Перейти к содержанию

Медицинская физика

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис

Медицинская Физика занимается применением концепций и методов физики для профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека с конкретной целью улучшения здоровья и благополучия человека.[1] С 2008 года медицинская физика включена в категорию медицинских профессий в соответствии с Международным стандартом классификации профессий Международной организации труда.[2] С 2010 года "медицинский физик" включен в перечень квалификаций, требующих высшего образования в России. [3]

Медицинские физики встречаются в следующих направлениях медицины: радиационная онкология, диагностическая и интервенционная радиология, ядерная медицина и радиационная защита и др.[4] В клинической практике медицинский физик — это название конкретной медицинской профессии.

Университетские кафедры бывают двух типов. Первый тип в основном связан с подготовкой студентов к карьере больничного медицинского физика, а научные исследования направлены на совершенствование практики данной профессии. Второй тип (все чаще называемый «биомедицинской физикой») имеет гораздо более широкий охват и может включать исследования в любых областях применения физики к медицине, от изучения биомолекулярной структуры до микроскопии и наномедицины.

Миссия медицинской физики

Миссия включает 11 основных направлений:

  1. Решение научных проблем: комплексное решение проблем, включающее определение оптимальной производительности или оптимизации использования медицинских устройств, выявление и устранение возможных причин неправильного использования, а также подтверждение того, что предлагаемые решения восстановили работоспособность и использование устройства до приемлемого состояния. Все виды деятельности должны основываться на современных научных данных или собственных исследованиях, когда имеющихся данных недостаточно.
  2. Дозиметрические измерения: измерение доз, переносимых пациентами, добровольцами в биомедицинских исследованиях и лицами, подвергнутыми немедицинскому облучению; выбор, калибровка и обслуживание дозиметрических приборов; независимая проверка доз, связанных с количеством, предоставляемым устройствами регистрации доз; измерение доз, связанных с количеством, требуемым в качестве входных данных для устройств регистрации или оценки доз. Измерения должны основываться на современных рекомендуемых методах и протоколах. Включает дозиметрию всех физических агентов.
  3. Безопасность пациентов / управление рисками: наблюдение за медицинскими приборами и оценка клинических протоколов для обеспечения постоянной защиты пациентов, добровольцев в биомедицинских исследованиях и лиц, подвергнутых немедицинскому облучению от вредных воздействий физических агентов в соответствии с последними опубликованными доказательствами или собственными исследованиями, когда имеющихся доказательств недостаточно. Включает разработку карт оценки рисков.
  4. Профессиональная и общественная безопасность / управление рисками: Наблюдение за медицинскими приборами и оценка клинических протоколов в отношении защиты работников и общественности при воздействии на пациентов, добровольцев в биомедицинских исследованиях и лиц, подвергнутых немедицинскому воздействию. Включает разработку карт оценки рисков совместно с другими экспертами, занимающимися профессиональными / общественными рисками.
  5. Клиническое управление медицинскими устройствами: спецификация, отбор, приемочные испытания, ввод в эксплуатацию и контроль качества медицинских устройств в соответствии с последними опубликованными международными рекомендациями, а также управление и надзор за соответствующими программами. Тестирование должно проводиться на основе современных рекомендуемых методик и протоколов.
  6. Клиническое участие: проведение, участие и контроль ежедневных процедур радиационной защиты и контроля качества для обеспечения непрерывного эффективного и оптимального использования медицинских радиологических устройств, включая оптимизацию для конкретного пациента.
  7. Развитие качества и экономической эффективности услуг: руководство внедрением новых медицинских радиологических устройств в клиническую службу, внедрение новых медицинских физических услуг и участие во внедрении/разработке клинических протоколов/методов, уделяя должное внимание экономическим вопросам.
  8. Экспертная консультация: предоставление экспертных консультаций внешним клиентам (например, клиникам, не имеющим собственной экспертизы в области медицинской физики).
  9. Образование медицинских работников (в том числе обучающихся по медицинской физике: содействие качественному медицинскому профессиональному образованию через деятельность по передаче знаний, касающихся научно-технических знаний, навыков и компетенций, обеспечивающих клинически эффективное, безопасное, научно обоснованное и экономичное использование медицинских радиологических устройств). Участие в обучении студентов медицинской физики и организации программ ординатуры по медицинской физике.
  10. Оценка технологий здравоохранения: Принятие на себя ответственности за физическую оценку технологий здравоохранения, связанных с медицинскими радиологическими устройствами и /или медицинским использованием радиоактивных веществ/источников.
  11. Инновации: разработка новых или модификация существующих устройств (включая программное обеспечение) и протоколов для решения до сих пор нерешенных клинических проблем. [5] [6]

