медицинская физика что это такое
Медицинская физика что это такое
В России строится Федеральная сеть центров ядерной медицины, но для их обслуживания нужны квалифицированные специалисты. В современной диагностике и лечении онкологических и других заболеваний не обойтись без медицинских физиков.
В России зарегистрировано более 3,5 млн онкологических больных. Каждый год заболевает еще полмиллиона человек, сто тысяч из них не доживает до конца года. Такие методы лечения, как хирургия, химиотерапия, традиционная лучевая терапия, недостаточно эффективны и дороги.
Чем раньше обнаружить заболевание, тем выше шансы успешно его вылечить. Для распространения ранней диагностики нужна скрининговая программа для различных слоев населения и так называемых групп риска. Обнаружить доклинические формы злокачественных опухолей до появления опасных симптомов могут ПЭТ- и КТ-исследования, а лечить – протонная терапия и другие высокотехнологичные методы.
Россия постепенно идет по этому пути: в стране открываются новые центры ядерной медицины, в октябре Правительство России утвердило «дорожную карту» их развития (Распоряжение от 23 октября 2015 года №2144-р), в вузах готовят новых специалистов. Кто они?
Автоматизированный модуль для производства радиофармпрепаратов (фото: «ПЭТ Технолоджи»)
УЗИ (ультразвуковое исследование), МРТ (магнитно-резонансную томографию) и КТ (компьютерную томографию) используют, чтобы получить общее представление о новообразовании. ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография) – другое дело: она показывает опухоль на уровне обменных процессов и крошечные метастазы вплоть до атомов. Сегодня это обязательный этап диагностики и лечения онкологических заболеваний, самый информативный и объективный метод, применяемый уже не один десяток лет и не имеющий альтернатив.
Перед исследованием пациенту вводят радиофармпрепарат (РФП). Радионуклидные препараты накапливаются в опухолевых тканях и наглядно показывают, что происходит внутри организма, посредством ПЭТ/КТ-сканера. Чтобы выполнить такое исследование, медицинский центр должны обладать мощными сканерами и компьютерным оборудованием для диагностики. К тому же для пациента надо изготовить или доставить РФП. Для производства радиофармпрепаратов нужен циклотрон, чтобы получить изотопы, оборудование для синтеза РФП и лаборатория для контроля их качества. Другими словами, внедрение методов ядерной медицины требует строительства крупных центров и подготовки высококвалифицированных специалистов.
Протонная терапия
Протонная терапия – новый метод лучевой терапии. Разогнанные до огромной скорости протоны (положительно заряженные аналоги электронов) в два-три раза снижают лучевую нагрузку на окружающую опухоль здоровую ткань по сравнению с гамма-лучами, тем самым значительно уменьшая число побочных эффектов и осложнений.
Более того, протонный пучок можно «останавливать» в нужном месте: за границей опухоли его интенсивность резко падает, а значит, ее можно облучать большими дозами при меньшем повреждении нормальных тканей и времени облучения. Протонный луч добирается до глубоко расположенных опухолей – это особенно полезно в офтальмологии. Минус метода – дороговизна: для разгона протонов надо строить ускоритель.
Атомная медицина
Успехи атомной и ядерной физики в 60-е годы, выделение стабильных изотопов привели в медицину новые технологии. В результате исследований, проведенных в ядерных физических центрах 60-х годов, были построены мощные медицинские центры. Первый клинический центр протонной лучевой терапии появился в 1990 году в Лома Линда (Калифорния, США).
Виала с радиофармпрепаратом (фото: «ПЭТ Технолоджи»)
В СССР история протонной терапии началась в конце 60-х – начале 70-х. В Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ исследования начались в 1967 году под руководством. Сегодня в Дубне работает Медико-технический комплекс (МТК), количество его пациентов достигает 100 человек в год. В ИТЭФ с 1969 года с помощью протонного синхротрона прошли лечение больше трех тысяч человек. В Гатчине (ПИЯФ) медицинский комплекс протонной терапии работает с 1975 года.
