Sách:Điện từ sinh học/Lời nói đầu
Hiện tượng điện từ sinh học là một phần của lịch sử y khoa. Tài liệu đầu tiên về hiện tượng này được xuất hiện trên các biểu tượng của người Ai Cập cổ đại khoảng 4000 năm trước công nguyên, nó được mô tả qua điện sinh học của loài cá nheo Âu. Tất nhiên, hiện tượng này cũng dựa trên lý thuyết chung về điện từ . Sự thật là cho đến giữa thế kỷ thứ XIX thì lịch sử về điện từ cũng là lịch sử về điện từ sinh học. Theo quan điểm của các nhà khoa học hiện đại, điện từ sinh học có giá trị nghiên cứu khoa học từ 200 năm trước đây nhưng những giá trị đóng góp của nó mới được thừa nhận vào giữa thế kỉ thứ 19.. Chỉ hơn 100 năm, điện từ sinh học đã thực sự mang lại những giá trị trong chẩn đoán và điều trị y học. Và như chúng ta biết rằng đây là điều kiện thực sự thuận lợi cho y học.
Trong suốt những thập kỷ qua, những tiến bộ trong các lý thuyết và công nghệ của các thiết bị điện tử hiện đại đã cải tiến đáng kể các phương pháp chẩn đoán và điều trị y tế, kết quả là, hiện tượng điện sinh học và điện từ học ngày càng trở nên quan trọng. Ngày nay, chúng ta không thể tưởng tượng được nếu một bệnh viện mà không có các máy ghi điện tim và điện não thì sẽ trở nên nguy hiểm như thế nào. Chính sự phát triển của vi điện tử đã dẫn đến sự ra đời của những thiết bị cầm tay như vậy đồng thời làm tăng khả năng chẩn đoán của các bác sĩ. Bên cạnh đó, các máy điều hòa nhịp tim đã cứu hàng triệu người dân để họ trở lại cuộc sống bình thường. Mắt khác sự phát triển của công nghệ siêu dẫn làm cho chúng ta có thể để phát hiện các trường từ sinh học yếu gây ra bởi dòng điện sinh học. Các tiến bộ mới nhất trong đo lường của dòng điện chảy qua một kênh ion đơn của màng tế bào với patch clam đã mở ra nhiều ứng dụng mới cho điện từ sinh học. Với patch clam, điện từ sinh học cũng có thể được áp dụng cho sinh học phân tử, ví dụ trong việc phát triển dược phẩm mới. Những ví dụ này minh họa rằng điện từ sinh học là một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Cuốn sách này sẽ cung cấp cho các bạn một giới thiệu ngắn để giải phẫu và sinh lý của mô excitable, và sau đó là những lý thuyết và phương trình liên quan đến hiện tượng điện sinh học và điện từ học; lý thuyết này chính là nền tảng tất cả các phương pháp thực tế. Bên cạnh đó, là sự mô tả các phương pháp đo lường hiện nay cũng như các kết quả nghiên cứu và cuối cùng là tổng kết lịch sử phát triển của chúng.
Các chương tiếp theo với những vấn đề giải phẫu và sinh lý của các cơ quan khác nhau sẽ giúp cho chúng ta nắm vững được những kiến thức cần thiết liên quan ngành y sinh. Tuy nhiên, vấn đề chúng tôi muốn giới thiệu bao gồm các mô tả về giải phẫu và sinh lý của mô thần kinh và tim mạch nói riêng để các độc giả sẽ có một bài đánh giá tổng quá nhất về cơ cấu và chức năng của các cơ quan dựa trên các mô hình điện sinh học. Bên cạnh đó, Chúng tôi cũng sẽ cung cấp cho các bạn các thuật ngữ có liên quan đến tài liệu tham khảo này.
Nhiều lý thuyết về điện từ sinh học chủ yếu là mô hình lý điện của máy phát điện sinh học, sự kích thích các mô và diễn biến của các trường điện sinh học và từ sinh học xung quanh các tuyến dẫn trong cơ thể. Bởi vì bản chất tự nhiên của các nguồn điện sinh học cũng như các tuyến dẫn dẫn đến lý thuyết và các phương pháp phân tích của điện từ sinh học rất khác với điện từ nói chung. Các phương pháp lý thuyết được trình bày ở đây dưới một cấu trúc logic. Là một phần của lý thuyết này, cách tiếp cận thuyết trường dẫn được nhấn mạnh. Bên cạnh những lợi ích của cách tiếp cận này, tài liệu cũng chỉ ra rằng thuyết trường dẫn chưa được thảo luận rộng rãi trong các ấn phẩm khác. Mặt khác thuyết trường dẫn có quan hệ đến việc phân bố độ nhạy của phép đo nguồn điện sinh học, sự phân bố năng lượng kích thích và phân bố độ nhạy các phép đo trở kháng trong các ứng dụng cả điện và từ trường. Hơn nữa, lý thuyết trường dẫn đã giải thích rõ ràng những điểm tương đồng và khác biệt giữa phương pháp điện và từ tương ứng, chúng liên quan chặt chẽ bởi phương trình Maxwell. Vì vậy, tất cả các trường của điện từ sinh học đều quan hệ chặt chẽ với nhau.
