Медична фізика

МЕДИЧНА ФІЗИКА — сучасний напрямок науки й техніки щодо вирішення медичних завдань, пов’язаних із розробкою фізичних основ методів лікування, діагностики і створення апаратури, фізичної за конструкцією та медичної за застосуванням. Саме успіхи прикладної фізики, техніки і медичного приладобудування значною мірою забезпечують розвиток сучасної медицини.

М.ф. має загальні корені з біофізикою, фізіологією, змикається з медичною електронікою, біологічною й медичною кібернетикою, медичною метрологією, фізіотерапією, метрологією, медичним приладобудуванням та іншими напрямами прикладної фізики, біофізики й медицини. До значних досягнень М.ф. можна віднести впровадження в медицину лазерних і УЗ-технологій, метод медичної візуалізації, волоконно-оптичної ендоскопії, впровадження комп’ютерної технології, розвиток та удосконалення методів електро- і магнітографії, термографії, томографії тощо. Томографія — метод одержання пошарового зображення структур, розташованих у тілі людини: при цьому одержується чітке зображення вибраного зрізу тканини, у той час, коли зображення всіх інших зрізів тканини стираються або затіняються. Томограму можна одержати, використовуючи різні прийоми. Комп’ютерна томографія — метод рентгенологічної діагностики, призначений для обстеження м’яких тканин людини, напр. виявлення патологічних змін (пухлина, абсцес, гематома) мозку безпосередньо крізь кістки черепа. Реєстрація зрізів тіла людини реєструється з допомогою рентгенівського сканера (комп’ютерного томографа). Ці записи поєднуються з допомогою комп’ютера для одержання єдиного об’ємного зображення. Томографія поодиноких фотонів емісійна комп’ютерна дозволяє виявити ураження головного мозку на ранніх стадіях з уведенням індикатора на глютамат як одного з продуктів біохімічного процесу. Томографія позитронна емісійна — метод для оцінки функціонального стану тканин головного мозку із застосуванням радіоактивних речовин чи ЛП. Ультразвук використовується в УЗ-томографії або ехотомографії (~30 000Гц) для дослідження внутрішніх структур тіла людини шляхом одержання зображення з різних глибин структур, що аналізуються. ПМР — томографія, яка базується на явищі ПМР — поглинанні радіохвиль протонами молекул води, які містяться у тканинах людини при їх вміщенні в магнітне поле. Великою мірою цей метод застосовується при дослідженні функцій ЦНС, кістково-м’язової системи і меншою мірою для дослідження грудної клітини і черевної порожнини. Цей метод застосовується для неінвазивної діагностики і планування лікування різних захворювань, у т.ч. онкологічних. Магнітно-резонансна спектроскопія — діагностичний метод дослідження, заснований на використанні ядерно-магнітного резонансу (ЯМР) для одержання біохімічного профілю тканин, коли дослідження іншими методами ускладнене і потребує біопсії.

Для аналізу стану кровоносних судин застосовуються метод ангіографії — рентгенологічне дослідження шляхом уведення контрастної речовини і флуоресцентна ангіографія — уведення флуоресціюючої речовини для дослідження кровоносних судин ока. Інформативною є також допплєрографія — дослідження кровоносних судин ультразвуковим методом з використанням ефекту Допплєра.

В даний час, термін «медична фізика», як правило, відноситься до діяльності фізиків, які працюють в лікарнях. Це участь в клінічній роботі, почалося приблизно 100 років тому, але зв’язок між фізикою і медициною, має більш давню історію.
Фізика внесла особливо важливий внесок у здоров’я з самого моменту народження медицини 5000 років тому. З найдавніших часів такі фізичні явища, як тепло і світло, використовувалися для діагностики і лікування захворювань. У середні століття великий мислитель, Леонардо да Вінчі на основі фізичних принципів намагався зрозуміти і пояснити функціонування організмів. До 17 століття, в основному, в медичній фізиці був суто механістичний підхід до фізіології. Після наукової революції 17 століття, застосовуються ідей, отриманих від фізики в спробі зрозуміти природу самого життя. Ці ранні дослідження безпосередньо призвели до розвитку в таких областях, як електрофізіологія, біомеханіка, і офтальмологія.

 Фізико-медична техніка почала швидке розвиток протягом 19-го століття. Це був час революційних відкриттів у галузі фізики. Приблизно тоді ж з’явилися нові знання про радіацію та радіоактивності. Це не могло не позначитися на розвитку нових методів лікування та діагностики, пов’язаних радіоактивними препаратами і джерелами радіації.
Внесок фізики в медицину численний і різноманітний. В області діагностики це рентген, ядерна медицина, клінічне ПЕТ-сканування, магнітно-резонансна спектроскопія, ультразвукове лікування і т. д. В області лікування — променева терапія, хірургічна техніка і технології, фізичні процедури і багато іншого. Нові технології дозволять краще зрозуміти молекулярні механізми і дозволять лікувати пов’язані з ними хвороби. Ми зараз стоїмо на порозі нової революції, пов’язаної з успіхами в області генної медицини.