Сегодня в России появляются специализированные медицинские центры ядерной медицины. Уже в 2017 году Федеральная сеть таких центров должна охватить 16 регионов. За последний год открыты пять центров, в которых проводят сверхточную диагностику методами ПЭТ/КТ: Липецк, Тамбов, Орел, Курск и Уфа. На очереди – ПЭТ-центр на острове Русский, отделение ПЭТ-диагностики в Брянске, затем центры в Новосибирске, Самаре, Екатеринбурге, Калуге, Оренбурге, Перми, Ижевске. В конце 2017 года откроется самый крупный в Европе высокотехнологичный центр медицинской радиологии в городе Димитровград Ульяновской области – первые пуски его ускорителя начнутся в 2016-м.
Для ПЭТ-диагностики нужны радиофармпрепараты, поэтому медицинские центры строятся неподалеку от их производства. Центры в Тамбове, Курске и Липецке работают с РФП, которые производят в в городе Елец Липецкой области.
Физики от медицины
Сегодня большинство медицинских физиков работают в сотрудничестве с онкологами и занимаются вопросами лучевой диагностики и терапии. Хотя еще во времена СССР физики-ядерщики и инженеры работали в онкологических диспансерах, а с 1993 года существует Ассоциация медицинских физиков России, официальный статус специальность «медицинский физик» получила только в 2000 году.
К 2016 году разработали программы обучения, сформулировали основные требования к профессии. Медицинский физик – это специалист с высшим образованием в области физики, математики, механики, электроники или электротехники, который работает в сотрудничестве с медиками. Соответственно, он должен разбираться не только в ядерной физике, но и в целом сплаве наук, на стыке которых работает, а главное – в медицинских приложениях своей профессии.
Медицинский физик – главный помощник врача при проведении лучевой терапии. Он должен обладать навыками работы с крайне сложным оборудованием; уметь рассчитывать дозы облучения для диагностики и лечения; обеспечивать радиационную защиту пациента, всего персонала и окружающей среды. Кроме того, он должен обладать необходимой психологической подготовкой, которая позволит работать в том числе с тяжелобольными людьми.
Куда пойти учиться
1. МГУ имени М.В. Ломоносова. Физический факультет. Кафедра медицинской физики
Первые три года студенты кроме общих курсов по физике и математике получают дополнительное образование по биофизике и основам биологии и медицины. Студенты смогут работать на установках, осваивая физические методы медицинской практики. Участие кафедры предполагается в новом Медицинском центре МГУ. Налаживаются связи кафедры с ведущими медицинскими институтами и центрами, в частности с МНИОИ им П.А. Герцена, где студенты будут проходить преддипломную практику и выполнять дипломные работы.
Форма обучения: очная
2. НИЯУ МИФИ. Факультет экспериментальной и теоретической физики. Кафедра №35 «Медицинская физика»
На кафедре студенты получат фундаментальную подготовку в области физики, теоретической физики, высшей математики, вычислительной техники, электроники и современных методов визуализации изображений. Совместно с ведущими медицинскими и научно-исследовательскими центрами страны сотрудники и студенты кафедры проводят исследования в области ЯМР-диагностики, лучевой терапии, разрабатывают аппаратуру и методики для лазерной медицинской диагностики, ведут работы по созданию отечественного позитронного томографа и современных локаторов раковых опухолей.
Форма обучения: очная. Степень: бакалавр + магистр
3. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций
Форма обучения: очная. Степень: бакалавр + магистр
4. Обнинский институт атомной энергетики (ИАТЭ), НИЯУ МИФИ. Факультет естественных наук. Кафедра радионуклидной медицины
Кафедра готовит специалистов для высокотехнологичных отраслей ядерной медицины – радиоизотопной диагностики и терапии различных заболеваний у человека.
Форма обучения: очная. Степень: бакалавр + магистр
5. Химический факультет МГУ. Кафедра радиохимии совместно с «ПЭТ-Технолоджи» и GE Healthcare
Программа повышения квалификации в области позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии. Предлагает обучение по дисциплинам «Радиохимия для сотрудников центров ПЭТ/КТ», «Радиология» и «Медицинская физика для сотрудников центров ПЭТ/КТ».