Медицинская биофизика и биомедицинская физика

В некоторых учебных заведениях есть кафедры или программы, носящие название «медицинская биофизика», «биомедицинская физика » или «прикладная физика в медицине». Как правило, они относятся к одной из двух категорий: междисциплинарные факультеты, объединяющие биофизику, радиобиологию и медицинскую физику под одной крышей; и программы бакалавриата, которые готовят студентов к дальнейшему изучению медицинской физики, биофизики, или медицина. Большинство научных концепций бионанотехнологии заимствованы из других областей. Биохимические принципы, которые используются для понимания материальных свойств биологических систем, занимают центральное место в бионанотехнологии, потому что те же самые принципы должны использоваться для создания новых технологий. Свойства материалов и приложения, изучаемые в бионанонауке, включают механические свойства (например, деформация, адгезия, разрушение), электрические/электронные (например, электромеханическая стимуляция, конденсаторы, накопление энергии/батареи), оптические (например, поглощение, люминесценция, фотохимия), тепловые (например, термомутабельность, управление температурным режимом), биологические (например, как клетки взаимодействуют с наноматериалами, молекулярные изъяны/дефекты, биосенсорика, биологические механизмы, такие как механоощущение), нанонауки о болезнях (например, генетические заболевания, рак, недостаточность органов/тканей), а также вычислительные (например, ДНК вычислительная техника) и сельское хозяйство (целевая доставка пестицидов, гормонов и удобрений.

Области специализации

Международная организация медицинской физики (IOMP) признает основные области применения и направления деятельности медицинской физики.

МРТ, визуализация композитными изображениями мультиформной глиобластомы

Физика медицинской визуализации

Физика медицинской визуализации также известна как физика диагностической и интервенционной радиологии. Клинические (как «штатные», так и «консультирующие») физики[7] обычно занимаются областями тестирования, оптимизации и обеспечения качества таких областей физики диагностической радиологии, как рентгенография, рентгеноскопия, маммография, ангиография и компьютерная томография. , а также методы неионизирующего излучения, такие как УЗИ и МРТ. Они также могут заниматься вопросами радиационной защиты, такими как дозиметрия (для персонала и пациентов). Кроме того, многие физики-визуалисты часто также связаны с системами ядерной медицины, включая однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). Иногда физики-визуалисты могут заниматься клиническими областями, но в исследовательских и учебных целях[8], например, для количественной оценки внутрисосудистого ультразвука как возможного метода визуализации конкретного сосудистого объекта.

Радиационная терапевтическая физика

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ): трехмерная визуализация метастаз опухоли в печени после внутривенной инъекции радиоизотопа 18F

Радиационная терапевтическая физика также известная у нас в стране как лучевая терапия или радиотерапия. Сфера медицины, в которой специалисты занимаются вопросами лечения онкологических заболеваний с помощью излучения, образующегося в результате радиоактивного распада. Большинство специалистов в медицинской физике, в той или иной степени, работают, именно, в этой сфере. Физики, занимающийся лучевой терапией, обычно ежедневно имеет дело с системами линейных ускорителей и установками для лечения рентгеновским излучением, а также другими методами, такими как томотерапия, гамма-нож, кибернож, протонная терапия и брахитерапия.[9][10][11] Академическаие исследования терапевтической физики могут охватывать такие области, как терапия с захватом нейтронов Бора, излучение закрытыми источниками (брахитерапия) , терапия террагерцовым излучением[12], терапия высокоинтенсивными сфокусированными ультразвуковыми пучками (в том числе литотрипсия), терапия лазерами оптического излучения[13] включая фотодинамическую терапию, ультрафиолетовое бактерицитдное облучение, и др. Также в этот список можно включить ядерную медицину в рамках лучевой терапии на основе открытых источников излучения.

