TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC VOÕ TRÖÔØNG TOAÛN
KHOA DƯỢC

BÀI GIẢNG MÔN HỌC
LÝ SINH
Đơn vị biên soạn:
KHOA DƯỢC
XÁC NHẬN BCN KHOA DƯỢC
Hậu Giang – Năm 2018
Chương 11: CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC.106
11.1. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động học và ứng dụng trong y học................106
11.2. Nguyên lý thứ hai nhiệt động học và ứng dụng trong y học............108
Chương 12: VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT TRONG CƠ THỂ SINH VẬT ...........113
12.1. Các hiện tượng vận chuyển vật chất cơ bản trong cơ thể sinh vật.........113
12.2. Sự vận chuyển của vật chất qua màng tế bào .......................................121
Chương 13: LÝ SINH TUẦN HOÀN VÀ LÝ SINH HÔ HẤP.............................134
13.1. Lý sinh tuần hoàn...................................................................................134
13.2. Lý sinh hô hấp........................................................................................146
Chương 14: ỨNG DỤNG CỦA SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM TRONG Y HỌC.....154
14.1. Ứng dụng của sóng âm...........................................................................154
14.2. Ứng dụng của siêu âm............................................................................162
Chương 15: CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TRÊN CƠ THỂ SỐNG .........................168
15.1. Hiện tượng điện sinh vật - cơ chế phát sinh và lan truyền...................168
15.2. Cơ chế dẫn truyền sóng hưng phấn từ thần kinh đến cơ........................175
15.3. Tác dụng của dòng điện lên cơ thể và ứng dụng trong điều trị......................184
Chương 16: QUANG SINH HỌC ..........................................................................189
16.1. Cơ chế hấp thụ ánh sáng và phát sáng ...................................................189
16.2. Tác dụng của ánh sáng lên cơ thể sống..................................................199
16.3. Mắt và dụng cụ bổ trợ............................................................................203
16.4. Laser và ứng dụng trong y học...............................................................216
Chương 17: Y HỌC PHÓNG XẠ VÀ HẠT NHÂN..............................................226
17.1. Tia phóng xạ...........................................................................................226
17.2. Tác dụng sinh học của bức xạ ion hoá......................................................234
17.3. Ứng dụng của tia phóng xạ trong y học và an toàn phóng xạ................237
Chương 18: BỨC XẠ RƠNGHEN (TIA X) VÀ ỨNG DỤNG .............................243
18.1. Hiện tượng bức xạ tia x và ứng dụng trong y học..................................243
18.2. Kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính và ứng dụng.............................................248
Chương 19: PHƯƠNG PHÁP CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN........................253
19.1. C¬ së vËt lý cña ph−¬ng ph¸p céng h−ëng tõ h¹t nh©n..........................253
19.2. Chôp ¶nh c¾t líp céng h−ëng tõ h¹t nh©n..............................................259
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................264
MỤC LỤC
106
Chương 11
CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC
11.1. NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ ỨNG DỤNG
TRONG Y HỌC
11.1.1. Hệ nhiệt động (Hệ thống nhiệt động)
Mọi tập hợp các vật được xác định hoàn toàn bởi một số các thông số vĩ mô
độc lập với nhau, được gọi là hệ vĩ mô hay hệ nhiệt động (gọi tắt là hệ). Tất cả các
vật ở bên ngoài hệ được gọi là môi trường.
Mọi hệ có thể được chia làm hai loại: Hệ cô lập và hệ không cô lập. Hệ cô
lập là hệ không trao đổi vật chất với môi trường bên ngoài. Hệ không cô lập gồm hệ
kín và hệ mở.
- Hệ kín là hệ không trao đổi vật chất, nhưng có trao đổi với môi trường
bên ngoài.
- Hệ mở là hệ trao đổi cả vật chất và năng lượng với môi trường bên ngoài.
Hệ sinh vật là một hệ mở vì nó luôn luôn trao đổi vật chất và năng lượng với
môi trường xung quanh. Tuy nhiên, hệ sinh vật khác với hệ mở khác ở ba điểm.
- Cơ thể sinh vật là dạng tồn tại đặc biệt của protit và các chất khác tạo thành
cơ thể.
- Cơ thể có khả năng tự tái tạo
- Cơ thể có khả năng tự phát triển
11.1.2. Nguyên lý thứ nhất nhiệt động học
Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng ta có: “Năng lượng không
tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi mà nó chỉ biến đổi từ dạng này sang
dạng khác”.
Năng lượng của hệ bao gồm động năng, thế năng và nội năng của hệ.
W = Wd + Wt + U (11.1)
Trong đó:
Động năng (Wd) là phần năng lượng ứng với chuyển động có hướng của cả hệ.
Thế năng (Wt) ứng với phần năng lượng tương tác của hệ trong trường lực.
107
Nội năng (U) là năng lượng bên trong của hệ bao gồm động năng và thế năng
của các phân tử, nguyên tử, điện tử trong nguyên tử và cả phần năng lượng trong
hạt nhân của nguyên tử. Nội năng là một hàm trạng thái tại các trạng thái khác nhau
thì có những giá trị khác nhau.
