Медицинская физика

Эта статья о дисциплине. О журнале см. «Медицинская физика» (журнал) .

Медицинская физика занимается применением концепций и методов физики для профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека с конкретной целью улучшения здоровья и благополучия человека. С 2008 года медицинская физика включена в профессию здравоохранения согласно Международной стандартной классификации профессий Международной организации труда .

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 конкретно медицинский работник. со специальным образованием и подготовкой в ​​области концепций и методов применения физики в медицине и компетентными для самостоятельной практики в одной или нескольких областях медицинской физики. Традиционно медицинские физики работают по следующим специальностям здравоохранения: радиационная онкология (также известная как лучевая терапия 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 методы медицинской визуализации , такие как магнитно-резонансная томография , ультразвук , компьютерная томография и рентген . Ядерная медицина будет включать позитронно-эмиссионную томографию и радионуклидную терапию. Однако медицинских физиков можно найти 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 университета 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 применения и может включать исследования в любых приложениях физики к медицине, от изучения биомолекулярной структуры до микроскопии и наномедицины.

Миссия

В отделениях медицинской физики больниц формулировка миссии медицинских физиков, принятая Европейской федерацией организаций медицинской физики (EFOMP), выглядит следующим образом:

«Медицинские физики будут способствовать поддержанию и улучшению качества, безопасности и экономической эффективности медицинских услуг посредством ориентированной на пациента деятельности, требующей экспертных действий, участия или рекомендаций относительно спецификации, выбора, приемочных испытаний, ввода в эксплуатацию, обеспечения / контроля качества и оптимизации клинических исследований. использование медицинских устройств, а также риски для пациентов и защита от связанных с ними физических агентов (например, рентгеновских лучей, электромагнитных полей, лазерного света, радионуклидов), включая предотвращение непреднамеренного или случайного воздействия, все действия будут основаны на лучших современных доказательствах или собственных научных исследованиях; исследования, когда имеющихся доказательств недостаточно. В сферу охвата входят риски для добровольцев, участвующих в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, и лиц, обеспечивающих утешение. В сферу охвата часто входят риски для работников и населения, особенно когда они влияют на риск для пациентов».

Термин «физические агенты» относится к ионизирующим и неионизирующим электромагнитным излучениям , статическим электрическим и магнитным полям , ультразвуку , лазерному свету и любому другому физическому агенту, связанному с медициной, например, рентгеновским лучам в компьютерной томографии (КТ), гамма-лучам /радионуклидам. в ядерной медицине, магнитных полях и радиочастотах в магнитно-резонансной томографии (МРТ), ультразвуке в ультразвуковой визуализации и допплеровских измерениях.

Эта миссия включает в себя следующие 11 ключевых мероприятий:

1. Служба решения научных проблем: комплексная услуга по решению проблем, включающая признание неоптимальной производительности или оптимизированного использования медицинских устройств, выявление и устранение возможных причин или неправильного использования, а также подтверждение того, что предложенные решения восстановили производительность и использование устройства до приемлемого состояния. Вся деятельность должна основываться на лучших современных научных данных или собственных исследованиях, когда имеющихся данных недостаточно.
2. Дозиметрические измерения: измерение доз, полученных пациентами, добровольцами в биомедицинских исследованиях, лицами, осуществляющими уход, утешителями и лицами, подвергшимися немедицинскому визуализирующему облучению (например, в юридических или трудовых целях); подбор, калибровка и обслуживание дозиметрического оборудования; независимая проверка дозозависимых величин, предоставляемых устройствами регистрации дозы (включая программные устройства); измерение дозозависимых величин, необходимых в качестве входных данных для устройств отчетности или оценки дозы (включая программное обеспечение). Измерения должны основываться на текущих рекомендуемых методах и протоколах. Включает дозиметрию всех физических агентов.
3. Безопасность пациентов/управление рисками (включая добровольцев, участвующих в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, лиц, обеспечивающих утешение, и лиц, подвергающихся немедицинскому воздействию изображений. Наблюдение за медицинскими устройствами и оценку клинических протоколов для обеспечения постоянной защиты пациентов, волонтеров, участвующих в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, лиц, обеспечивающих утешение) и лица, подвергшиеся немедицинскому облучению в результате вредного воздействия физических агентов в соответствии с последними опубликованными данными или собственными исследованиями, когда имеющихся данных недостаточно. Включает разработку протоколов оценки риска.
4. Профессиональная и общественная безопасность/управление рисками (когда имеется влияние на медицинское облучение или собственную безопасность). Наблюдение за медицинскими устройствами и оценка клинических протоколов в отношении защиты работников и населения при воздействии облучения на пациентов, добровольцев в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, лиц, обеспечивающих комфорт, и лиц, подвергающихся немедицинскому облучению или ответственности за собственную безопасность. Включает разработку протоколов оценки рисков совместно с другими экспертами, занимающимися профессиональными/общественными рисками.
5. Управление клиническим медицинским оборудованием: спецификация, выбор, приемочные испытания, ввод в эксплуатацию и обеспечение/контроль качества медицинского оборудования в соответствии с последними опубликованными европейскими или международными рекомендациями, а также управление и надзор за соответствующими программами. Тестирование должно основываться на текущих рекомендуемых методах и протоколах.
6. Клиническое участие: Проведение, участие и контроль ежедневных процедур радиационной защиты и контроля качества для обеспечения постоянного эффективного и оптимизированного использования медицинских радиологических устройств, включая оптимизацию для конкретного пациента.
7. Развитие качества обслуживания и экономической эффективности: руководство внедрением новых медицинских радиологических устройств в клиническую службу, внедрение новых услуг медицинской физики и участие во внедрении/разработке клинических протоколов/методов, уделяя при этом должное внимание экономическим вопросам.
8. Консультации экспертов: Предоставление экспертных консультаций сторонним клиентам (например, клиникам, не имеющим собственного опыта в области медицинской физики).
9. Обучение специалистов здравоохранения (включая стажеров медицинской физики: Содействие качественному профессиональному образованию в области здравоохранения посредством деятельности по передаче знаний, касающихся научно-технических знаний, навыков и компетенций, поддерживающих клинически эффективное, безопасное, научно обоснованное и экономичное использование медицинских радиологических устройств. Участие в обучение студентов-медиков-физиков и организация программ ординатуры по медицинской физике.
10. Оценка технологий здравоохранения (ОМТ): принятие на себя ответственности за физический компонент оценок 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.

