Медицинская физика [1] занимается применением концепций и методов физики для профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека с конкретной целью улучшения здоровья и благополучия человека. [2] С 2008 года медицинская физика включена в профессию в области здравоохранения в соответствии с Международной стандартной классификацией занятий Международной организации труда . [3]
Хотя медицинскую физику иногда также называют биомедицинской физикой , медицинской биофизикой , прикладной физикой в медицине , приложениями физики в медицинской науке , радиологической физикой или больничной радиофизикой , « медицинский физик » — это специально обученный специалист в области здравоохранения [4] со специальным образованием и подготовкой по концепциям и методам применения физики в медицине, а также компетентный для самостоятельной практики в одной или нескольких подобластях медицинской физики. [5] Традиционно медицинские физики работают в следующих медицинских специальностях: радиационная онкология (также известная как радиотерапия или лучевая терапия), диагностическая и интервенционная радиология (также известная как медицинская визуализация), ядерная медицина и радиационная защита . Медицинская физика лучевой терапии может включать в себя такие работы, как дозиметрия , обеспечение качества линейного ускорителя и брахитерапия . Медицинская физика диагностической и интервенционной радиологии включает в себя такие методы медицинской визуализации, как магнитно-резонансная томография , ультразвук , компьютерная томография и рентген . Ядерная медицина будет включать в себя позитронно-эмиссионную томографию и радионуклидную терапию. Однако медицинских физиков можно встретить во многих других областях, таких как физиологический мониторинг, аудиология, неврология, нейрофизиология, кардиология и другие.
Кафедры медицинской физики можно найти в таких учреждениях, как университеты, больницы и лаборатории. Кафедры университетов бывают двух типов. Первый тип в основном занимается подготовкой студентов к карьере медицинского физика в больнице, а исследования направлены на улучшение практики профессии. Второй тип (все чаще называемый «биомедицинской физикой») имеет гораздо более широкую сферу деятельности и может включать исследования в любых приложениях физики к медицине от изучения биомолекулярной структуры до микроскопии и наномедицины.
В отделениях медицинской физики больниц миссия медицинских физиков, принятая Европейской федерацией организаций медицинской физики (EFOMP), выглядит следующим образом: [6] [7]
«Медицинские физики будут способствовать поддержанию и повышению качества, безопасности и экономической эффективности медицинских услуг посредством ориентированных на пациента мероприятий, требующих экспертных действий, участия или консультаций относительно спецификации, выбора, приемочных испытаний, ввода в эксплуатацию, обеспечения/контроля качества и оптимизированного клинического использования медицинских устройств, а также относительно рисков для пациентов и защиты от сопутствующих физических факторов (например, рентгеновских лучей, электромагнитных полей, лазерного света, радионуклидов), включая предотвращение непреднамеренного или случайного воздействия; все мероприятия будут основываться на текущих лучших доказательствах или собственных научных исследованиях, когда имеющихся доказательств недостаточно. Область действия включает риски для волонтеров в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход и утешение. Область действия часто включает риски для работников и общественности, особенно когда они влияют на риск для пациента»
Термин «физические агенты» относится к ионизирующим и неионизирующим электромагнитным излучениям , статическим электрическим и магнитным полям , ультразвуку , лазерному свету и любым другим физическим агентам, связанным с медициной, например, рентгеновским лучам в компьютерной томографии (КТ), гамма-лучам /радионуклидам в ядерной медицине, магнитным полям и радиочастотам в магнитно-резонансной томографии (МРТ), ультразвуку в ультразвуковой визуализации и допплеровским измерениям.
