Медицинский физик
Медици́нский фи́зик — специалист по применению физических явлений в диагностике и лечении болезней. Направление охватывает физику радиационной онкологии, физику диагностической и интервенционной радиологии, физику ядерной медицины, обслуживание медицинских ускорителей, радиационную безопасность[1]. Медицинские физики следят за исправностью медицинского оборудования, программируют терапевтические аппараты по назначениям врачей, отвечают за радиационную безопасность пациентов и персонала, поэтому их специальность сочетает физико-математическое образование и медицинскую подготовку высокого уровня[2][3].
Общие сведения
| Медицинский физик | |
| Описание | |
|---|---|
Область деятельности |
Медицина |
Деятельность |
Практическая, научно-исследовательская и теоретическая деятельность в области медицинской физики |
| Компетенции |
Физико-техническое обеспечение:
|
Образование |
Высшее образование по специальности «медицинская физика» Профессиональная переподготовка на медицинского физика доступна специалистам, имеющим сертификаты: «биотехнические системы и технологии», «биотехнические и медицинские аппараты и системы», «биотехнология», «биофизика», «инженерное дело в медико-биологической практике», «медико-профилактическое дело», «медицинская физика», «прикладная математика», «прикладные математика и физика», «радиационная безопасность человека и окружающей среды», «радиофизика и электроника», «радиофизика», «техническая физика», «физика атомного ядра и частиц», «физика», «физическая электроника», «фундаментальная и прикладная физика», «ядерные реакторы и материалы», «ядерные реакторы и энергетические установки», «ядерная энергетика и теплофизика», «ядерные физика и технологии». Аккредитация каждые 5 лет |
| Минимальная продолжительность обучения | 4 года |
| Код ОКПДТР | 202056 |
Компетенции
Медицинские физики знают свойства ионизирующих и неионизирующих излучений, применяемых для лечения и диагностики; правила контроля качества лечения и диагностики с помощью физических средств и методов; правила охраны труда и противопожарной защиты. Проводят техническое обслуживание диагностической и терапевтической аппаратуры медицинских организаций, чем обеспечивают его точность и безопасность для пациентов и персонала. Под руководством врача планируют и проводят лечебные и диагностические процедуры с помощью методов математической обработки медицинских изображений. Документируют свою работу[4].
Онкологические патологии и лучевая терапия
Медицинские физики участвуют в лучевой терапии злокачественных и доброкачественных новообразований (2A00—2F9Z). В зависимости от локализации опухоли лучевому воздействию может подвергаться любой, даже соседний здоровый орган (головной мозг, щитовидная железа, предстательная железа, гонады, молочные железы, лёгкие и другие). Физики подбирают такую длительность и направленность облучения, которые щадят здоровые ткани и создают высокую дозу облучения в опухоли. По ходу лечения физики контролируют дозы излучения, поглощённые пациентами и персоналом. Кроме того, медицинские физики помогают выбирать радиационно-физическую аппаратуру и другое оборудование для радиологических отделений, участвуют в монтаже и приёмо-сдаточных испытаниях[5].
Ядерная медицина и радиоизотопная диагностика
Оптимизация дозовой нагрузки важна и для диагностической радиологии, поэтому медицинские физики следят техническим состоянием компьютерных и магнитно-резонансных томографов, контролируют качество изображений. Также физики отвечают за контроль радиоактивных веществ, калибровку оборудования для радиоизотопных исследований (позитронно-эмиссионный томограф и однофотонный эмиссионный компьютерный томограф) и радионуклидной терапии. В отделениях ультразвуковой диагностики физики настраивают сканеры так, чтобы они создавали меньше артефактов в изображениях[6].
Методы диагностики и техническое обеспечение лечебного процесса
Планирование лучевой терапии и 3D-моделирование опухолей
Планирование начинает врач-радиолог — он загружает компьютерные и магнитно-резонансные томограммы опухоли в планирующую систему и совмещает их в одно изображение, чтобы получить полную трёхмерную картину локализации, формы и размеров патологического очага. Затем врач обводит контур опухоли и задаёт лечебную дозу облучения. Далее к работе подключается медицинский физик. Его задача — создать план облучения, при котором в опухоли создастся высокая доза, а в здоровых тканях — минимально допустимая. Это требование достигается с помощью компьютерной системы дозиметрического планирования, которая помогает построить пространственное распределение поглощённых доз в теле больного и смоделировать поля облучения опухоли с разных сторон с помощью многолепестковых коллиматоров. Так физик рассчитывает оптимальное положение излучателей, интенсивность подачи дозы, количество мониторных единиц, при необходимости корректирует дозу, сужая или расширяя переменные апертуры коллиматоров во время облучения[5][7]. Для успешного выполнения процедуры важно правильно выбрать систему слежения за опухолью. В зависимости от локализации образования, аппарат следит за его перемещениями по позвонкам, черепу или маркерам. Если опухоль движется в такт дыханию, то выбирают систему слежения за дыханием. Таким образом предупреждают случайное облучение здоровых тканей — если пациент или опухоль сместятся, то аппарат автоматически перенаправит луч вслед за патологическим очагом[2].