* Phát biểu nguyên lý 1
Độ biến thiên năng lượng toàn phần ΔW của hệ trong một quá trình biến đổi
có giá trị bằng tổng công A và nhiệt lượng Q mà hệ nhận được trong quá trình biến
đổi đó.
Biểu thức: ΔW = A + Q (11.2)
Theo định luật bảo toàn cơ năng của hệ Wd + Wt = const nên ΔW = ΔU do đó ΔU
= A + Q.
Phát biểu nguyên lý một cách khác ta có độ biến thiên nội năng của hệ có giá
trị bằng công và nhiệt mà hệ nhận được trong quá trình biến đổi đó.
Hệ quả: Nếu ký hiệu A, Q là công và nhiệt mà hệ nhận được, thì ký hiệu A’,
Q’ là công và nhiệt mà hệ sinh ra. A’ = -A; Q’ = -Q dẫn đến ΔU = A + Q suy ra Q =
ΔU + A’.
Vậy nhiệt truyền cho hệ trong một quá trình có giá trị bằng độ biến thiên nội năng
của hệ và công do hệ sinh ra trong quá trình đó.
Trong hệ cô lập: A = Q = 0 → ΔU = 0 → U = const. Ta nói nội năng của hệ cô
lập được bảo toàn.
Nếu Q = 0 → A = - ΔU. Nghĩa là nếu không cung cấp nhiệt cho hệ, mà hệ
muốn sinh công thì nội năng của hệ phải giảm.
11.1.3. Áp dụng nguyên lý thứ nhất cho hệ thống sống
Hoạt động sinh công của cơ thể khác với các máy nhiệt thông thường, nó được
sinh ra do sự thay đổi của hệ thống sống nhờ các quá trình sinh hóa trong cơ thể.
Tính chất sinh nhiệt là tính chất tổng quát của hệ thống sống, nó đặc trưng cho
các tế bào đang có chuyển hóa cơ bản. Những chức năng sinh lý bất kỳ cũng kéo
theo sự sinh nhiệt. Nguồn gốc nhiệt lượng cung cấp cho người là thức ăn. Thức ăn
do cơ thể sử dụng thông qua quá trình đồng hóa để cải tạo các tổ chức tạo thành
chất dự trữ vật chất, năng lượng trong cơ thể, phát sinh nhiệt để duy trì nhiệt độ của
108
cơ thể chống lại sự mất nhiệt và môi trường xung quanh và dùng để sinh công trong
các hoạt động sống.
Nguyên lý 1 áp dụng trong hệ thống sống có thể viết dưới dạng sau:
ΔQ = ΔE + ΔA + ΔM (11.3)
Trong đó: ΔQ là nhiệt lương sinh ra trong quá trình đồng hóa thức ăn
ΔE là năng lượng mất do môi trường xung quanh
ΔA là công mà cơ thể thực hiện
ΔM là năng lượng dự trữ
Đây là phương trình cơ bản của quá trình cân bằng nhiệt đối với cơ thể người.
Người ta thấy rằng năng lượng do thức ăn cung cấp bằng năng lượng tỏa ra.
Nhiệt lượng được sinh ra ở cơ thể được chia làm hai loại: năng lượng sơ cấp
và nhiệt lượng thứ cấp.
Nhiệt lượng sơ cấp xuất hiện do kết quả phân tán năng lượng nhiệt trong quá
trình trao đổi vật chất bởi những phản ứng hóa sinh (xảy ra không thuận nghịch).
Nhiệt lượng này tỏa ra sau khi cơ thể hấp thu thức ăn vào oxy.
Nhiệt lượng thứ cấp xuất hiện trong quá trình oxy hóa thức ăn được dự trữ
trong các liên kết giàu năng lượng (ATP). Khi các liên kết này đứt, chúng giải
phóng năng lượng để thực hiện một công nào đó và cuối cùng biến thành nhiệt.
Nhiệt lượng tỏa ra khi đứt các liên kết giàu năng lượng dự trữ trong cơ thể để điều
hòa các hoạt động chủ động của cơ thể được quy ước là nhiệt thứ cấp.
Đối với cơ thể sống bình thường: lượng năng lượng dự trữ vào cơ thể khoảng
50%. Khi bệnh lý thì lượng năng lượng này giảm xuống. Phần năng lượng do cơ thể
tỏa ra ở dạng nhiệt lượng sơ cấp sẽ chiếm phần lớn. Tỷ lệ trên phụ thuộc vào tỷ lệ
cường độ tỏa nhiệt và cường độ sinh nhiệt. Đối với động vật máu nóng khi nhiệt độ
môi trường thấp hơn thân nhiệt, thì nhiệt tỏa ra môi trường, để cân bằng nhiệt của
cơ thể thì phải sinh nhiệt. Nhiệt lượng này là nhiệt lượng loại hai sản ra do co cơ
hoặc do tiêu dần năng lượng dự trữ của cơ thể (tiêu mỡ như động vật ngủ đông).
11.2. NGUYÊN LÝ THỨ HAI NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ ỨNG DỤNG
TRONG Y HỌC
11.2.1. Nguyên lý thứ hai nhiệt động học và sự dịch chuyển Entropi trong hệ
thống sống