Медицинская физика
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 здравоохранения согласно Международной стандартной классификации профессий 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 конкретно медицинский работник. [4] 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. [5] 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 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 физиков медицинских
В отделениях медицинской физики больниц формулировка миссии медицинских физиков, принятая Европейской федерацией организаций медицинской физики (EFOMP), выглядит следующим образом: [6] [7]
«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:
- 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.
- 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.
- Безопасность пациентов/управление рисками (включая добровольцев, участвующих в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, лиц, обеспечивающих утешение, и лиц, подвергающихся воздействию немедицинских 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 воздействию изображений в результате вредного воздействия физических агентов в соответствии с последними опубликованными данными или собственными исследованиями, когда имеющихся данных недостаточно. Включает разработку протоколов оценки риска.
- 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 утешение, и лиц, подвергающихся немедицинскому облучению или ответственности за собственную безопасность. Включает разработку протоколов оценки рисков совместно с другими экспертами, занимающимися профессиональными/общественными рисками.
- 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.
- 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.
- 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.
- Консультации экспертов: Предоставление экспертных консультаций сторонним клиентам (например, клиникам, не имеющим собственного опыта в области медицинской физики).
- Обучение медицинских работников (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.
- 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.
- Инновации: Разработка новых или модификация существующих устройств (включая программное обеспечение) и протоколов для решения до сих пор нерешенных клинических проблем.
биофизика и биомедицинская физика Медицинская
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; [8] [9] [10] и программы бакалавриата, которые готовят студентов к дальнейшему обучению в области медицинской физики, биофизики или медицины. [11] [12] 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. [13] [14] [15] [16]
Специализация [ править ]
Международная организация медицинской физики (IOMP) признает основные области использования и направленности медицинской физики. [17] [18]
медицинских Физика изображений
.gif)
Физика медицинской визуализации также известна как физика диагностической и интервенционной радиологии. Клинические (как «штатные», так и «консультирующие») физики [19] 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. [20] например, количественная оценка внутрисосудистого ультразвука как возможного метода визуализации конкретного сосудистого объекта.
Радиационная терапевтическая физика [ править ]
Физика лучевой терапии также известна как физика лучевой терапии или физика радиационной онкологии . Большинство медицинских физиков, работающих в настоящее время в США, Канаде и некоторых западных странах, принадлежат к этой группе. Физик лучевой терапии обычно ежедневно имеет дело с системами линейных ускорителей (Linac) и киловольтными рентгеновскими установками, а также с другими методами, такими как томотерапия , гамма-нож , кибер-нож , протонная терапия и брахитерапия . [21] [22] [23] 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 [ править ]
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. [24]
Физика здоровья [ править ]
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.
неионизирующего излучения Физика медицинского
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 области и лазеры.
Физиологическое 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. [25]
информатика и физика Медицинская вычислительная
Другие тесно связанные с медицинской физикой области 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 [ нужна цитата ]
- Дистанционный мониторинг и уход на дому
Области исследований разработок и академических
Неклинические физики могут сосредоточиться или не 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 [ править ]
Международный [ править ]
- 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 [ править ]
- 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 [ править ]
- ИПЕМ: Физико-технический институт в медицине
- MHRA: Агентство по регулированию лекарственных средств и товаров медицинского назначения.
Другое [ править ]
- 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
Ссылки [ править ]
- ^ «Медицинская физика штата Нью-Йорк» . www.op.nysed.gov . Архивировано из оригинала 3 июня 2012 г. Проверено 3 февраля 2022 г.
- ^ «Медицинская физика – Международная организация медицинской физики» . 27 марта 2018 г.
- ^ Руководство по сертификации медицинских физиков клинической квалификации . МАГАТЭ. Ссылка: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/TCS-71web.pdf.
- ^ «МАГАТЭ выпускает руководство по содействию признанию медицинских физиков в качестве специалистов здравоохранения» . 15 февраля 2021 г.
- ^ Нормы безопасности МАГАТЭ: Общие требования безопасности, Часть 3: Радиационная защита и Безопасность источников излучения: Международные основные нормы безопасности . МАГАТЭ. 2014. Ссылка: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1578_web-57265295.pdf .
- ^ Гибелальде Э., Кристофидес С., Каруана С.Дж., Эванс С. ван дер Путтен В. (2012). Руководство для эксперта по медицинской физике», проект, финансируемый Европейской комиссией.