По материалам портала «Чердак: наука, технологии, будущее»
МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА
МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА — комплекс разделов прикладной физики и биофизики, в которых рассматриваются физические законы, явления, процессы и характеристики применительно к решению медицинских задач. М. ф. рассматривает принципы основных физических методов диагностики заболеваний и лечения больных, элементы устройства соответствующих приборов и аппаратов, а также вопросы устройства и эксплуатации аппаратуры — физической по конструкции и медицинской по применению, физические свойства материалов, используемых в медицине (повязок, инструментов, электродов, протезов и т. п.), и физические свойства и характеристики окружающей человека среды (влажность, давление, температура, электропроводность и др.).
М. ф. имеет общие корни с биофизикой (см.) и развитие ее было связано с развитием физиологии (см.).
Нек-рая условность содержания М. ф., нечеткость ее границ объясняется рядом причин: а) разнородностью физики и медицины как наук, что приводит к затруднению отнесения некоторых вопросов к М. ф., физике или медицине; б) нечеткостью границ между нормой и патологией; в) взаимопроникновением наук, в частности физики, биологии и химии; г) общей дифференциацией наук и дисциплин. Кроме того, по ряду вопросов М. ф. смыкается с мед. электроникой, биологической и мед. кибернетикой, мед. метеорологией, климатологией, физиотерапией, метрологией, мед. приборостроением и др.
М. ф. близко соприкасается с биофизикой систем и органов (частной биофизикой), в частности, при изучении механики опорно-двигательного аппарата и механических свойств тканей организма, действия на организм инерционных сил и ускорений, механических колебаний (в форме инфра- и ультразвука), физ. закономерностей сердечно-сосудистой системы (давление и скорость кровотока в различных ее отделах, значение эластичности сосудистых стенок, работа, совершаемая сердцем, и т. д.), физики внешнего дыхания и действия на организм повышенного п пониженного атмосферного давления, при изучении проблем энергетического баланса и физической терморегуляции организма, физических основ устройства органов зрения и слуха и т. п. Эти проблемы включают в себя как выяснение физ. основ функционирования соответствующих систем (биофизика), так и разработку физ. основ новых методов диагностики и лечения (мед. физика). Здесь можно назвать, напр., группу методов, основанных на измерении физических констант различных сред и тканей организма (вязкости, поверхностного натяжения, диэлектрической проницаемости, импеданса и др.).
М. ф. изучает принципы физических методов исследования некоторых физиологических функций организма здорового и больного человека, необходимые при его обследовании в клинике, так же как и физ. методы лечения больных. В частности, большое значение имеют диагностические методы, использующие достижения современной электроники, и их физическое обоснование. Можно выделить методы регистрации биопотенциалов различных органов (электрокардиографию, электроэнцефалографию, электромиографию и др.); методы регистрации неэлектрических величин, напр, механических параметров, характеризующих деятельность сердечно-сосудистой и других систем организма (регистрация частоты дыхания и пульса, кровяного давления, скорости и интенсивности кровотока, а также плетизмография, баллистокардиография, фонокардиография и Др.); методы передачи физиологической информации на расстояние с помощью радиоволн (радиотелеметрия); методы электродиагностики и электростимуляции нервно-мышечного аппарата и других органов; методы электротерапии (гальванизация, леч. электрофорез, аэроионотерапия, импульсные токи, токи и поля ВЧ и УВЧ, микроволны и др.), причем особое внимание уделяется рассмотрению биофиз, механизмов первичного действия физ. фактора в месте его приложения, к-рое является первым звеном сложной цепочки биофиз., хим., биохим, и физиол, процессов, обусловливающих общую реакцию организма на леч. воздействие.
Важным разделом М. ф. является разработка диагностических и леч. методов, связанных с использованием электромагнитного излучения в оптическом (ПК и УФ) и рентгеновском диапазонах, а также радиоактивного излучения. Рассматриваются свойства излучений, источники, применяемые на практике, а также биофиз, механизмы их первичного взаимодействия с тканями организма и основные принципы дозиметрии.
К М. ф. можно отнести также некоторые разделы радиобиологии, включая понятия о принципах получения, о свойствах и использовании в медицине радиоактивных изотопов, электронных и нейтронных потоков и т. д.
