Медицинский физик – профессия древняя и юная одновременно. Первым медицинским физиком можно считать человека, догадавшегося прокаливать хирургические инструменты на огне и прижигать раны. И было это еще в Древнем Риме. А вот возможность получить специальность «медицинский физик» появилась не так давно. Что должны знать и уметь медицинские физики сегодня? Насколько они востребованы и как используют ионизирующее излучения и радиоактивные источники для лечения различных заболеваний?
Хирургическая операция под музыку
Молодая женщина вошла в кабинет, где после сложной операции отдыхала бригада медиков. Пациентке спасли жизнь – удалили опухоль мозга. Вмешательство прошло мягко, без общего наркоза, без трепанации черепа. Даже следов не осталось. Женщина горячо благодарила врача и медсестру, которые сделали все возможное, чтобы вернуть ей здоровье. Про третьего важного участника этого процесса она как-то забыла, а, возможно, просто не знала. Речь о медицинском физике, без которого такая операция была бы невозможна.
«Сегодня немало операций по удалению злокачественных новообразований в мозге проводится с помощью гамма-ножа. Большое количество радиоактивных источников располагается вокруг головы пациента, выходящие из них пучки, гамма-кванты, фокусируются точно в опухоли, полностью повторяя ее очертания. Окружающие здоровые ткани получают минимальные повреждения, больные – максимальные. Конечно, при такой операции требуется очень высокая точность наведения. Расчетами как раз и занимаются медицинские физики – настраивают пучки так, чтобы излучение полностью совпало с очагом опухоли. Пациенты видят врача и медсестру, про то, что в проведении операции помогал медицинский физик, не знают, поэтому нас обычно не благодарят. Но наша работа от этого не становится менее значимой и интересной», – рассказывает медицинский физик Центра стереотаксической радиохирургии «Гамма-нож» при НМИЦ нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко, ассистент кафедры «Медицинская физика» Инженерно-физического института биомедицины (ИФИБ) НИЯУ МИФИ Ирина Банникова.
По ее словам, операции, которые выполняются с помощью гамма-ножа, гораздо более щадящие и бережные, чем обычные, нередко они проходят под местным наркозом или вовсе без обезболивания, а пациенты даже не замечают, что удаление опухоли уже началось – слушают музыку или болтают с медсестрой.
Сегодня для лечения онкологических заболеваний чаще всего применяется системный подход, предполагающий совмещение различных методов терапии. Поэтому медицинскому физику важно знать, как действует на клетки ионизирующее излучение, что такое радиационная дозиметрия, чем тепловая энергия отличается от радиационной.
«Есть такое понятие как радиобиологический эффект. Если подвести к телу человека летальную дозу радиации в 4 Грея, то это будет эквивалентно поглощению тепловой энергии от одного глотка кофе. Всего 67 калорий! Но тепловая энергия распределяется равномерно, а радиационная локализована. Поэтому даже очень небольшого ее количества хватит для достаточно сильного повреждения химических связей в клетке. Основные клеточные повреждения – разрывы ДНК, в результате чего клетка перестает делиться и умирает. При хорошем лечении перестает делиться и умирает раковая клетка. Излучением мы ломаем ДНК», – объясняет Ирина Банникова.
Представляете, какая ответственность лежит на медицинском физике? Неудивительно, что студентам, выбравшим эту специальность, приходится много учиться.
Антропоморфные фантомы спешат на помощь
Медицинский физик должен обладать междисциплинарными знаниями и опытом работы на сложном высокотехнологичном оборудовании.
«В начале карьеры особенно важны фундаментальные знания в области физики, электроники, программирования. Полезно и знание анатомии, но куда важнее знать физиологию, эндокринологию, кардиологию, иммунологию, чтобы начать применять знания на практике. Человек – это не просто набор органов. Далее, в среднем за два года, выпускник вуза должен погрузиться в узкую медицинскую область, например, начать работать с заболеваниями щитовидной железы. Такого специалиста уже можно называть медицинским физиком клинической квалификации, он способен эффективно интегрировать в работу медицинской команды протоколы высокотехнологичной медицинской помощи», – считает кандидат технических наук, ассистент ИФИБ НИЯУ МИФИ, медицинский физик НМИЦ эндокринологии Минздрава России Алексей Трухин.