- ^ Каруана К.Дж., Кристофидес С., Хартманн Г.Х. (2014) Политическое заявление 12.1 Европейской федерации организаций медицинской физики (EFOMP): Рекомендации по образованию и обучению в области медицинской физики в Европе, 2014 Physica Medica - Европейский журнал медицинской физики, 30:6, стр598-603
- ^ «Кафедра медицинской биофизики» . utoronto.ca .
- ^ «Медицинская биофизика – Западный университет» . uwo.ca. Архивировано из оригинала 3 июля 2013 г.
- ^ Программа выпускников Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе по биомедицинской физике
- ^ "Добро пожаловать" . Уэйн.edu . Архивировано из оригинала 12 августа 2013 г. Проверено 1 июля 2013 г.
- ^ «Медицинская физика» . fresnostate.edu .
- ^ Гарсия Ановерос, Дж; Кори, ДП (1997). «Молекулы механоощущения». Ежегодный обзор неврологии . 20 : 567–94. дои : 10.1146/annurev.neuro.20.1.567 . ПМИД 9056725 .
- ^ Callaway DJ, Мацуи Т, Вайс Т, Стингачиу ЛР, Стэнли CB, Хеллер ВТ, Бу ЗМ (7 апреля 2017 г.). «Управляемая активация наномасштабной динамики в неупорядоченном белке изменяет кинетику связывания» . Журнал молекулярной биологии . 427 (7): 987–998. дои : 10.1016/j.jmb.2017.03.003 . ПМК 5399307 . ПМИД 28285124 .
- ^ Лангер, Роберт (2010). «Нанотехнологии в доставке лекарств и тканевой инженерии: от открытия к применению» . Нано Летт . 10 (9): 3223–30. Бибкод : 2010NanoL..10.3223S . дои : 10.1021/nl102184c . ПМЦ 2935937 . ПМИД 20726522 .
- ^ Тангавелу, Раджа Мутурамалингам; Гунасекаран, Дхаранивасан; Джесси, Майкл Иммануэль; су, Мохаммед Рияз; Сундараджан, Дипан; Кришнан, Катираван (2018). «Нанобиотехнологический подход с использованием наночастиц серебра, синтезированных гормоном корнеобразования растений, в качестве «нанопуль» для динамического применения в садоводстве - исследование in vitro и ex vitro» . Арабский химический журнал . 11 : 48–61. дои : 10.1016/j.arabjc.2016.09.022 .
- ^ «Медицинская физика» . Международная организация медицинской физики . Проверено 21 октября 2017 г.
- ^ «Заявления о позиции, политике и процедурах AAPM — подробности» . aapm.org .
- ^ «AAPM - Чем занимаются медицинские физики?» . aapm.org .
- ^ «COMP/OCPM - Что такое медицинская физика?» . Архивировано из оригинала 13 ноября 2013 г. Проверено 13 ноября 2013 г.
- ^ Хилл Р., Хили Б., Холлоуэй Л., Кунчич З., Туэйтс Д., Бэлдок С. (2014). «Достижения в области киловольтной рентгеновской дозиметрии». Физика в медицине и биологии . 59 (6): R183–231. Бибкод : 2014PMB....59R.183H . дои : 10.1088/0031-9155/59/6/R183 . ПМИД 24584183 . S2CID 18082594 .
- ^ Туэйтес Д.И., Туохи Дж.Б. (2006). «Назад в будущее: история и развитие клинического линейного ускорителя». Физика в медицине и биологии . 51 (13): Р343–62. Бибкод : 2006PMB....51R.343T . дои : 10.1088/0031-9155/51/13/R20 . ПМИД 16790912 . S2CID 7672187 .
- ^ Маки, Т.Р. (2006). «История томотерапии». Физика в медицине и биологии . 51 (13): Р427–53. Бибкод : 2006ПМБ....51Р.427М . дои : 10.1088/0031-9155/51/13/R24 . ПМИД 16790916 . S2CID 31523227 .
- ^ «Радиоизотопы в медицине» . Всемирная ядерная ассоциация . Октябрь 2017 года . Проверено 21 октября 2017 г.
- ^ «Сосудистая наука» . Карьера в сфере здравоохранения Национальной службы здравоохранения . 25 марта 2015 года . Проверено 21 октября 2017 г.
Внешние ссылки [ править ]
- 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)
