độ của mỗi cơ sở y tế. Nét đặc trưng cơ bản là: khi có đủ kỹ
thuật, chẩn đoán và điều trị đã mang đường nét của một khoa học chính xác (chứ không
chỉ là mô tả). Trước đây, ta nói thiếu máu cơ tim, hẹp mạch vành, nhưng bây giờ ta có
ể chỉ rõ: mạch vành bị hẹp ở đâu?, hẹp bao nhiêu? (bao nhiêm mm và bao nhiêu %),
dẫn đến thiếu bao nhiêu lượng máu được cung cấp cho mô… Thứ hai, kỹ thuật y tế
còn góp phần làm thay đổi cả cấc trúc của y tế. Chẳng hạn trước đây, khi nói về tim, ta
thường nói tới tim nội, tim ngoại và tim nhi, nhưng bây giờ ta có hẳn một ngành mới là
tim mạch học can thiệp, do có ngành kỹ thuật là X quang can thiệp. Thứ ba, kỹ thuật y
tế trở thành một yếu tố mang tính chất kích cầu cho các ngành khác phát triển, trong đó
có vật lý, điện tử, quang học, tin học… Y học hạt nhân trở thành một lĩnh vực quan
trọng của vật lý hạt nhân, đặc biệt khi nói về việc sử dụng năng lượng nguyên tử vào mục đích hòa bình.
Đặc điểm phát triển kỹ thuật như vậy đương nhiên tạo ra một thách thức về mặt
khoa học, bao gồm cả nghiên cứu và đào tạo. Tại nhiều nước trên thế giới, đã từ lâu kỹ
thuật y tế trở thành một chuyên ngành trong hệ thống đào tạo y học (hay khoa học về
sức khỏe). Người bác sĩ hiện nay phải giỏi về kỹ thuật. Uy tín một cơ sở y tế hiện nay
được quyết định một phần không nhỏ ở khả năng trang bị kỹ thuật của nó. Một mặt,
trong bản thân quá trình đào tạo bác sĩ, các bài giảng về kỹ thuật y tế (chẩn đoán hình
ảnh, xét nghiệm, thăm dò chức năng…) càng chiếm một vị trí xứng đáng hơn trên cơ
sở hoàn thiện nội dung và phương pháp giảng dạy khoa học cơ bản (toán, vật lý, sinh
học, tin học). Mặt khác, ngay trong khuôn khổ trường đại học y, có những ngành đào
tạo hoàn chỉnh mới để giúp phát triển nguồn nhân lực về mặt kỹ thuật trong y tế , như
học vị tiến sĩ y học khoa học, như chứng chỉ vật lý y học, như bằng cử nhân kỹ thuật
y tế…Nghĩa là, chúng ta phải xây dựng một nền tảng khoa học vững chắc, một nguồn
nhân lực đủ khả năng để phát triển y học theo định hướng kỹ thuật. Vai trò của V 
c trong hệ thống đào tạo:
Nhìn chung, sự phát triển kỹ thuật y tế đòi hỏi một hệ thống đào tạo mới.
Thứ nhất, chúng ta cần một đội ngũ cán bộ có thể chế tạo ra thiết bị y tế. Chỉ khi
có đội ngũ đó, chúng ta mới có khả năng xây dựng ngành công nghiệp thiết bị y tế, đảm
bảo cho sự phát triển tự chủ và vững chắc. Quá trình đào tạo này thường được thực hiện
ở trường Đại học Bách khoa, tên ngành đào tạo có thể là Kỹ thuật y sinh học
(Biomedical Engineering), một tên gọi bao quát mang tính hàn lâm. Hoặc giả hiểu đơn
giản hơn, đó là ngành kỹ thuật y học hay trang thiết bị y tế.
Thứ hai, chúng ta cần một đội ngũ cán bộ có thể sử dụng, khai thác thiết bị một
cách đúng đắn và có hiệu quả. Sự khai thác đó, một mặt phục vụ trực tiếp bệnh nhân,
nhưng mặt khác cũng tạo ra cơ sở, tiền đề cho những ý tưởng mới, những mô hình mới
trong chế tạo thiết bị. Bản thân đào tạo y học sẽ phải thích ứng với nhiệm vụ này như
trình bầy ở trên. Xin lưu ý thêm một chi tiết: Hiện nay, người ta xem chăm sóc sức khỏe
đứng trên một cái kiềng ba chân: y học, dược học và kỹ thuật y tế. Chúng ta đã có Đại
học Y, Đại học Dược trong một khuôn khổ đào tạo chung của khoa học về sức khỏe,
nhưng đào tạo về kỹ thuật vẫn chưa tìm ra chỗ đứng của mình. Nếu sau khi ra trường,
bác sĩ đều có khả năng sử dụng thuốc, thì khả năng sử dụng máy móc kỹ thuật vẫn đang là thách thức.
