Применение математики в хирургии

Введение

Актуальность. Хирург использует элементарную математику точно так же, как и любой другой образованный неспециалист. Однако в его профессиональной жизни большая часть знаний и навыков, на которые он опирается, имела математическое направление в своем развитии, возможно, вплетенное во вспомогательные дисциплины, такие как физика, химия, биология и биоинженерия. Клапаны и ограничения математических моделей кратко рассматриваются в общей области медицины и, в частности, в отношении хирурга. Арифметика и статистика обычно считаются наиболее полезными разделами математики. Однако приводятся примеры медицинских аспирантских работ, в которых используются другие высокоразвитые математические методы.

Именно этим и обосновывается актуальность выбранной темы.

Предметом исследования является математика в хирургии, а объектом будущие хирурги-студенты СНО ИМ. Н.И. ПИРОГОВА СИБГМУ.

Целью исследования является выявить особенности применения математики в хирургии, это достигается путем решения следующих задач:

• выявить особенности применения хирургами математики;
• проанализировать значимость математики в пластической хирургии;
• провести анкетирование, и проанализировать его результаты.

Методы исследования: проанализировать раннее опубликованные исследовательские работы по данной теме, провести опрос среди студентов хирургических специальностей.

Глава 1. Теоретические основы применения математики в хирургии

Особенности применения хирургами математики

Используют ли хирурги математику? Да, хирурги используют математику. Хирурги должны понимать основные математические функции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, чтобы добиться успеха в своей профессиональной жизни.

Любопытно, что студенты решают пойти в область биологии, потому что она якобы не требует применения математики, не принимая во внимание, что ее применение шире, чем можно себе представить. Математика везде.

Невзирая на то, что биохимия, физиология, генетика, фармакология и, прежде всего, статистика требуют достаточно строгого требования к расчетам по сравнению с биологией. Врачам приходится ежедневно обрабатывать множество цифр [1].

Хирурги используют математику, чтобы;

• Измерьте основные показатели жизнедеятельности (температуру, дыхание, кровяное давление и пульс).
• Рассчитайте вес и рост пациента.
• Рассчитать дозировку лекарства.
• Анализ лабораторных показателей в клиническом анализе.
• Рассчитать вероятную дату родов, исходя из последней менструации.
• Подсчитать количество швов.
• Расчет объемов и концентраций вещества при жидкостной реанимации.
• Биостатистика для расчета возможных: причин, последствий или рисков и эффективности лечения заболеваний.

Хирургу необходимо обрабатывать, интерпретировать, сообщать и действовать на основе числовых аспектов, чтобы принимать эффективные решения в отношении здоровья. Мало-помалу расстояние между математикой и медициной становится короче, и наступит момент, когда их уже нельзя будет разлучить.

Значимость математики в пластической хирургии

Пластические хирурги обращаются к математике, чтобы добиться прогресса в прогнозировании благоприятных косметических результатов у пациентов.

Доктор Алекс Бронштейн с факультета электротехники Тель-Авивского университета недавно представил трехмерный графический инструмент, который позволяет пластическим хирургам прогнозировать окончательные результаты своих операций.

Однако это не кажется чем-то новым, поскольку программное обеспечение для 3D-визуализации уже много лет является основным инструментом пластических хирургов.

Большая разница в этом случае заключается в том, что это программное обеспечение показывает реальный результат, который будет получен при выполнении процедуры, а не то, что обычно делается, то есть просто изменение параметров фигуры в соответствии с требованиями пациента.

Во многих случаях пациент указывает ожидаемый результат, а хирург планирует процедуру для его достижения наилучшим образом, иногда получая катастрофические результаты. Тем не менее, 3-D инструмент выглядит как решение [2].

Предоставление врачу и пациенту более реалистичного результата с хирургической точки зрения.

Тем не менее, трехмерный графический инструмент был не единственным большим достижением, позволившим нам использовать математику в косметической хирургии.

Математика в пластической хирургии убрала догадки из усилий, чтобы гарантировать, что сегменты живой ткани, выбранные для восстановления поврежденных частей тела, будут иметь достаточно крови и кислорода, чтобы пережить хирургическую трансплантацию.