Физика ядерной медицины

Ядерная медицина - это раздел медицины, который использует излучение для получения информации о функционировании конкретных органов человека или для лечения заболеваний. Можно легко визуализировать щитовидную железу, кости, сердце, печень и многие другие органы, а также выявить нарушения в их функционировании. В некоторых случаях источники излучения могут быть использованы для лечения пораженных органов или опухолей. Пять нобелевских лауреатов были тесно связаны с использованием радиоактивной диагностики в медицине. Более 10 000 больниц по всему миру используют радиоизотопы в медицине, и около 90% процедур предназначены для диагностики. Наиболее распространенным радиоизотопом, используемым в диагностике, является технеций-99m, с которым проводится около 30 миллионов процедур в год, что составляет 80% всех процедур ядерной медицины во всем мире.[14]

Радиационная гигиена, физика здоровья

Физика здоровья, термин употребляемый в англоязычном секторе, также известна как радиационная безопасность или радиационная защита. Физика здоровья - это прикладная наука изучающая вопрос защиты здоровья от радиационного излучения опираясь на законы физики. связанная с распознаванием, оценкой и контролем опасных для здоровья факторов, чтобы обеспечить безопасное использование и применение ионизирующего излучения. Специалисты в области медицинской физики способствуют совершенствованию науки и практики в области радиационной защиты и безопасности. К данному разделу относятся исследования в таких сферах как: фоновое излучение, радиационная защита, дозиметрия, физика здоровья, радиологическая защита пациентов.

В России развивалось направление "радиационная гигиена", организованы профильные НИИ, издается одноименный журнал, действуют нормы радиационной безопасности НРБ-99 [15]

Физика неионизирующего медицинского излучения

Некоторые аспекты физики неионизирующего излучения могут рассматриваться в рамках физики радиационной защиты или диагностической визуализации. Методы визуализации включают МРТ, оптическую визуализацию и ультразвуковые исследования. В соответствии с соображениями безопасности сюда включают и лазеры

Измерения в физиологии человека и физических факторов окружающей среды

Физиологические измерения также использовались для мониторинга и измерения различных физиологических параметров. Многие методы физиологических измерений неинвазивны и могут использоваться в сочетании с другими мало-инвазивными методами или в качестве альтернативы им. Методы измерения включают электрокардиографию, электроэнцефалографию, первые измерения скорости нервного импульса[16], магнитного поля одиночного нейрона [17] и пр. Ряд областей могут охватываться другими специальностями, например, медицинской инженерией или сосудистой наукой.[18]

В России разработаны нормы и контролируются параметры физических факторов среды обитания: освещенность, шум, вибрация, температура, лазерное излучение, электромагнитное поле и пр.[19]; обозначена актуальности изучения физических сигналов-носителей информации [20]

Медицинская информатика, вычислительная физика, моделирование

Модель формирования и распространения миокардиальных нервных импульсов, отраженных в электрокардиографии

Другие области, тесно связанные с медицинской физикой, включают области, связанные с медицинскими данными, информационными технологиями и информатикой в сфере медицины.

Области научных исследований и академического развития

Медицинская визуализация: излучение Черенкова от грудной клетки пациентки, подвергшейся облучению молочной железы, с использованием пучка энергии 6 МэВ от линейного ускорителя при лучевой терапии.

Неклинические физики могут сосредоточиться на вышеуказанных областях с академической и исследовательской точки зрения, их узкая специализация может также включать лазеры и ультрафиолетовые системы (такие как фотодинамическая терапия), МРТ и другие методы функциональной визуализации а также молекулярную визуализацию, электрическую импедансную томографию, диффузную оптическую визуализацию, оптическая когерентная томография, двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия, применение для медицинской визуализации излучения Черенкова[21] [22].

К 2020 году Международная инициатива по изучению мозга, его коннектома, объединяла ряд национальных мегапроектов (американская en:BRAIN Initiative, Европейский Human Brain Project, en:China Brain Project, en:Japan Brain/MINDS, en:Canadian Brain Research Strategy, en:Australian Brain Alliance, en:Korea Brain Initiative) с целями, поддерживающими взаимодействие между странами, чтобы обеспечить синергетическое взаимодействие с междисциплинарными подходами, вытекающими из последних исследований в области нейронаук и создания искусственного интеллекта [23], в том числе методом "обратной сборки".

