Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о дисциплине. Для журнала см. Медицинская физика (журнал) .

Медицинская физика (также называемая биомедицинской физикой , медицинской биофизикой , прикладной физикой в ​​медицине , приложениями физики в медицине , радиологической физикой или больничной радиофизикой ) в целом представляет собой применение физических концепций, теорий и методов в медицине или здравоохранении. Кафедры медицинской физики можно найти в больницах или университетах. Медицинская физика обычно делится на две основные подгруппы, а именно лучевую терапию и радиологию . Медицинская физика лучевой терапии может включать такие работы, как:дозиметрия , контроль качества линейных ускорителей и брахитерапия . Медицинская физика радиологии включает в себя методы медицинской визуализации , такие как магнитно-резонансная томография , ультразвук , компьютерная томография , позитронно-эмиссионная томография и рентген .

В случае клинической работы термин медицинский физик - это название определенной медицинской профессии, обычно работающей в больнице или другой клинике. Медицинские физики часто работают в следующих областях здравоохранения: радиационная онкология , диагностическая и интервенционная радиология (также известная как медицинская визуализация), ядерная медицина и радиационная защита .

Кафедры университетов бывают двух типов. Первый тип в основном связан с подготовкой студентов к карьере медицинского физика в больнице, а исследования направлены на улучшение практики этой 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.

Заявление о миссии медицинских физиков [ править ]

В случае больничных отделений медицинской физики заявление о миссии медицинских физиков, принятое Европейской федерацией организаций медицинской физики (EFOMP), выглядит следующим образом: [1] [2]

«Медицинские физики будут способствовать поддержанию и повышению качества, безопасности и рентабельности медицинских услуг за счет ориентированной на пациента деятельности, требующей действий экспертов, участия или рекомендаций относительно спецификации, выбора, приемочных испытаний, ввода в эксплуатацию, обеспечения / контроля качества и оптимизации клинической практики. использование медицинских устройств и в отношении рисков для пациентов и защиты от связанных с ними физических агентов (например, рентгеновских лучей, электромагнитных полей, лазерного излучения, радионуклидов), включая предотвращение непреднамеренного или случайного облучения; все действия будут основываться на текущих наилучших доказательствах или собственных научных данных исследование, когда имеющихся доказательств недостаточно. Объем включает риски для добровольцев в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, и утешителей.Сфера действия часто включает риски для работников и населения, 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, рентгеновские лучи в компьютерной томографии (КТ), гамма-лучи / радионуклиды. в ядерной медицине, магнитные поля и радиочастоты в магнитно-резонансной томографии (МРТ), ультразвук в ультразвуковой визуализации и доплеровские измерения.

Эта миссия включает в себя следующие 11 основных мероприятий:

  1. Служба научного решения проблем: комплексная служба решения проблем, включающая распознавание неоптимальных характеристик или оптимального использования медицинских устройств, выявление и устранение возможных причин или неправильного использования, а также подтверждение того, что предлагаемые решения восстановили производительность и использование устройства до приемлемого состояния. Все действия должны основываться на текущих лучших научных данных или собственных исследованиях, когда имеющихся доказательств недостаточно.
  2. Дозиметрические измерения: измерение доз, полученных пациентами, добровольцами в биомедицинских исследованиях, лицами, осуществляющими уход, утешителями и лицами, подвергшимися немедицинскому облучению с помощью визуализации (например, в юридических целях или в целях трудоустройства); подбор, калибровка и обслуживание дозиметрической аппаратуры; независимая проверка дозозависимых величин, обеспечиваемых устройствами для регистрации дозы (включая программные устройства); измерение величин, связанных с дозой, необходимых в качестве входных данных для устройств отчетности или оценки доз (включая программное обеспечение). Измерения должны основываться на текущих рекомендуемых методах и протоколах. Включает дозиметрию всех физических агентов.
  3. Безопасность пациентов / управление рисками (включая добровольцев в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, утешителей и лиц, подвергшихся немедицинскому облучению с помощью изображений. Наблюдение за медицинскими устройствами и оценка клинических протоколов для обеспечения постоянной защиты пациентов, добровольцев в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, утешителей и лица, подвергшиеся немедицинскому облучению с помощью изображений от вредного воздействия физических агентов в соответствии с последними опубликованными доказательствами или собственными исследованиями, когда имеющихся доказательств недостаточно. Включает разработку протоколов оценки риска.
  4. Профессиональная и общественная безопасность / управление рисками (когда есть влияние на медицинское облучение или собственную безопасность). Наблюдение за медицинскими изделиями и оценка клинических протоколов в отношении защиты работников и населения при воздействии на облучение пациентов, добровольцев в биомедицинских исследованиях, лиц, осуществляющих уход, утешителей и лиц, подвергшихся немедицинскому облучению с помощью изображений или ответственности за собственную безопасность. Включает разработку протоколов оценки рисков совместно с другими экспертами, занимающимися профессиональными / общественными рисками.
  5. Управление клиническими медицинскими устройствами: спецификация, выбор, приемочные испытания, ввод в эксплуатацию и обеспечение качества / контроль медицинских устройств в соответствии с последними опубликованными европейскими или международными рекомендациями, а также управление и контроль соответствующих программ. Тестирование должно основываться на текущих рекомендуемых методах и протоколах.
  6. Клиническое участие: выполнение, участие и контроль повседневных процедур радиационной защиты и контроля качества для обеспечения постоянного эффективного и оптимизированного использования медицинских радиологических устройств, включая оптимизацию для конкретного пациента.
  7. Повышение качества обслуживания и рентабельности: руководство внедрением новых медицинских радиологических устройств в клиническую службу, внедрение новых услуг в области медицинской физики и участие во внедрении / разработке клинических протоколов / методов, уделяя должное внимание экономическим вопросам.
  8. Консультации экспертов: Предоставление экспертных консультаций сторонним клиентам (например, клиникам, не имеющим собственных знаний в области медицинской физики).
  9. Обучение специалистов здравоохранения (включая стажеров по медицинской физике: содействие качественному профессиональному образованию в области здравоохранения посредством мероприятий по передаче знаний, касающихся научно-технических знаний, навыков и компетенций, поддерживающих клинически эффективное, безопасное, научно обоснованное и экономичное использование медицинских радиологических устройств. обучение студентов-медиков и организация программ резидентуры по медицинской физике.
  10. Оценка технологий здравоохранения (ОТЗ): 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.

Медицинская биофизика и биомедицинская физика [ править ]

В некоторых учебных заведениях есть кафедры или программы под названием «медицинская биофизика», «биомедицинская физика» или «прикладная физика в медицине». Как правило, они попадают в одну из двух категорий: междисциплинарные кафедры, объединяющие биофизику , радиобиологию и медицинскую физику под одной крышей; [3] [4] [5] и программы бакалавриата, которые готовят студентов к дальнейшему изучению медицинской физики, биофизики или медицины. [6] [7]Большинство научных концепций бионанотехнологии заимствованы из других областей. Биохимические принципы, которые используются для понимания материальных свойств биологических систем, являются центральными в бионанотехнологии, потому что те же самые принципы должны использоваться для создания новых технологий. Свойства материалов и области применения, изучаемые в бионанауке, включают механические свойства (например, деформацию, адгезию, разрушение), электрические / электронные (например, электромеханическое воздействие, конденсаторы , аккумуляторы энергии / батареи), оптические (например, поглощение, люминесценция , фотохимия ), термические (например, термодоступность управление температурным режимом), биологический (например, как клетки взаимодействуют с наноматериалами, молекулярные дефекты / дефекты, биочувствительность, биологические механизмы, такие какмеханочувствительность ), нанонаука о болезнях (например, генетические заболевания, рак, отказ органов / тканей), а также вычисления (например, ДНК-вычисления ) и сельское хозяйство (целевая доставка пестицидов, гормонов и удобрений. [8] [9] [10] [ 11]

Направления специальности [ править ]

Международная организация по медицинской физике (IOMP) признает основные области медицинской физики занятости и фокус. [12] [13]

Физика медицинской визуализации [ править ]

Парасагиттальная МРТ головы у пациента с доброкачественной семейной макроцефалией.

Физика медицинской визуализации также известна как физика диагностической и интервенционной радиологии. Клинические (оба «в доме» и «консалтинг») физики [14] , как правило , иметь дело с областями тестирования, оптимизации и контроля качества диагностической радиологии физических областях , таких как рентгенографических рентгеновских лучей , рентгеноскопии , маммографии , ангиографии и компьютерной томографии , а также методы неионизирующего излучения, такие как ультразвук и МРТ . Они также могут заниматься вопросами радиационной защиты, такими как дозиметрия.(для персонала и пациентов). Кроме того, многие физики, занимающиеся визуализацией, также часто занимаются системами ядерной медицины , включая однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT) и позитронно-эмиссионную томографию (PET). Иногда физики, занимающиеся визуализацией, могут заниматься в клинических областях, но в исследовательских и обучающих целях [15], например, для количественной оценки внутрисосудистого ультразвука как возможного метода визуализации конкретного сосудистого объекта.