Thứ ba, chúng ta cần một đội ngũ nhân viên để phục vụ chu đáo thiết bị y tế. Đó
là các nhân viên kỹ thuật, chăm sóc máy móc, bảo trì thiết bị, và được đào tạo nâng cấp
dần theo hướng sửa chữa nhỏ rồi sửa chữa lớn các thiết bị chuyên dụng. Đội ngũ này
được đào tạo như cán bộ kỹ thuật trung cấp hay cao đẳng là đủ. Bên cạnh đó, là đội ngũ
MTA (Trợ lý kỹ thuật y tế Medical Technical Assistant), những người chăm sóc trực
tiếp bệnh nhân ở trên các thiết bị y tế. Nhiệm vụ đào tạo này cũng do hệ thống y học
đảm trách, vì liên quan trực tiếp đến con người.
Lẽ đương nhiên, giữa các loại hình đào tạo này có biên giới rõ ràng và sự xen phủ
không tránh khỏi. Ví dụ, một nhân viên kỹ thuật thì chưa thể động chạm trực tiếp đến
bệnh nhân, do đó trong phòng X quang, bên cạnh máy CT hay MRI bao giờ cũng có
nhân viên MTA (bác sĩ ngồi buồng ngoài để điều khiển máy và đọc kết quả). Ví dụ,
một cán bộ kỹ thuật có thể làm từ lắp đặt thiết bị, hướng dẫn sử dụng thiết bị, chăm sóc
thiết bị, sửa chữa thiết bị và chế tạo thiết bị. Nhưng hệ thống đào tạo thì luôn phải đầy
đủ và hoàn chỉnh, phủ kín mọi yêu cầu về thực tiễn cả về nội dung lẫn đẳng cấp (trung
cấp, cao đẳng, đại học và sau đại học). Hình 1.1. dưới đây cho ta một cái nhìn tổng quát về vấn đề đó. ế ạ ọ ứ ụ ỹ ậ ọ ế ị ế á ả à Nguyên lý ọc cơ bả ậ ý ọ ế ị
Hình 1.1. Vấn đề đào tạo trong phát triển kỹ thuật y tế.
Trong sơ đồ đó, tất cả những lĩnh vực đào tạo đã nêu ở trên đều có thể xem là
những ngành khoa học ứng dụng. Ngành khoa học cơ bản tương ứng tạo nền cho các
lĩnh vực ứng dụng đó là ngành Vậ ý
ọc (Biomedical Physics). Cán bộ chuyên ngành Vậ ý
ọc, do đó, sẽ được đào tạo tại các khoa vật lý của trường Đại học
Tổng hợp, một hướng đi mới nhiều triển vọng cho sự phát triển của chính vật lý trong tương lai. Cơ sở Vậ ý
ọc sẽ là một môn học dành cho cả đào tạo kỹ thuật (Đại
học Bách khoa) lẫn đào tạo khai thác sử dụng (Đại học Y khoa). Cơ sở V   Nội dung:
Như đã nói ở phần đầu, Vậ ý
ọc chính là phần ứng dụng trong y học
của lý sinh. Lý sinh (Biophysics) cũng vốn có hai cách cấu tạo, cấu tạo theo kiểu sinh
vật và cấu tạo theo kiểu vật lý.
Có một số tác giả phân chia lý sinh theo trình tự cấu trúc của tổ chức sống. Theo
đó, sẽ có lý sinh phân tử, lý sinh tế bào, lý sinh các hệ cơ quan, lý sinh hệ nhiệt động,
động học các hệ sinh vật và có thể cả những vấn đề lý sinh trong sinh quyển. Phân chia
kiểu này thì có thể rõ ràng với người quen nghiên cứu các hệ sinh vật, nhưng lại khá
phức tạp nếu muốn tìm hiểu về cách sử dụng vật lý khi nghiên cứu các hệ thống sống.
Vì vậy, các nhà vật lý thiên về việc xây dựng nội dung lý sinh (nhất là các chương
trình giảng dạy) dựa trên nền tảng vốn đã được xem là kinh điển đối với vật lý đại
cương: nhiệt động học các hệ sinh vật, cơ sinh vật học, điện sinh vật, quang sinh vật,
sinh học phóng xạ… Trong các chương vừa được nêu tên, có những môn đã trở thành
những chuyên ngành lớn, chẳng hạn cơ sinh vật học (Biomechanics) và sinh học phóng
xạ (Radiobiology). Cơ sinh vật học được giảng dạy và nghiên cứu rất nhiều trong y học
thể thao nói riêng và khoa học thể thao nói chung. Sinh học phóng xạ là môn học không
thể tách rời khỏi y học hạt nhân, chuyên ngành phát triển khá vũ bão trong những năm gần đây.