Математики продемонстрировали первую в мире опубликованную математическую модель переноса тканей, использующую дифференциальные уравнения для определения того, какие из сегментов тканей, выбранных для переноса из одной части тела в другую в том же теле, полезны без потери необходимого уровня кислорода. для надлежащего ухода за трансплантированной тканью.

Наиболее распространенные пересадки тканей используются для восстановления частей тела, разрушенных раком или серьезной травмой.

Надежное математическое моделирование снабжения кровью и кислородом сегментов тканей не только снижает количество неудач в реконструктивной хирургии, но и улучшает понимание заболеваний, при которых адекватное кровоснабжение является ключевой проблемой, таких как болезни сердца, рак и инсульты.

Математика, которая нужна студентам, чтобы стать хирургами

Студенты, которые заинтересованы в том, чтобы стать хирургами, должны быть успешными в следующем списке математических предметов ниже:

Статистика

Статистика изучает методы и процедуры сбора, классификации, обобщения, выявления закономерностей и анализа данных.

В медицине роль статистики заключается в помощи в принятии решений и прогнозов.

В медицинских ситуациях, когда результаты медицинской процедуры неопределенны, статистика является важным инструментом для принятия решений на основе объективной информации, которая дает гарантию адекватного решения.

Например, предсказать, в какой популяции легче распространяться или заболевать.

Алгебра

Алгебра — это раздел математики, в котором для выполнения арифметических операций используются буквы, символы, знаки и числа. Другими словами, алгебра определяется как та, которая отвечает за изучение чисел и их свойств.

Алгебра помогает врачам понять взаимосвязь медицинских устройств, таких как кардиостимуляторы.

Кроме того, это помогает врачам понять, как различные молекулы, состоящие из химических веществ с числовыми основаниями, взаимодействуют друг с другом в организме.

Исчисление

Расчет состоит из алгоритма (набора заранее установленных инструкций), позволяющего предвидеть результат, который будет получен из определенных данных, известных заранее [3].

Другими словами, расчет — это все те операции (в основном математические), которые направлены на получение определенных данных или информации и которые требуют разработки процесса до получения этого результата.

Врачи используют исчисление во многих ситуациях, таких как:

• Исчисление может помочь врачам понять движения, которые могли нанести вред телу, а также движения суставов.
• Исчисление используется для понимания вывода закона Пуазейля, который используется для расчета скорости кровотока в артерии или вене в заданную точку и время и объема крови, протекающей через артерию.
• Это также может помочь понять химические реакции, которые происходят в организме с течением времени, а также развивающееся отношение организма к различным медицинским устройствам.
• Расчет можно использовать для определения скорости изменения скорости сокращения по отношению к нагрузке при моделировании мышечных сокращений.

Пирогов Н. И., основоположник военно–полевой хирургии, очень активно использовал статистические приемы. В далеком 1849 году он отметил, что статистические методы, приемы и закономерности играют важную роль в симптоматической диагностике, это большое приобретение для отечественной хирургии. Многие ученые того времени, с недоверием относились к статистическим приемам и методам, сейчас статистика это неотъемлемая часть медицинских исследований, которая основана на современном научном поиске достоверной и проверенной медицинской информации. А сама медицинская статистика в первую очередь направлена на вопросы повышения качества оказания медицинской помощи населению, это напрямую связано со снижением показателей заболеваемости, материнской и младенческой смертности, а также увеличение средней продолжительности жизни. Все что делается в медицинской статистике направлено на решение именно этих важных задач.

Глава 2. Практическая часть

Анкетирование, и его результаты

Для анализа темы применения математики в хирургии, мною было принято решение, провести опрос в официальной группе Вконтакте «СНО ИМ. Н.И. ПИРОГОВА СИБГМУ», чтобы выявить мнение будущих хирургов, по вопросу применения математики в хирургии.

Цель: выяснить, по мнению будущих хирургов, какую роль математика играет в хирургии.

Всего в опросе приняли участие 25 человек, студенты СНО ИМ. Н.И. ПИРОГОВА СИБГМУ.

Студентам были предложены следующие вопросы:

1. Используете ли вы в своей практике математику?

А) да;

Б) нет;

Г) не задумывался.

2. Какие математические методы вы чаще всего используете в своей практике?