Физика лучевой терапии [ править ]

Физика лучевой терапии также известна как физика радиотерапии или физика радиационного онколога . 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 киловольтными рентгеновскими аппаратами, а также с другими методами, такими как томотерапия , гамма-нож , кибернож , протонная терапия и брахитерапия . [16] [17] [18] Академическая и исследовательская сторона терапевтической физики может включать такие области, какборная нейтронно-захватная терапия , лучевая терапия с закрытым источником , терагерцовое излучение , высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (включая литотрипсию ), лазеры оптического излучения , ультрафиолет и т. д., включая фотодинамическую терапию , а также ядерную медицину, включая радиотерапию с открытыми источниками , и фотомедицину , которая используется света для лечения и диагностики заболеваний.

Физика ядерной медицины [ править ]

Ядерная медицина - это отрасль медицины, в которой радиация используется для получения информации о функционировании конкретных органов человека или для лечения заболеваний. Щитовидная железа , кости , сердце , печень и многие другие органы могут быть легко отображены, и нарушение в их функции выявлено. В некоторых случаях источники излучения можно использовать 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., около 30 миллионов процедур в год, что составляет 80% всех процедур ядерной медицины во всем мире. [19]

Физика здоровья [ править ]

Физика здоровья также известна как радиационная безопасность или радиационная защита . Физика здоровья - это прикладная физика радиационной защиты для здоровья и здравоохранения. Это наука, занимающаяся распознаванием, оценкой и контролем опасностей для здоровья, чтобы обеспечить безопасное использование и применение ионизирующего излучения. Специалисты в области физики здоровья способствуют совершенствованию науки и практики в области радиационной защиты и безопасности.

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

Физика неионизирующего медицинского излучения [ править ]

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.

  • Лазеры и применение в медицине

Физиологические измерения [ править ]

Физиологические измерения также использовались для мониторинга и измерения различных физиологических параметров. Многие физиологические методы измерения неинвазивны и могут использоваться в сочетании с другими инвазивными методами или в качестве альтернативы им . Методы измерения включают электрокардиографию. Многие из этих областей могут быть охвачены другими специальностями, например, медицинской инженерией или сосудистыми науками. [20]

Медицинская информатика и вычислительная физика [ править ]

Другие области, тесно связанные с медицинской физикой, включают области, которые имеют дело с медицинскими данными, информационными технологиями и компьютерными науками для медицины.

  • Информация и коммуникации в медицине
  • Медицинская информатика
  • Обработка , отображение и визуализация изображений
  • Компьютерная диагностика
  • Системы архивации и передачи изображений (PACS)
  • Стандарты: DICOM , ISO , IHE
  • Информационные системы больниц
  • электронное здравоохранение
  • Телемедицина
  • Цифровая операционная
  • Рабочий процесс , моделирование под конкретного пациента
  • Медицина в Интернете вещей [ необходима ссылка ]
  • Дистанционный мониторинг и теледоме

Области исследований и академического развития [ править ]

ЭКГ след

Неклинические физики , могут или не могут сосредоточиться на вышеуказанных областях с академической и научной точки зрения, но их сфера специализации может также включать в себя лазеры и ультрафиолетовые системы (такие как фотодинамическая терапия ), МРТ и другие методы функциональной визуализации , а также в молекулярной визуализации , электрической импедансной томографии , диффузионной оптической томографии , оптической когерентной томографии и двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии .

Законодательные и консультативные органы [ править ]

  • ICRU: Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям
  • МКРЗ: Международная комиссия по радиологической защите
  • NCRP: Национальный совет по радиационной защите и измерениям
  • NRC: Комиссия по ядерному регулированию
  • FDA: Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов
  • МАГАТЭ: Международное агентство по атомной энергии
  • AMPI: Ассоциация медицинских физиков Индии
  • AAPM: Американская ассоциация физиков в медицине
  • CCPM: Канадский колледж физиков в медицине
  • EFOMP: Европейская федерация организаций медицинской физики
  • EFOMP: Европейская федерация организаций медицинской физики
  • ACPSEM: Австралазийский колледж ученых- физиков и инженеров в области медицины

Ссылки [ править ]