Эта миссия включает в себя следующие 11 ключевых мероприятий:
В некоторых учебных заведениях есть кафедры или программы с названием «медицинская биофизика» или «биомедицинская физика» или «прикладная физика в медицине». Как правило, они попадают в одну из двух категорий: междисциплинарные кафедры, которые объединяют биофизику , радиобиологию и медицинскую физику под одной крышей; [8] [9] [10] и программы бакалавриата, которые готовят студентов к дальнейшему изучению медицинской физики, биофизики или медицины. [11] [12] Большинство научных концепций в бионанотехнологии заимствованы из других областей. Биохимические принципы, которые используются для понимания материальных свойств биологических систем, являются центральными в бионанотехнологии, поскольку эти же принципы должны использоваться для создания новых технологий. Свойства материалов и области применения, изучаемые в бионанонауке, включают механические свойства (например, деформация, адгезия, разрушение), электрические/электронные свойства (например, электромеханическая стимуляция, конденсаторы , накопители энергии/батареи), оптические (например, поглощение, люминесценция , фотохимия ), термические (например, термомутабильность, терморегулирование), биологические (например, как клетки взаимодействуют с наноматериалами, молекулярные изъяны/дефекты, биосенсорика, биологические механизмы, такие как механосенсорика ), нанонауку о болезнях (например, генетические заболевания, рак, отказ органов/тканей), а также вычисления (например, ДНК-вычисления ) и сельское хозяйство (целевая доставка пестицидов, гормонов и удобрений. [13] [14] [15] [16]
Международная организация медицинской физики (IOMP) признает основные сферы применения и направления деятельности медицинской физики. [17] [18]
.gif/1280px-Parasagittal_MRI_of_human_head_in_patient_with_benign_familial_macrocephaly_prior_to_brain_injury_(ANIMATED).gif)
Медицинская физика визуализации также известна как диагностическая и интервенционная радиологическая физика. Клинические физики (как «внутренние», так и «консультирующие») [19] обычно занимаются областями тестирования, оптимизации и обеспечения качества диагностической радиологической физики, таких как рентгенография , флюороскопия , маммография , ангиография и компьютерная томография , а также неионизирующими методами излучения, такими как ультразвук и МРТ . Они также могут заниматься вопросами радиационной защиты, такими как дозиметрия (для персонала и пациентов). Кроме того, многие физики визуализации часто также связаны с системами ядерной медицины , включая однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). Иногда физики визуализации могут заниматься клиническими областями, но в исследовательских и учебных целях, [20] такими как количественная оценка внутрисосудистого ультразвука как возможного метода визуализации определенного сосудистого объекта.
Физика лучевой терапии также известна как физика радиотерапии или физика радиационной онкологии . Большинство медицинских физиков, работающих в настоящее время в США, Канаде и некоторых западных странах, относятся к этой группе. Физик лучевой терапии обычно ежедневно имеет дело с системами линейных ускорителей (Linac) и рентгеновскими установками киловольтного излучения, а также с другими методами, такими как томотерапия , гамма-нож , кибернож , протонная терапия и брахитерапия . [21] [22] [23] Академическая и исследовательская сторона терапевтической физики может охватывать такие области, как бор-нейтронозахватная терапия , радиотерапия с закрытым источником , терагерцовое излучение , высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (включая литотрипсию ), оптические лазеры , ультрафиолет и т. д., включая фотодинамическую терапию , а также ядерную медицину , включая радиотерапию с открытым источником и фотомедицину , которая представляет собой использование света для лечения и диагностики заболеваний.
Ядерная медицина — это отрасль медицины, которая использует излучение для получения информации о функционировании конкретных органов человека или для лечения заболеваний. Щитовидная железа , кости , сердце , печень и многие другие органы могут быть легко визуализированы, а нарушения в их работе могут быть выявлены. В некоторых случаях источники излучения могут быть использованы для лечения больных органов или опухолей. Пять лауреатов Нобелевской премии были тесно связаны с использованием радиоактивных индикаторов 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 примерно 30 миллионами процедур в год, что составляет 80% всех процедур ядерной медицины во всем мире. [24]
Физика здоровья также известна как радиационная безопасность или радиационная защита . Физика здоровья — это прикладная физика радиационной защиты для целей здравоохранения и ухода за здоровьем. Это наука, занимающаяся распознаванием, оценкой и контролем опасностей для здоровья, чтобы обеспечить безопасное использование и применение ионизирующего излучения. Специалисты по физике здоровья способствуют совершенству в науке и практике радиационной защиты и безопасности.
Некоторые аспекты физики неионизирующего излучения могут рассматриваться в рамках радиационной защиты или физики диагностической визуализации. Методы визуализации включают МРТ , оптическую визуализацию и ультразвук . Соображения безопасности включают эти области и лазеры
Физиологические измерения также использовались для мониторинга и измерения различных физиологических параметров. Многие методы физиологических измерений являются неинвазивными и могут использоваться в сочетании с другими инвазивными методами или в качестве альтернативы им. Методы измерения включают электрокардиографию. Многие из этих областей могут охватываться другими специальностями, например, медицинской инженерией или сосудистой наукой. [25]
Другие тесно связанные с медицинской физикой области включают области, занимающиеся медицинскими данными, информационными технологиями и компьютерной наукой для медицины.
Неклинические физики могут фокусироваться или не фокусироваться на вышеуказанных областях с академической и исследовательской точки зрения, но сфера их специализации может также охватывать лазеры и ультрафиолетовые системы (например, фотодинамическую терапию ), фМРТ и другие методы функциональной визуализации , а также молекулярную визуализацию , электроимпедансную томографию , диффузную оптическую визуализацию , оптическую когерентную томографию и двухэнергетическую рентгеновскую абсорбциометрию .