и

В некоторых учебных заведениях есть кафедры или программы под названием «медицинская биофизика», «биомедицинская физика» или «прикладная физика в медицине». Как правило, они делятся на две категории: междисциплинарные кафедры, объединяющие биофизику , радиобиологию и медицинскую физику под одной крышей; и программы бакалавриата, которые готовят студентов к дальнейшему обучению в области медицинской физики, биофизики или медицины. Большинство научных концепций бионанотехнологии заимствованы из других областей. Биохимические принципы, которые используются для понимания материальных свойств биологических систем, занимают центральное место в бионанотехнологии, поскольку те же самые принципы должны использоваться для создания новых технологий. Свойства материалов и их применение, изучаемые в бионауке, включают механические свойства (например, деформация, адгезия, разрушение), электрические/электронные (например, электромеханическая стимуляция, конденсаторы , накопители энергии/батареи), оптические (например, поглощение, люминесценция , фотохимия ), термические (например, термомутабельность, управление температурой), биологический (например, как клетки взаимодействуют с наноматериалами, молекулярные дефекты/дефекты, биосенсорство, биологические механизмы, такие как механоощущение ), нанонаука о заболеваниях (например, генетические заболевания, рак, отказ органов/тканей), а также вычисления (например, ДНК вычислительная техника ) и сельское хозяйство (целевая доставка пестицидов, гормонов и удобрений.

Специализация

Международная организация медицинской физики (IOMP) признает основные области использования и направленности медицинской физики.

Физика

Парасагиттальная МРТ головы у пациента с доброкачественной семейной макроцефалией.

Физика медицинской визуализации также известна как физика диагностической и интервенционной радиологии.Клинические (как «штатные», так и «консультирующие») физики обычно занимаются областями тестирования, оптимизации и обеспечения качества в областях физики диагностической радиологии, таких как рентгенографический рентген , рентгеноскопия , маммография , ангиография и компьютерная томография , а также методами неионизирующего излучения, такими как ультразвук и МРТ . Они также могут заниматься вопросами радиационной защиты, такими как дозиметрия (для персонала и пациентов). Кроме того, многие физики-визуализаторы часто также занимаются системами ядерной медицины , включая однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ).Иногда физики-визуализаторы могут работать в клинических областях, но в исследовательских и учебных целях. например, количественная оценка внутрисосудистого ультразвука как возможного метода визуализации конкретного сосудистого объекта.

Радиационная терапевтическая физика

Физика лучевой терапии также известна как физика лучевой терапии или радиационной онкологии физика .Большинство медицинских физиков, работающих в настоящее время в США, Канаде и некоторых западных странах, принадлежат к этой группе. Физик лучевой терапии обычно линейных ускорителей ежедневно имеет дело с системами (Linac) и киловольтными рентгеновскими установками, а также с другими методами, такими как томотерапия , гамма-нож , кибер-нож , протонная терапия и брахитерапия . Академическая и исследовательская сторона терапевтической физики может охватывать такие области, как бор-нейтронозахватная терапия , лучевая терапия с закрытыми источниками , терагерцовое излучение , высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (включая литотрипсию ), оптического излучения лазеры , ультрафиолет и т. д., включая фотодинамическую терапию , а также ядерную терапию . медицина, включая лучевую терапию с открытыми источниками , и фотомедицина , которая представляет собой использование света для лечения и диагностики заболеваний.

