مقدمه:

دانشگاه پردیو آمریکا فیزیک پزشکی را بصورت زیر تعریف می کند:

«شاخه ای کاربردی از فیزیک است که با کاربردهای انرژی برای تشخیص و درمان بیماری ها سر و کار دارد، و با الکترونیک پزشکی، مهندسی زیست، و فیزیک بهداشت (کنترل و محافظت از پرتو) رابطه نزدیکی دارد.»
و دانشگاه دوک در ایالت کارولینای شمالی فیزیک پزشکی را چنین تعریف و توصیف می کند:

«کاربرد علم فیزیک در نیازهای پزشکی.
زاییده تحقیقات دو جایزه نوبل در فیزیک، و باعث دو جایزه نوبل در پزشکی و فیزیولوژی.
عهده دار پایه های فنی علومی چون رادیولوژی، آنکولوژی پرتویی، و پزشکی هسته ای.
ساخته شده بر پایه های علم فیزیک، اما با پیکر دانش و پژوهشی مجزا.
علمی مجزا از بیوفیزیک.
در برگیرنده روشهای تجربی و نظری، اما ذاتاً یک رشتهٔ کاربردی.»

فیزیک پزشکی به معنی کاربرد فیزیک در حرفه پزشکی است، مانند رادیوگرافی ، سونوگرافی ، بینایی‌سنجی و غیره. چون بیوفیزیک به معنی فیزیک حیات است، فیزیک پزشکی درباره فیزیک حیات بشر بحث می‌کند. مانند گردش خون ، آناتومی گوش، آناتومی چشم و غیره. از طرفی بکارگیری اصول و قوانین این گروههای علمی در طرح‌ریزی و یا ساختن یک سیستم ، به ترتیب مهندسی پزشکی و بیومهندسی نامیده می‌شود.

تاسيس دوره‌هاي آموزشي مهندسي پزشكي و بيومهندسي از ضروريات يك جامعه پشرفته است. از طرف ديگر ، آموزش فيزيك و بيوفيزيك پزشكي ، مقدم بر آموزش تكنولوژي و يا مهندسي پزشكي است. به عبارت ديگر ، مي‌توان چنين بيان كرد كه فيزيك پزشكي ، ابزاري بسيار قوي و قدرتمند است كه مي‌تواند در اختيار پزشكان و مهندسان پزشكي قرار گيرد. در واقع در ساير رشته‌هاي مهندسي نيز تقريبا همين شرايط حاكم است. به‌عنوان مثال ، در فيزيك الكترونيك ساختار قطعات الكترونيكي به ‌دقت مورد بررسي قرار مي‌گيرد. حال آنكه در مهندسي الكترونيك بيشتر كاربرد اين قطعات مورد تاكيد قرار مي‌گيرد.

ضرورت آشنايي با فيزيك پزشكي

امروزه به ‌واسطه پيشرفت سريع تكنولوژي و افزايش روزافزون دستگاهها در بيمارستانها و كلينيكها نه تنها وجود هزاران مهندس پزشكي در جامعه ما مورد نياز است، بلكه پزشكان و پيراپزشكان بايد در زمينه نگهداري از دستگاهها نيز توانا باشند و لازمه اين امر نيز آشنايي با فيزيك پزشكي است.


ضرورت وجود بیوفیزیک

استفاده و کاربردهای فراوان و روزافزون علوم و فنون هسته‌ای در رشته‌های مختلف زیست شناسی ، پزشکی ، علوم پایه پزشکی و ... جهت پژوهشهای علمی و درمانی همراه با سایر کاربردهای انرژی اتمی در کشاورزی ، صنایع و غیره ، ایجاب می‌کند که باید شاخه‌ای از علم فیزیک تحت عنوان بیوفیزیک وجود داشته باشد، تا اینکه بتوانیم از این علوم و فنون در جهت بهتر نمودن زندگی بشر و موجودات زنده دیگر بهره گیریم.

یک مثال

تشعشعات یا پرتوهای هسته‌ای از شار ذراتی که بطور سریع در حال حرکت بوده و از طبیعت و انرژیهای متفاوتی برخوردارند، تشکیل شده است. پرتوها از پدیده‌های طبیعی یا خودبه‌خودی تجزیه اتمهای رادیواکتیو(طبیعی یا مصنوعی) و یا از شتاب دادن مصنوعی ذرات پدید می‌آیند. این پرتوها در پزشکی و بیولوژی کاربردهای متعدد دارند. کاربرد بسیار عمومی و عادی اشعه ایکس در تشخیص پرتویی است. اختلاف درجه کاهش پرتو ایکسی که از محیطهای با طبیعت مختلف ، عبور می‌کند، اجازه می‌دهد که تصویری که روشنگر حقایقی درباره اعضای داخلی بدن است، بدست آید.