Контроль качества и дозиметрические измерения
В рамках поддержания работоспособности оборудования медицинские физики регулярно контролируют качество и калибруют терапевтическую, диагностическую, дозиметрическую и радиометрическую аппаратуру[8]. В список задач входят:
- абсолютная и относительная клиническая дозиметрия, измерение поглощённых доз на пациенте и в поле пучка;
- контроль точности реализации дозиметрического плана;
- калибровка радиационно-физических параметров пучка излучения и проведение фантомных измерений пространственного распределения поглощённых доз[5].
Контроль качества проводят во время приёмочных, периодических испытаний и испытаний на постоянство параметров[9] согласно нормативной и технической документации, а также после замены частей аппарата или после изменения настроек[10][11]. Медицинские физики по результатам приёмочных испытаний или по технической документации устанавливают базовые значения и предельные отклонения параметров оборудования, комплектность, точность позиционирования, работоспособность вспомогательного оборудования (фантомов, механических систем, работу вентиляции и освещения, аварийного отключения, системы мониторинга пациента). Во время испытаний на постоянство параметров и периодических испытаний параметры снова измеряют и сопоставляют со значениями и отклонениями, полученным во время приёмки[9][11]. Например, обслуживание позитронно-эмиссионного томографа включает ежедневную проверку стабильности детекторов, временного разрешения, синхронизации времени в помещениях, ежеквартальную проверку однородности и нормализации, калибровку стандартизованного уровня захвата; каждые шесть месяцев проверяют качество изображений, кросс-калибровку томографа и дозкалибратора[10]. Однофотонный эмиссионный компьютерный томограф требует ежедневного контроля стабильности, фоновой скорости счёта, собственной неоднородности, определения нулевого показателя; ежеквартального контроля системной неоднородности, пространственного разрешения, системной чувствительности и многих других показателей. Результаты проверок документируют. При неудовлетворительных результатах работа на аппарате приостанавливается до настройки, технического обслуживания, ремонта или поверки[11].
За рубежом периодические испытания проводят штатные медицинские физики медицинских организаций, в России — физики аккредитованных лабораторий. Эти процедуры необходимы для уверенности в том, что аппаратура исправна и безопасна, качество исследований постоянно, а значит, результаты диагностики и лечения предсказуемы[11].
Дозиметрический контроль экспозиционной дозы рентгеновского и γ-излучения или её мощности проводят с помощью рентгенометров. Активность и концентрацию радиоактивных изотопов измеряют радиометрами[12].
Роль медицинского физика в системе здравоохранения
Взаимодействие с врачами-онкологами и радиологами
Роль медицинского физика заключается в техническом сопровождении диагностических и лечебных процедур, обучении персонала безопасной работе с источниками ионизирующего излучения. В лечебно-профилактических учреждениях физики работают в тесном взаимодействии с врачами (онкологами, радиотерапевтами, рентгенологами, врачами радионуклидной диагностики) — поддерживают высокое качество изображений, настраивают аппаратуру, совместно планируют лучевую терапию, оценивают результаты лечения и вносят коррективы. Медицинские физики сотрудничают с инженерами по вопросам приёмки и установки оборудования, технического обслуживания, калибровки и контроля качества.
В исследовательских институтах медицинские физики анализируют большие массивы данных, выполняют биологическое моделирование, изучают распространение излучений и ультразвуковых волн в тканях, разрабатывают и совершенствуют методы диагностики и лечения, испытывают новые технологии[6]. По результатам исследований они обсуждают необходимость и возможность внедрения новых методов в клиническую практику[9].
Обеспечение радиационной безопасности персонала и пациентов
Медицинские физики отвечают за радиационную безопасность пациентов и персонала; обучают врачей, медицинских сестёр и технический персонал прикладной радиационной физике и методам защиты от ионизирующего излучения[8][5].