Сам он занимается очень интересными вещами – не только преподает и помогает в лечении эндокринологических заболеваний, но и изобретает. Так, недавно он вошел в команду, состоящую из эндокринологов, радиологов, химиков, медицинских физиков, которая разработала антропоморфный наливной фантом эндокринной системы человека – имитацию щитовидной железы, околощитовидных желез, гипофиза, надпочечников, поджелудочной железы, гонад и слюнных желез, а также мочевого пузыря и почек, объединенных в единую гидросистему. Такие фантомы позволяют оценить интенсивность накопления радиофармпрепаратов в организме и повысить точность дозировки, а, значит, эффективность лечения.
«История создания наливного фантома эндокринной системы взрослого человека связана с развитием технологий радиационной безопасности, оценкой лучевой нагрузки на человека при радиационной аварии. Уже на данном этапе разработка позволила учесть и актуализировать ошибку измерения активности I-131 в щитовидной железе в зависимости от ее размеров и рассчитать поглощенную дозу в слюнных железах, что важно при проведении радиойодтерапии пациентам с тиреотоксикозом и раком щитовидной железы», – рассказывает Алексей Трухин.
По его словам, медицинский физик – молодая междисциплинарная специальность с большим потенциалом. Первые кафедры, занимающиеся подготовкой медицинских физиков, были организованы на базе факультета теоретической и экспериментальной физики НИЯУ МИФИ и физического факультета МГУ. Сегодня они есть и в других университетах.
Дистанционные анализы и радиоактивные пациенты
Высокотехнологичная медицинская помощь – лечение сложных заболеваний с применением высоких технологий – становится все более доступной и уже включена в базовую программу обязательного медицинского страхования. Выявляемость онкологических заболеваний растет. Неудивительно, что профессия медицинский физик набирает популярность, а компетенции, которыми должны обладать такие специалисты, постоянно расширяются.
«Востребованность медицинских физиков будет только расти. За то время, что я работаю в НМИЦ эндокринологии, сюда удалось привлечь еще четырех молодых медицинских физиков и в течение нескольких лет привить им бесценную клиническую квалификацию», – делится Алексей Трухин.
По словам эксперта, бурно развиваются и интеллектуальные системы, необходимо решить множество задач, связанных с получением и разметкой различного вида данных, настройкой оборудования, разработкой интерфейсов и алгоритмов машинного обучения.
«Открывается новое фундаментальное направление для медицинского физика! Мы говорим о лаборатории анализа медицинских изображений. Представьте, что врач теперь направляет на анализ не кровь пациента, а ультразвуковое изображение узлового образования щитовидной железы, и получает заключение с его подробным описанием. Существует невероятное множество методов визуализации, так что работы еще много!» – уверен Алексей Трухин.
Медицинские физики могут работать в области ядерной медицины, участвовать в создании инновационных радиофармпрепаратов и повышать эффективность их применения, совершенствовать технологии, использующиеся при диагностике заболеваний и дистанционных методах лечения, обеспечивать радиационную безопасность.
Медицинский физик запросто (и к месту) произносит такие мудреные слова как «брахиотерапия», и знает, что при этом методе лечения пациенту не стоит близко подходить к беременным. Потому что помещенный внутрь для борьбы с опухолью радиационный источник, хоть и находится в специальной капсуле, может слегка «фонить», что на время делает человека «радиоактивным». Лучше перестраховаться и не рисковать здоровьем мамы и ребенка, пока препарат не будет выведен из организма.
«Университет ставит перед собой амбициозную задачу – готовить специалистов мирового уровня в области биомедицины, в том числе привлекая иностранных студентов. В ИФИБ НИЯУ МИФИ создано единое научное и образовательное пространство, где врачи, физики, химики могут работать сообща, где студенты с начала своего обучения вовлечены в выполнение научных проектов по прорывным направлениям ядерной и лучевой медицины, могут участвовать в создании новых материалов, нанотехнологий для биомедицины, инновационных радиофармпрепаратов», – рассказывает Алексей Трухин.
И, кстати, зарабатывают медицинские физики очень неплохо, что неудивительно: специалистам приходится иметь дело со сложным оборудованием, знать основы биологии и медицины, разбираться в информационных технологиях. И, конечно, медицинскому физику, как и врачу, не обойтись без горячего желания помогать людям и спасать жизни.
Статья по медицинских физиков была опубликована на сайте ФармМедПром.