فیزیک پزشکی و بیوفیزیک

در فیزیک پزشکی بیشتر کاربرد علم فیزیک در علوم پزشکی است و لذا در آنجا تاکید می‌شود که باید پزشکان از فیزیک مربوط به ابزارهای مختلف مورد استفاده در پزشکی نیز آگاهی داشته باشند. به عنوان مثال ، جراحی که از چاقوی لیزری جهت جراحی استفاده می‌کند، باید دارای اطلاعات حداقل پایه در مورد فیزیک لیزر باشد، اما در بیوفیزیک ، همانگونه که از نامش پیداست ، فیزیک در معنی عام حیات مورد توجه است
عواقب بي‌‌توجهي به فيزيك پزشكي

بي‌توجهي به اصول فيزيكي حاكم بر كار تشخيص و درمان ، باعث تشديد بيماري ، اتلاف وقت و سرمايه ملي و بالاخره اتلاف جان بيماران خواهدشد. به ‌عنوان مثال ، مي‌توان از بي‌دقتي در اندازه‌گيري مواد راديواكتيو مصرفي در بخش پزشكي هسته‌اي ياد كرد كه گاهي باعث نمايش نادرست تصوير ارگان مورد آزمايش مي‌شود. اگر بخواهيم تمام ناهماهنگيها و گرفتاري‌هاي حاصل از ناآگاهي از فيزيك پزشكي را بيان كنيم، شايد چندين مقاله نيز كفايت نكند.

فوايد آشنايي پزشكان و پيراپزشكان با فيزيك پزشكي

براي انجام صحيح كارهاي تشخيصي و درماني و جلوگيري از آسيبهاي وارده به بيماران و حفظ و حراست دستگاهها ، بايد به فيزيك مربوطه تسلط داشته‌ باشيم. بدين معني كه همه فارغ‌التحصيلان رشته‌هاي پزشكي و پيراپزشكي بايد به اصول فيزيك پزشكي آشنايي كافي پيدا كنند، تا به نگهداري از دستگاهها و انجام صحيح كار با آنها توانايي داشته ‌باشند. در اين صورت نه‌ تنها احتياج ما به مهندسي پزشكي بصورت روزافزون احساس نمي‌شود، بلكه از آسيب‌ديدن دستگاهها و خريد دستگاههاي ناخواسته جلوگيري خواهد شد.

ارتباط فيزيك پزشكي با ساير علوم

مي‌توان گفت كه رشته فيزيك تقريبا با بيشتر شاخه‌هاي علوم ارتباط دارد. رابطه فيزيك با پزشكي نيز از طريق فيزيك پزشكي برقرار مي‌شود. به ‌بيان ديگر ، فيزيك پزشكي مانند پلي است كه بين شاخه‌هاي مختلف فيزيك و پزشكي وجود دارد. به ‌عنوان مثال ، فيزيك پزشكي با گرايش‌هاي ليزر و فيزيك هسته‌اي ارتباط تنگاتنگ دارد.

پیشینه

با برداشته شدن اولین تصویر رادیوگراف بکمک اشعه ایکس از بدن انسان بتوسط ویلهلم رونتگن در سال ۱۸۹۶، دانش فیزیک پزشکی نوین متولد گردید. طولی نکشید که پیشرفت های پیر و ماری کوری زبانزد خاص و عام محافل علمی شدند.

اولین آزمایش استفاده از رادیوایزوتوپ در تصویربرداری توسط بلومگارت (Blumgart) و وایس (Weiss) در سال ۱۹۲۷ بکمک یک اتاقک ابری و رادون تزریقی انجام گرفت، و در سال ۱۹۵۱ بندیکت کسن (Benedict Cassen) اولین دستگاه اسکن خطی را اختراع نمود. دهه ۱۹۳۰ شاهد ساخت شتابدهنده سیکلوترون توسط ارنست لورنس بود که رفته رفته منجر به ساخت و تکمیل سیستم‌های رادیوتراپی مدرن شد.

سپس دوربین انگر در ۱۹۵۸ ابداع گردید، و استفاده از رادیوایزوتوپ Tc-99m در ۱۹۶۴ توسط تیم پل هارپر باعث ایجاد نقطه عطفی در تاریخ فیزیک پزشکی گردید. و بلاخره در دهه ۷۰ میلادی بود که فناوری سیستم‌های پت اسکن، اسپکت، سی تی اسکن، و ام آر آی بسرعت گسترش یافت.

 

پیشینه فیزیک پزشکی در ایران

در ایران دکتر نظام مافی اول بار در سال ۱۳۴۰ با یک پویشگر تیروئید تحقیقاتی را به انجام رسانیده و پایه های پزشکی هسته ای را در ایران بنا نهادند.

از سوی دیگر سیستم‌های رادیوتراپی لیناک نخست در دهه ۱۳۵۰ در ایران فراگیر شدند و دیری نپایید که اولین راکتور هسته ای ایران که در دانشگاه تهران در امیرآباد بتوسط امریکاییان ساخته شده بود شروع به تولید رادیوایزوتوپ های پزشکی نمود. نهایتا در سال ۱۳۷۰ بود که انجمن فیزیک پزشکی ایران تشکیل شده و ایران عضو سازمان جهانی IOMP گشت.