Меры радиационной безопасности включают[3]:
- соблюдение правил эксплуатации оборудования;
- наличие исправной системы контроля уровня радиации;
- регламентированный отбор персонала для работы с источниками ионизирующего излучения;
- соблюдение техники безопасности;
- регулярное информирование персонала о методах работы с источниками ионизирующего излучения и методах защиты (защита временем, расстоянием и материалом);
- наличие эффективной системы методов и инструментов радиационной защиты (протоколы медицинских процедур, индивидуальные средства защиты).
Образование медицинского физика
Для работы медицинским физиком необходимо получить высшее образование по специальности «медицинская физика» (например, в Московском государственном университете, Московском инженерно-физическом институте, Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого или Томском политехническом университете)[13].
Профессиональная переподготовка на медицинского физика доступна специалистам, имеющим сертификаты: «биотехнические системы и технологии», «биотехнические и медицинские аппараты и системы», «биотехнология», «биофизика», «инженерное дело в медико-биологической практике», «медико-профилактическое дело», «медицинская физика», «прикладная математика», «прикладные математика и физика», «радиационная безопасность человека и окружающей среды», «радиофизика и электроника», «радиофизика», «техническая физика», «физика атомного ядра и частиц», «физика», «физическая электроника», «фундаментальная и прикладная физика», «ядерные реакторы и материалы», «ядерные реакторы и энергетические установки», «ядерная энергетика и теплофизика», «ядерные физика и технологии»[13].
По завершении обучения медицинские физики проходят первичную аккредитацию по специальности и подтверждают её каждые 5 лет[14].
Выдающиеся представители школы медицинской физики
Медицинская физика возникла на стыке физики, инженерии и медицины. Начало её было положено разработками электролечения, но расцвет начался после череды открытий, позволивших создать методы медицинской визуализации: Х-лучи (В. К. Рентген, 1895 год), радиоактивность (А. Беккерель, 1896 год), электрон (Дж. Томсон, 1897 год), полоний и радий (Пьер и Мария Кюри, 1898 год), альфа- и бета-лучи (Э. Резерфорд, 1899 год), гамма-лучи (П. У. Вилард, 1900 год)[15].
- Андрей Тимофеевич Болотов — русский учёный-энциклопедист, автор книг «Краткий электрический лечебник» и «История моего электризования и врачевания разных болезней оным».
- Франц Францевич Керестури — российский хирург, анатом. Организовал первое медицинско-физическое общество «Высочайше утверждённое при Московском Императорском Университете общество соревнования врачебных и физических наук».
- Иван Фёдорович Венсович — основатель Российского медико-физического журнала.
- Александр Степанович Попов и Сергей Сильвестрович Колотов — сконструировали первый российский рентгеновский аппарат.
- Алексей Петрович Соколов — исследовал радиоактивность минеральных вод Кавказа, создал первый в России практикум по радиоактивности[15].
- Валерий Александрович Костылев — российский физик, основатель отечественной школы медицинской радиационной физики. Разработал концепцию и стратегию физико-технического развития атомной медицины в России. Организовал учебный центр для клинической практики и повышения квалификации по медицинской физике и лучевой терапии[16].
- Александр Петрович Черняев — российский физик, автор цикла пособий «Библиотека медицинского физика». Развил способ получения радионуклидов медицинского назначения на ускорителях электронов. Разработал модель активного управления распределением дозы в веществе с использованием магнитного поля[17].
Информация носит справочный характер и не заменяет консультацию врача.
Примечания
Литература
- Арсеньев А. И., Новиков С. Н., Арсеньев Е. А., и др. Радиационная безопасность: учебное пособие для обучающихся в системе высшего и дополнительного профессионального образования. — Санкт-Петербург: НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова, 2024. — 204 с. — ISBN 978-5-6051651-0-1.
- Сергунова К. А., Ахмад Е. С., Семёнов Д. С., и др. Участие медицинских физиков в обеспечении контроля качества оборудования и безопасности пациентов при магнитно-резонансной томографии // Медицинская физика. — 2020. — № 3. — С. 78—85.
- Юрлова Н. Н., Камнева Н. А. Медицинский физик в лучевой терапии радиологического отделени // Вестник российских университетов. Математика. — 2007. — Т. 12, № 3. — С. 375—376.
- Petryakova A. V., Chipiga L. A., Vodovatov A. V., Smolyarchuk M. Ya. Equipment quality control during patient radiation protection optimisation in radionuclide diagnostics // Radiation Hygiene. — 2023. — Т. 16, № 3. — С. 81–90. — ISSN 1998-426X 2409-9082, 1998-426X. — doi:10.21514/1998-426x-2023-16-3-81-90.