Вопросы М. ф. наряду с нек-рыми сведениями из физики и биофизики преподаются в мединститутах в курсе «Физика с основами высшей математики, медицинской электроники и медицинской кибернетики» на леч., педиатрических и сан.-гиг. ф-тах и в курсе «Физика с основами высшей математики и материаловедением» на стоматол, ф-тах. Однако термин «Медицинская физика» в этих курсах, как и в соответствующих учебниках, не употребляется.
За рубежом наряду с термином «медицинская физика» используют термин «физическая медицина» (physical medicine) для обозначения физических методов лечения, физиотерапии. В СССР такой термин не употребляется.
Библиография: Ливенцев H. М. Курс физики, М., 1978; Ремизов А. Н. Курс физики для медицинских институтов, М., 1976; T а р ь я н И. Физика для врачей и биологов, пер. с венгер., Будапешт, 1969; Д и м о в Г. Н. и К а р а Ь а ш e в Н. К. Медицинска физика, София, 1961; A i г d E. G. A. An introduction to medical physics, L., 1975; Cameron J. R. a. S k o f r o n i c k J. G. Medical physics, N. Y., 1978; SchoberB. LecarskA fysika, Praha, 1962; S t r o h 1 A. Precis de physique m£dicale, P., 1963.
H. М. Ливенцев, A. H. Ремизов.
1. Медицинская физика. Краткая история
1. Медицинская физика. Краткая история
Медицинская физика – это наука о системе, которая состоит из физических приборов и излучений, лечебно-диагностических аппаратов и технологий.
Цель медицинской физики – изучение этих систем профилактики и диагностики заболеваний, а также лечение больных с помощью методов и средств физики, математики и техники. Природа заболеваний и механизм выздоровления во многих случаях имеют биофизическое объяснение.
Медицинские физики непосредственно участвуют в лечебно-диагностическом процессе, совмещая физико-медицинские знания, разделяя с врачом ответственность за пациента.
Развитие медицины и физики всегда были тесно переплетены между собой. Еще в глубокой древности медицина использовала в лечебных целях физические факторы, такие как тепло, холод, звук, свет, различные механические воздействия (Гиппократ, Авиценна и др.).
Первым медицинским физиком был Леонардо да Винчи (пять столетий назад), который проводил исследования механики передвижения человеческого тела. Наиболее плодотворно медицина и физика стали взаимодействовать с конца XVIII – начала XIX вв., когда были открыты электричество и электромагнитные волны, т. е. с наступлением эры электричества.
Назовем несколько имен великих ученых, сделавших важнейшие открытия в разные эпохи.
Конец XIX – середина ХХ вв. связаны с открытием рентгеновских лучей, радиоактивности, теорий строения атома, электромагнитных излучений. Эти открытия связаны с именами В. К. Рентгена, А. Беккереля,
М. Складовской-Кюри, Д. Томсона, М. Планка, Н. Бора, А. Эйнштейна, Э. Резерфорда. Медицинская физика по-настоящему стала утверждаться как самостоятельная наука и профессия только во второй половине ХХ в. – с наступлением атомной эры. В медицине стали широко применяться радиодиагностические гамма-аппараты, электронные и протоновые ускорители, радиодиагностические гамма-камеры, рентгеновские компьютерные томографы и другие, гипертермия и магнитотерапия, лазерные, ультразвуковые и другие медико-физические технологии и приборы. Медицинская физика имеет много разделов и названий: медицинская радиационная физика, клиническая физика, онкологическая физика, терапевтическая и диагностическая физика.