Образование в России

Кубанский Государственный Университет

Московский Государственный Университет

Национальный Исследовательский Ядерный Университет

Санкт-Петербургский Государственный Педиатрический Медицинский Университет

Законодательные и консультативные органы

Внешние ссылки

Список литературы

↑ Показывать компактно
  1. ↑ Medical Physics - International Organization for Medical Physics (англ.) ?.
  2. ↑ Guidelines for the Certification of Clinically Qualified Medical Physicists. IAEA..
  3. ↑ Приказ Минздравсоцразвития России от 23.07.2010 N 541н (ред. от 09.04.2018) Об утверждении Единого квалификационного справочника должностей руководителей, специалистов и служащих.
  4. ↑ Черняев А. П., Наркевич Б. Я. Введение в медицинскую физику. М.: ООП физического факультета МГУ, 2019. — 81 с.
  5. ↑ Guibelalde E., Christofides S., Caruana C. J., Evans S. van der Putten W. (2012). Guidelines on the Medical Physics Expert' a project funded by the European Commission
  6. ↑ Caruana C.J., Christofides S., Hartmann G.H. (2014) European Federation of Organisations for Medical Physics (EFOMP) Policy Statement 12.1: Recommendations on Medical Physics Education and Training in Europe 2014 Physica Medica - European Journal of Medical Physics, 30:6, p598-603
  7. ↑ AAPM - What do Medical Physicists Do?. aapm.org.
  8. ↑ COMP/OCPM - What is Medical Physics?. Дата обращения: 13 ноября 2013. Архивировано 13 ноября 2013 года.
  9. ↑ (2014) «Advances in kilovoltage x-ray beam dosimetry». Physics in Medicine and Biology 59: R183–231. doi:10.1088/0031-9155/59/6/R183. PMID 24584183. Bibcode: 2014PMB....59R.183H.
  10. ↑ (2006) «Back to the future: the history and development of the clinical linear accelerator». Physics in Medicine and Biology 51 (13): R343–62. doi:10.1088/0031-9155/51/13/R20. PMID 16790912. Bibcode: 2006PMB....51R.343T.
  11. ↑ Mackie, T R (2006). «The history of tomotherapy». Physics in Medicine and Biology 51: R427–53. doi:10.1088/0031-9155/51/13/R24. PMID 16790916. Bibcode: 2006PMB....51R.427M.
  12. ↑ Механизмы влияния террагерцового излучения на клетки // Оптика и спектроскопия. — 2020. — Т. 128, № 6. — С. 852-861.
  13. ↑ Лазерная терапия в лечебно-реабилитационных и профилактических программах. — Москва, 2015.
  14. ↑ Применение изотопов в ядерной медицине. World Nuclear Association (October 2017). Дата обращения: 21 октября 2017.
  15. ↑ СанПиН 2.6.1.2523-09 "Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)"
  16. ↑ Гельмгольц, Герман Helmholtz H., in Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche Medicin. (Veit & Comp., Berlin 1850), pp. 71–73.
  17. ↑ K.Jensen K. et al. Non-invasive detection of animal nerve impulses with an atomic magnetometer operating near quantum limited sensitivity. 2016, arXiv:1601.03273
  18. ↑ Vascular science (англ.). NHS Health Careers (25 March 2015). Дата обращения: 21 октября 2017.
  19. ↑ СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания"
  20. ↑ Еремин А.Л. Информационная гигиена: современные подходы к гигиенической оценке контента и физических сигналов носителей информации. Гигиена и санитария. 2020; 99 (4): 351-355.
  21. ↑ Das, S.; Thorek, D. L. J.; Grimm, J. (2014). "Cerenkov Imaging". Emerging Applications of Molecular Imaging to Oncology. Advances in Cancer Research. Vol. 124. pp. 213–34.
  22. ↑ Jarvis, Lesley A. et al.(2014). "Cherenkov Video Imaging Allows for the First Visualization of Radiation Therapy in Real Time". International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 89 (3): 615–622.
  23. ↑ Adams A. et al. International brain initiative: An innovative framework for coordinated global brain research efforts. Neuron. 2020; 105(2): 212-216.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Медицинская_физика&oldid=19654935