Như vậy, chúng ta sẽ giảng dạy các chương về lý sinh theo quan điểm cấu trúc
vật lý. Tuy nhiên, cái đích chúng ta cần phải đi đến còn xa hơn nhiều: các hệ thống thiết
bị y tế sử dụng trong y học. Trong lâm sàng, đó là các hệ thống chẩn đoán hình ảnh :
à các thiết bị dựa trên tia Roentghen như CT và các thiết bị chụp mạch, kể
cả X quang can thiệp , siêu âm, cộng hưởng từ (MRI) cũng như các máy tạo hình khi
sử dụng tia phóng xạ (SPECT, PET) và các thiết bị kết hợp (SPECT CT). Đó
cũng là các thiết bị chẩn đoán chức năng như các máy đo điện đồ (ECG, EEG, EMG),
máy đo hô hấp. Rất quan trọng trong chẩn đoán là hệ thống xét nghiệm (sinh hóa, huyết
học, vi sinh, miễn dịch, tế bào) với các thiết bị chính là các loại kính hiển vi và các loại
máy quang phổ. Chúng ta cũng sẽ đề cập đến các thiết bị phòng mổ như X
chuyên dụng (C arm), máy gây mê giúp thở, máy cảnh giới bệnh nhân… Một nhóm
thiết bị khác là nhóm sử dụng các tác nhân vật lý trong vật lý trị liệu (điện, từ, laser,
quang, cơ , nhiệt, siêu âm) cũng như y học phục hồi (cơ quan nhân tạo, vật liệu y học…).
Chúng ta cũng quan tâm tới một số thiết bị có độ tích hợp cao (thuộc ngành tim mạch
học can thiệp, nội soi, y học hạt nhân, laser y học…) Những hệ thống thiết bị này được
bố trí như điểm kết trong từng chương, sao cho cuối cùng chúng ta có một cái nhìn khởi
đầu, nhưng mang bản chất và toàn diện về toàn bộ hệ thống thiết bị y tế. Trên cơ sở đó,
người đọc hay người học sẽ đi sâu hơn vào việc chế tạo (kỹ sư) hay ứng dụng (bác sĩ)
đối với từng chuyên khoa riêng, từng loại máy riêng. Cơ sở V   Phương pháp:
Chúng ta sẽ tìm cách sử dụng phương pháp vật lý để nghiên cứu các hệ sinh vật.
Bước đầu tiên: thử dùng các khái niệm vật lý mô tả hiện tượng sống và các đại lượng
vật lý đặc trưng cho chất sống hay quá trình sống. Từ lâu người ta đã biết nhiệt độ và
huyết áp là những đại lượng đặc trưng cho trạng thái chung của cơ thể. Bây giờ chúng
ta còn có thể biết độ nhớt của máu hay huyết thanh, mô đun đàn hồi của sợi cơ, điện
thế trên màng tế bào, điện dung của màng tế bào hay điện trở nội của hồng cầu cũng
như thế phân cực của cơ thể dưới tác dụng của điện trường một chiều… Những đại
lượng vật lý đó có thể nhận một hay nhiều giá trị, liên quan đến những trạng thái của
cơ thể sinh vật. Dưới tác dụng của tác nhân vật lý, người ta cũng có thể thay đổi các giá
trị đó. Đấy chính là một cách nói khác đi, “nói theo kiểu vật lý”, về chẩn đoán và điều
trị. “Chẩn đoán vật lý” hiệu quả ở chỗ: nó luôn luôn liên quan đến một số đo, và nhờ
thế mang tính chất của khoa học chính xác, một tiến bộ đáng kể so với khi ta chỉ dùng
phương pháp mô tả không kèm khả năng định lượng.
Trong vật lý, ta có phương pháp lý thuyết và phương pháp thực nghiệm. Phương
pháp lý thuyết sử dụng trong hệ thống sống rất nhiều (phương pháp mô hình, phương
pháp mô phỏng, phương pháp phân tích buồng…), nhưng do đặc điểm hướng về thiết
bị y tế là chính, chúng ta sẽ lưu tâm nhiều hơn đến phương pháp thực nghiệm. Chúng
ta sẽ nghiên cứu hàng loạt các phương pháp khảo sát và đo đạc vật lý để nghiên cứu hệ
thống sống mà trước hết là cơ thể người. Ví dụ phương pháp quang phổ trong phân tích
định tính và định lượng các chất sống, phương pháp dùng tia X, dùng mô men từ spin
của proton trong nguyên tử Hydro, dùng tia phóng xạ trong nhiều loại dược chất phóng
xạ khác nhau hay sóng siêu âm để chụp ảnh các cơ quan nằm sâu trong cơ thể. Chúng
ta cũng sẽ tìm hiểu phương pháp và ý nghĩa ghi đo các đại lượng điện mà điển hình là
điện tim hoặc thấy rõ khả năng sử dụng phép đo tổng trở để đánh giá mô sinh học…
Như một tất yếu, mỗi phương pháp sẽ kèm theo một hay nhiều loại thiết bị. Thiết bị y
tế trước hết là một sản phẩm vật lý.