А) анализ;

Б) исчисление;

В) статистика;

Г) прогнозирование.

3. Как вы считаете, смогли бы вы стать высококлассным хирургом и добиться успеха, без знаний в области математике?

А) уверен, что нет;

Б) уверен, что да;

В) не задумывался.

4. Бывало ли, что математика помогала в решении сложных вопросов во время хирургического процесса?

А) да;

Б) нет.

5. Как вы считаете, возможно ли существование хирургии без математических методов?

А) да;

Б) нет.

Рисунок 1. Используете ли вы в своей практике математику?

Таким образом, по результатам, представленным на рис. 1 было выявлено, что 84% студентом используют математику в своей хирургической практике. 16% не принимают, либо не задумываются, но нужно иметь ввиду, что это студенты и их мнение возможно поменяется.

Рисунок 2. Какие математические методы вы чаще всего используете в своей практике?

По результатам рисунка 2 можно сделать вывод, что чаще всего будущие хирурги используют исчисление, но, по моему мнению, примерно все методы используются медиками относительно равномерно.

Рисунок 3. Как вы считаете, смогли бы вы стать высококлассным хирургом и добиться успеха, без знаний в области математике?

По результатам рисунка 3 88% будущих хирургов ответили, что не смогут стать высококлассными хирургами без знаний в области математики.

Рисунок 4. Бывало ли, что математика помогала в решении сложных вопросов во время хирургического процесса?

По результатам, представленным на рисунке 4 было выявлено, что почти всем студентам математика помогла в решении сложных вопросов во время хирургического процесса, это доказывает, что математика играет огромную роль в области хирургии, и хирургия без математики существовать не может.

Рисунок 5. Как вы считаете, возможно ли существование хирургии без математических методов?

Анализ результатов

Таким образом, исследование показало, что большинство будущих хирургов используют медицину в хирургии, так же, студенты считают, что они не смогут стать высококлассными хирургами, без знаний в области математики. Будущие хирурги равномерно используют такие математические методы в области хирургии как: анализ, прогнозирование, исчисление, статистика. Так же, абсолютно все студенты считают существование хирургии без математики невозможным, отсюда следует, что хирургия без математики существовать не может.

Заключение

Подводя итог вышесказанного, можно сказать, что математическая компетентность будущего медицинского работника складывается не столько из математической подготовки, а сколько из математических знаний, которые он будет использовать в профессиональной деятельности при решении задач.

Математика фактически включена в каждую сферу жизни. Вы смотрите на любой предмет или любую специальность и находите математику в той или иной форме.

Хирурги могут использовать некоторые довольно простые математические вычисления во время операции, подсчитывая, сколько конечностей или пальцев они отрезают, сколько крови или лекарств нужно ввести, вряд ли это то, что я бы назвал продвинутой математикой. Они рассчитывают дозы лекарств на основе веса. Используют статистику для оценки рисков. И буквально сотни других рутинных вопросов зависят от вычислений.

Таким образом, исследование показало, что большинство будущих хирургов используют медицину в хирургии, так же, студенты считают, что они не смогут стать высококлассными хирургами, без знаний в области математики. Будущие хирурги равномерно используют такие математические методы в области хирургии как: анализ, прогнозирование, исчисление, статистика. Так же, абсолютно все студенты считают существование хирургии без математики невозможным, отсюда следует, что хирургия без математики существовать не может.

Список использованных источников

1. Лободюк, Е. В. Значимость математических знаний для медицинских работников / Е. В. Лободюк. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 21 (311). — С. 19-21. — URL: https://moluch.ru/archive/311/70555/ (дата обращения: 20.09.2022).
2. Сологубова Татьяна Ивановна, Кондратьева Елена Игоревна Место и роль математики в медицине // Бюллетень науки и практики. 2017. №11 (24). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mesto-i-rol-matematiki-v-meditsine (дата обращения: 20.09.2022).
3. Толковый словарь Даля. — Текст: электронный // GUFO.ME: [сайт]. — URL: https://gufo.me/dict/dal/ %D0 %BC %D0 %B0 %D1 %82 %D0 %B5 %D0 %BC %D0 %B0 %D1 %82 %D0 %B8 %D0 %BA %D0 %B0 (дата обращения: 16.09.2022).