Chúng tôi hi vọng điện từ sinh học hiện nay sẽ là một ngành lý thuyết riêng. Trong các chương sau tài liệu sẽ cung cấp nhiều lý thuyết thực tể để cuốn sách có thể trở thành một tài liệu tham khảo. Các chương này cũng là một cơ hội để giới thiệu một số lịch sử có liên quan. Đặc biệt, chúng tôi muốn trình bày các lý thuyết và ứng dụng của điện sinh học song song với từ sinh học để chứng minh rằng chúng là một cặp không thể tách rời. Và điều này cũng cho chúng tôi một cơ hội giới thiệu các yếu tố lịch sử có liên quan để người đọc có thể nhận ra các phương pháp nghiên cứu hiện đại đó là dựa vào lý thuyết cũ và các phương pháp đương thời đã phát triển nhiều năm trước. Trong các chương sau, chúng tối sẽ giới hạn ý chính để độc giả có thể tìm thấy cái nhìn khái quát nhất (ứng dụng). Mặc dù hết sức ngắn gọn, nhưng các ứng dụng này sẽ giúp làm rõ và tăng cường sự hiểu biết của người đọc thông qua các quy tắc tắc cơ bản. Hiện nay, dù các phương pháp đo lường đã trở nên tốt hơn và chắc chắn sẽ được phát triển trong tương lai, thì chắc chắn người ta cũng sẽ dựa trên lý thuyết và phương trình toán học được đưa ra trong cuốn sách này, vì thế, chúng tôi tin rằng cơ sở ‘chân lý “của mình sẽ vẫn có liên quan.
Cuốn sách này dành cho bạn đọc đã có một nền tảng vật lý, toán học cơ bản hoặc kỹ sư năm thứ hai hoặc thứ ba đại học. Độc giả sẽ thấy rằng một số chương đòi hỏi phải có nền tảng vững chắc trong vật lý và toán học để có thể hiểu rõ vấn đề nhưng hầu hết cũng có thể được hiểu với một nền tảng cở bản vững chắc.
Những ý tưởng cho việc viết cuốn sách này đến từ tiến sĩ Jaakko Malmivuo. Hầu hết nó dựa trên các bài giảng mà ông đã được học từ Viện Ragnar Granit (trước đây là Học viện Kỹ thuật y sinh) của Đại học Công nghệ Tampere và tại Đại học Công nghệ Helsinki ở Phần Lan. Ông cũng đã giảng về điện từ sinh học như là một giáo sư thỉnh giảng tại trường Đại học Kỹ thuật Berlin, tại Đại học Dalhousie ở Halifax, và tại Đại học Sophia ở Tokyo, và đã tiến hành nhiều khóa học quốc tế. Tất cả các minh họa được vẽ bởi một máy tính sử dụng chương trình đồ họa CorelDRAW!. Các tính toán của các đường cong và các lĩnh vực đã được thực hiện với MathCad và dữ liệu chính xác đã được chuyển giao để minh họa.
Chúng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới những đóng góp phê bình có giá trị của tiến sĩ Milan Horáek tại đại học Dalhousie, tiến sĩ David Geselowitz tại đại học bang Pennsylvania. Xin cảm ơn những đóng góp của Sir Alan Hodgkin and Sir Andrew Huxley trong chương 4 về những bình luận chi tiết và những mẫu mô phỏng của họ về màng Hodgkin-Huxley. Chúng tôi cũng xin cảm ơn các nhân viên của nhà sản xuất đại học Oxford đặc biệt là Jeffrey House, Dolores Oetting, Edith Barry, Roaalind Corman, and Alasdair Ritchie. Dr. Ritchie carefully đã đọc và đóng góp những lời nhận xét quý giá để nâng cao giá trị của tài liệu. Xin cảm ơn bà Tarja Erälaukko and Soile Lönnqvist tại viện Ragnar Granit đã trợ giúo chúng tôi trong việc biên tập cũng như trong việc chuẩn bị bản thảo và các minh họa. Bên cạnh đó, chúng tôi đánh giá cao công việc của các sinh viên và các cộng sự đã có những ý kiến đóng góp cho bản thảo này trước đây. Chúng tôi xin cảm ơn sự động viên và ủng hộ của vợ chúng tôi, Kirsti và Vivian.
Cuối cùng, chúng tôi xin chân thành cảm ơn những hỗ trợ tài chính từ Viện hàn lâm cũng như từ Bộ giáo dục Phần Lan.
Chúng tôi hy vọng rằng, quyển sách sẽ làm tăng thêm sự quan tâm của bạn đọc về điện từ sinh học và cung cấp nền tảng cho phép họ nghiên cứu sâu hơn và ứng dụng thực tế trong lĩnh vực này. Chúng tôi cũng hy vọng quyển sách này sẽ tạo thuân lợi cho sự phát triển của chẩn đoán và điều trị y học hiện đại.
| trang trước | Lời nói đầu | Trang tiếp |