Trong một số trường hợp, chúng ta có dịp kiểm định lại sự đúng đắn của các định
luật vật lý trong cơ thể sống. Định luật bảo toàn năng lượng luôn mang tính vạn năng,
nhưng phương thức chuyển hóa năng lượng trong cơ thể được thể hiện khác với các
máy nhiệt nhờ “bản vị năng lượng sinh học” ATP. Trong hệ tổng, vẫn luôn
tăng, nhưng ở một cơ thể sống cụ thể, do trao đổi năng lượng và vật chất với môi trường
bên ngoài , Entropy lại có thể giảm và đó chính là đặc trưng cho sự phát triển. Chính
các định luật về dòng chẩy cho phép ta khảo sát máu trong hệ mạch cũng như sự phân
huyết áp trong các đoạn mạch khác nhau. Định luật Ohm vẫn đúng khi khảo sát dòng
điện một chiều trong cơ thể sống, với một bổ chính về phân cực của tổ chức sống. Định
luật bảo toàn trong cơ học sẽ tương ứng với phương trình Hill trong quá trình co cơ.
Khả năng đáp ứng với kích thích của môi trường ngoài không có gì khác hơn là sự xuất
hiện và lan truyền điện thế hoạt động… Những trải nghiệm này không những chỉ giúp
chúng ta có một phương pháp mới trong khoa học về sự sống, mà còn cho phép chúng
ta hiểu sâu sắc hơn bản chất của sự sống. Đấy không phải là một cái gì thần bí, siêu
nhiên, mà tất cả cũng phải dựa trên những quy luật vật lý, hóa học của tự nhiên.
Chúng ta cũng sẽ ghi nhận rằng, Vậ ý
ọc chỉ là cơ sở cho kỹ thuật y
sinh học. Khi trình bầy các thiết bị y tế, một kỹ sư y sinh học sẽ đi sâu vào các vấn đề
kỹ thuật, về thiết kế, về cấu tạo, về các mạch điện…, còn một cử nhân Vậ ý
ọc lại thiên về bản chất vật lý của vấn đề cùng ý nghĩa của bản chất đó trong ứng dụng y học. Nhà Vậ ý
ọc không trực tiếp chế tạo ra các thiết bị laser, nhưng cho
biết bản chất của tia laser, vì sao laser có thể chữa bệnh ? những bệnh đó là những bệnh
gì và muốn chữa nó phải thực hiện theo quy trình nào ? Khi theo dõi liền một mạch các
vấn đề như vậy, ta sẽ thấy vai trò của các tham số vật lý đặc trưng cho tia laser, ý nghĩa
quyết định của các hiệu ứng sinh học khi tia laser tương tác với tổ chức sống , chỉ định
điều trị và phác đồ điều trị. Rõ ràng đây là phần giao của hàng loạt chuyên ngành khác
nhau: vật lý, sinh học, y học. Vậ ý
ọ là bản lề kết nối mở cánh cửa liên ngành
cho việc ứng dụng thành tựu vật lý trong y học. Thời gian đầu, người ta tìm cách đi tắt
khi nối trực tiếp vật lý vào y học, nhưng rồi thực tiễn và lý luận đã chỉ ra rằng: phải đặt
vào đường nối ấy một cái cầu sinh học, phải đi qua lý sinh. Nói cho tới bản chất, người
ta không sử dụng một máy laser hay một tia laser để chữa bệnh, mà người ta sử dụng
các hiệu ứng sinh học của tia laser để đạt tới những thay đổi trong cơ thể sống theo
mong muốn. Đối với bác sĩ, nhà Vậ ý
ọc chỉ ra cách thức ứng dụng thiết bị y
tế. Đối với nhà kỹ thuật, Vậ ý
ọc chỉ ra những tiêu chí mà thiết bị y tế cần
phải có. Mỗi môn học có vị trí xác định của mình trong tổng thể chung.
Cuối cùng, trong cuốn sách này, chúng ta chỉ bàn đến phần cơ sở, chứ chưa đào
sâu đến từng chi tiết. Cho nên, còn nhiều khía cạnh chúng ta đành dành lại cho một tài
liệu chuyên khảo sau này. Tuy nhiên, ở những lúc và những nơi cần thiết hay có thể,
chúng ta sẽ gợi ra vấn đề sâu sắc hơn, chẳng hạn khi nói về các các phương pháp kỹ
thuật hết sức khác nhau để chẩn đoán bệnh thiếu máu cơ tim.