Самым важным событием в области медицинского обследования можно считать создание компьютерных томографов, которые расширили исследования практически всех органов и систем человеческого организма. ОКТ были установлены в клиниках всего мира, и большое количество физиков, инженеров и врачей работало в области совершенствования техники и методов доведения ее практически до пределов возможного. Развитие радионуклидной диагностики представляет собой сочетание методов радиофармацевтики и физических методов регистрации ионизирующих излучений. Позитронная эмиссионная томография-визуализация была изобретена в 1951 г. и опубликована в работе Л. Ренна.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Краткая история квантовой физики
Краткая история квантовой физики 1858 23 апреля. В Киле (Германия) родился Макс Планк.1871 30 августа. В Брайтуотере (Новая Зеландия) родился Эрнест Резерфорд.1879 14 марта. В Ульме (Германия) родился Альберт Эйнштейн.1882 11 декабря. В Бреслау (Германия) родился Макс Борн.1885 7 октября. В
ФАРАДЕЙ И ЕГО «ИСТОРИЯ СВЕЧИ»
ФАРАДЕЙ И ЕГО «ИСТОРИЯ СВЕЧИ» «История свечи» — серия лекций, прочитанных великим английским ученым Майклом Фарадеем для юношеской аудитории. Немного об истории этой книги и ее авторе. Майкл (Михаил) Фарадей родился 22 сентября 1791 года в семье лондонского кузнеца. Его
Физика современная и физика фундаментальная
Физика современная и физика фундаментальная Прежде всего выясним суть новой физики, отличавшую ее от физики предыдущей. Ведь опыты и математика Галилея не выходили за пределы возможностей Архимеда, которого Галилей не зря называл «божественнейшим». В чем Галилей вышел
История науки
История науки Арнольд В.И. Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук. М.: Наука, 1989.Белый Ю.А. Иоганн Кеплер. 1571–1630. М.: Наука, 1971.Вавилов С.И. Дневники. 1909–1951: В 2 кн. М.: Наука, 2012.Вернадский В.И. Дневники. М.: Наука, 1999, 2001, 2006, 2008; М.: РОССПЭН, 2010.Визгин В.П. Единые теории поля в первой трети ХХ
3. Медицинская метрология и ее специфика
3. Медицинская метрология и ее специфика Технические устройства, используемые в медицине, называют обобщенным термином «медицинская техника». Большая часть медицинской техники относится к медицинской аппаратуре, которая в свою очередь подразделяется на медицинские
48. Медицинская электроника
48. Медицинская электроника Одно из распространенных применений электронных устройств связано с диагностикой и лечением заболеваний. Разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач, а
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ БАКа
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ БАКа Главным архитектором БАКа стал Лин Эванс. Я слышала одно из его выступлений в 2009 г., но встретиться с этим человеком мне довелось лишь на конференции в Калифорнии в начале января 2010 г. Момент был удачным — БАК наконец начал работать, и даже сдержанный
6. Семейная история
6. Семейная история Как только главное решение было принято, все остальное постепенно встало на свои места, если не автоматически, то с некоторым усилием с нашей стороны. Следующий год пролетел незаметно в приливе эйфории. Какие бы сомнения по поводу состояния здоровья
5. Краткая история «Краткой истории»6
5. Краткая история «Краткой истории»6 Я все еще ошеломлен тем приемом, какой получила моя книга «Краткая история времени». В течение тридцати семи недель она оставалась в списке бестселлеров «Нью-Йорк Таймс» и в течение двадцати семи недель – в списке «Санди Таймс» (в
11. Земля: история недр
11. Земля: история недр В ходе формирования Земли тяготение сортировало первичный материал в соответствии с его плотностью: более плотные составляющие опускались к центру, а менее плотные плавали сверху, образовав в итоге кору. На рис. I.8 представлена Земля в разрезе.Кора
ИСТОРИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ
ИСТОРИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ 12.2. Проект реорганизации, имевшей место в начале 1942 г., и последующая постепенная передача дела, находившегося в ведении ОСРД, Манхэттенскому Округу были описаны в главе V. Напомним, что изучение физики атомной бомбы сперва входило в обязанности
История астрономии
История астрономии 115. Кто были первые астрономы? Астрономия — самая старая из наук. Или так говорят про астрономов. Первыми астрономами были доисторические люди, задававшиеся вопросом, каковы Солнце, Луна и звезды.Ежедневное движение Солнца установило часы.
Глава 1 Краткая история относительности
Глава 1 Краткая история относительности О том, как Эйнштейн заложил основы двух фундаментальных теорий ХХ века: общей теории относительности и квантовой механики Альберт Эйнштейн, создатель специальной и общей теорий относительности, родился в 1879 г. в немецком городе