Физика ядерной медицины

Ядерная медицина — это отрасль медицины, которая использует радиацию для получения информации о функционировании определенных органов человека или для лечения заболеваний. , Щитовидную железу кости , сердце , печень и многие другие органы можно легко визуализировать и выявить нарушения в их функции. В некоторых случаях источники радиации можно использовать для лечения больных органов или опухолей. Пять нобелевских лауреатов принимали непосредственное участие в использовании 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 : ежегодно проводится около 30 миллионов процедур, что составляет 80% всех процедур ядерной медицины во всем мире.

Физика здоровья

Физика здоровья также известна как радиационная безопасность или радиационная защита . Физика здоровья – прикладная физика радиационной защиты в целях здравоохранения и здравоохранения. Это наука, занимающаяся распознаванием, оценкой и контролем опасностей для здоровья, позволяющая безопасно использовать и применять ионизирующее излучение. Специалисты в области медицинской физики способствуют развитию науки и практики радиационной защиты и безопасности.

• Фоновое излучение
• Радиационная защита
• Дозиметрия
• Физика здоровья
• Радиационная защита пациентов

неионизирующего

Некоторые аспекты физики неионизирующего излучения могут рассматриваться в рамках физики радиационной защиты или диагностической визуализации. Методы визуализации включают МРТ , оптическую визуализацию и ультразвук . Соображения безопасности включают эти зоны и лазеры.

• Лазеры и применение в медицине

измерение

Физиологические измерения также использовались для мониторинга и измерения различных физиологических параметров. Многие методы физиологических измерений неинвазивны методами или в качестве альтернативы им и могут использоваться в сочетании с другими инвазивными . Методы измерения включают электрокардиографию. Многие из этих областей могут быть охвачены другими специальностями, например, медицинской инженерией или сосудистыми науками.

Медицинская информатика

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

• Информация и коммуникация в медицине
• Медицинская информатика
• Обработка изображений , отображение и визуализация
• Компьютерная диагностика
• Системы архивирования и передачи изображений (PACS)
• Стандарты: DICOM , ISO , IHE.
• Больничные информационные системы
• электронное здравоохранение
• Телемедицина
• Цифровая операционная
• Рабочий процесс , моделирование с учетом особенностей пациента
• Медицина в Интернете вещей
• Дистанционный мониторинг и уход на дому

исследований и

ЭКГ След

Неклинические физики могут или не могут сосредоточиться на вышеупомянутых областях с академической и исследовательской точки зрения, но их сфера специализации может также включать лазеры и ультрафиолетовые системы (такие как фотодинамическая терапия ), фМРТ и другие методы функциональной визуализации . такие как молекулярная визуализация , электроимпедансная томография , диффузная оптическая визуализация , оптическая когерентная томография и двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия .

Законодательные и консультативные органы

Международный

• ICRU: Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям.
• МКРЗ: Международная комиссия по радиологической защите.
• IOMP: Международная организация медицинской физики
• МАГАТЭ: Международное агентство по атомной энергии

Соединенные Штаты Америки

• NCRP: Национальный совет по радиационной защите и измерениям
• NRC: Комиссия по ядерному регулированию.
• FDA: Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов
• AAPM: Американская ассоциация физиков в медицине.

Соединенное Королевство

• ИПЕМ: Физико-технический институт в медицине
• MHRA: Агентство по регулированию лекарственных средств и товаров медицинского назначения.

Другое

• AMPI: Ассоциация медицинских физиков Индии.
• CCPM: Канадский колледж физиков в медицине.
• EFOMP: Европейская федерация организаций медицинской физики.
• ACPSEM: Австралазийский колледж ученых-физиков и инженеров в медицине

Внешние ссылки

• Кампус здоровья человека, официальный сайт Международного агентства по атомной энергии, посвященный специалистам в области радиационной медицины. Этот сайт находится под управлением Отдела здоровья человека Департамента ядерных наук и приложений.
• Австралазийский колледж ученых-физиков и инженеров в медицине (ACPSEM)
• Канадская организация медицинских физиков
• Американская ассоциация физиков в медицине
• Румынский колледж медицинских физиков
• MedicalPhysicsWeb.org от Института физики
• Портал медицинской физики АИП
• Институт физики и техники в медицине (IPEM) – Великобритания
• Европейская федерация организаций медицинской физики (EFOMP)
• Международная организация медицинской физики (IOMP)