  1. ^ Guibelalde Е., Христофидес С., Каруана CJ, Эванс С. ван дер Пюттен W. (2012). Руководство по эксперту в области медицинской физики »проект, финансируемый Европейской комиссией.
  2. ↑ Caruana CJ, Christofides S., Hartmann GH (2014) Заявление о политике 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, p598-603
  3. ^ "Отдел медицинской биофизики" . utoronto.ca .
  4. ^ "Медицинская биофизика - Западный университет" . uwo.ca . Архивировано из оригинала на 2013-07-03.
  5. ^ Программа для выпускников биомедицинской физики UCLA
  6. ^ "Добро пожаловать" . wayne.edu . Архивировано из оригинала на 2013-08-12 . Проверено 1 июля 2013 .
  7. ^ «Медицинская физика» . fresnostate.edu .
  8. ^ GarciaAnoveros, J; Кори, Д.П. (1997). «Молекулы механочувствительности». Ежегодный обзор нейробиологии . 20 : 567–94. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.20.1.567 . PMID 9056725 . 
  9. ^ Callaway DJ, Matsui T Вайс T, Stingaciu LR, Stanley CB, Heller WT, Bu ZM (7 апреля 2017). «Управляемая активация наноразмерной динамики в неупорядоченном белке изменяет кинетику связывания» . Журнал молекулярной биологии . 427 (7): 987–998. DOI : 10.1016 / j.jmb.2017.03.003 . PMC 5399307 . PMID 28285124 .  
  10. ^ Лангер, Роберт (2010). «Нанотехнологии в доставке лекарств и тканевой инженерии: от открытий до приложений» . Nano Lett . 10 (9): 3223–30. Bibcode : 2010NanoL..10.3223S . DOI : 10.1021 / nl102184c . PMC 2935937 . PMID 20726522 .  
  11. ^ Тангавелу, Раджа Мутурамалингам; Гунасекаран, Дхаранивасан; Джесси, Майкл Иммануил; вс, Мохаммед Рияз; Сундараджан, Дипан; Кришнан, Катираван (2018). «Нанобиотехнологический подход с использованием синтезированных гормоном корней растений наночастиц серебра в качестве« нанопуляций »для динамического применения в садоводстве - исследование in vitro и ex vitro» . Арабский химический журнал . 11 : 48–61. DOI : 10.1016 / j.arabjc.2016.09.022 .
  12. ^ «Медицинская физика» . Международная организация медицинской физики . Проверено 21 октября 2017 года .
  13. ^ "Заявления о позиции, политика и процедуры AAPM - Подробности" . aapm.org .
  14. ^ "AAPM - Чем занимаются медицинские физики?" . aapm.org .
  15. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-11-13 . Проверено 13 ноября 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  16. ^ Хилл R, Хили Б, Holloway л, Kuncic Z, Туэйтс D, Бэлдок С (2014). «Достижения в дозиметрии киловольтного рентгеновского излучения». Физика в медицине и биологии . 59 (6): R183–231. Bibcode : 2014PMB .... 59R.183H . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 59/6 / R183 . PMID 24584183 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  17. ^ Туэйтс DI, Tuohy JB (2006). «Назад в будущее: история и развитие клинического линейного ускорителя». Физика в медицине и биологии . 51 (13): R343–62. Bibcode : 2006PMB .... 51R.343T . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 51/13 / R20 . PMID 16790912 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  18. Перейти ↑ Mackie, TR (2006). «История томотерапии». Физика в медицине и биологии . 51 (13): R427–53. Bibcode : 2006PMB .... 51R.427M . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 51/13 / R24 . PMID 16790916 . 
  19. ^ «Радиоизотопы в медицине» . Всемирная ядерная ассоциация . Октябрь 2017 . Проверено 21 октября 2017 года .
  20. ^ «Сосудистая наука» . NHS Health Careers . 25 марта 2015 . Проверено 21 октября 2017 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Human Health Campus, официальный сайт Международного агентства по атомной энергии, посвященный специалистам в области радиационной медицины. Этот сайт находится под управлением Отдела здравоохранения, Департамента ядерных наук и приложений.
  • Австралазийский колледж ученых-физиков и инженеров в области медицины (ACPSEM)
  • Канадская организация медицинских физиков - Organization canadienne des Physiciens médicaux
  • Американская ассоциация физиков в медицине
  • Румынский колледж медицинских физиков
  • medicalphysicsweb.org из Института физики
  • Портал медицинской физики AIP
  • Институт физики и инженерии в медицине (IPEM) - Великобритания
  • Европейская федерация организаций медицинской физики (EFOMP)
  • Международная организация медицинской физики (IOMP)