 تصویر برداری تشخیصی
تصویر‌برداری پزشکی (Diagnostic Imaging): در این شاخه از فیزیک پزشکی، با مدالیته‌ هایی همچون سی تی اسکن، ام آر آی (تصویر برداری تشدید مغناطیسی)، سونوگرافی، ماموگرافی، فلوروسکوپی، و رادیوگرافی معمولی میتوان سر و کار داشت. طراحی و ضمانت کارکرد صحیح (accreditation) و کنترل کیفیت (Quality Control) اینگونه دستگاهها بر عهدهٔ فیزیکدانهای پزشکی می باشد.


فیزیک بهداشت
فیزیک بهداشت (Health Physics): در این شاخه از فیزیک پزشکی بر روی مباحثی تمرکز می‌شود که سرو کار با محاسبات کنترل کیفیت (Quality Control) و بویژه دوزیمتری، و شرایط محافظت از پرتو‌های یونیزان (Radiation Protection) در محیط‌های متفاوت دارد. در حقیقت بهداشت پرتوی شاخه ای از فیزیک پزشکی است که با حفاظت افراد و جوامع در برابر آثار زیانبار پرتوهای یونیزان و غیر یونیزان سر و کار دارد. طراحی سیستم‌های حفاظتی در بخش‌های رادیوتراپی و پرتوافکن در بیمارستان ها، وضع قوانین و پروتوکول های کار با رادیوایزوتوپ های گوناگون و ضایعات هسته‌ای در سطح کشوری، و حتی مسئولیت ضمانت سیستم های پوششی (Shielding calculations) و حفاظتی راکتورهای هسته‌ای از وظایف متخصصین فیزیک بهداشت میباشد.

 

به طور کلی متخصص در این زمینه مسئول جوانب حفاظتی-بهداشتی در طراحی فرایند ها, تجهیزات, و آزمایشگاه هایی که از منابع پرتوی و ضایعات هسته ای استفاده می کنند می باشد بطوریکه تابش پرتو وارده به افراد و پرسنل کمینه گشته و همواره در حد قابل قبول باشد. وی نیز بایستی در هر حال این محیط ها را زیر سنجش (surveillance) داشته باشد تا از وضعیت فوق در تمام حالات اطمینان خاطر داشته باشد. اگر این شرایط بنا به هر دلیلی اغماض گردند, وی بایستی ارزیابی و توصیه های لازم را برای رفع هر چه سریع تر سانحه را بنماید.

جوانب علمی و مهندسی فیزیک بهداشت عموماً با این فعالیتها سر و کار دارند:

  • سنجش فیزیکی پرتو ها و مواد پرتوزای متفاوت.
  • برقراری روابط کمی بین تابش پرتو(Radiation exposure) و خسارات زیستی (biological damage).
  • پخش و حرکت رادیواکتیویته در محیط زسیت.
  • طراحی و محاسبات جوانب حفاظتی (shielding) تجهیزات, فرایند ها, و محیط های مناسب رادیولوژیکی

رادیولوژی پزشکی

رادیولوژی پزشکی بر حسب این که از چه عاملی در آن استفاده می‌شود به دو رشته تخصصی بزرگ تقسیم می‌شود: یکی پزشکی هسته‌ای که اساس کار آنها روی مواد رادیواکتیو است و دیگری رادیولوژی که مبنایی روی اشعه ایکس و ویژگیهای گوناگون آن دارد. ما در اینجا تنها درباره رادیولوژی واقعی یعنی آنچه که با استفاده از پرتو ایکس یا رنتگن به اشکال گوناگون برای تشخیص و درمان در پزشکی ، انجام می‌گیرد صحبت می‌کنیم.

رادیولوژی پزشکی واقعی یا رنتگنولوژی به دو بخش رادیولوژی تشخیصی و رادیولوژی درمانی تفسیم بندی می‌شود. رادیولوژی تشخیصی شامل فلوئوروسکوپی ،
رادیوگرافی و توموگرافی کامپیوتری می‌باشد. رادیولوژی درمانی درباره دستگاههای رادیوتراپی ، مقادیر درمانی در تابش پرتوها و حساسیت بافتی در برابر پرتوها ، بحث می‌کند.

 





دستگاههای رادیولوژی

  • اشعه ایکس یا رنتگن در طبیعت زیاد وجود ندارد و برای کاربرد پزشکی ، این پرتوها باید بوسیله لامپهایی که برای این منظور ساخته شده‌اند تولید شود. در لامپ مولد اشعه ایکس که ظاهری شبیه لامپهای کاتودیک دارد، با بمباران الکترونی قطعه فلز مقاوم و کوچکی که از جنس تنگتن در قطبی از لامپ به نام کانون قرار گرفته ، ترازهای انرژی الکتریکی در این فلز بهم می‌خورد و انرژی ناشی از جابجایی الکترونها به صورت اشعه ایکس بیرون می‌آید. الکترونهایی که استفاده می‌شوند از سیم پیچ کوچکی در قطب منفی لامپ تولید می‌شوند و با استفاده از خلاء درون لامپ و تحت تأثیر اختلاف پتانسیل که از یک ژنراتور تولید می شود، به کانون لامپ برخورد می‌کنند.

  • شکل کلی دستگاههای رادیولوژی بسته به اینکه به چه منظوری (تشخیصی یا درمانی) ساخته شده باشند، فرق می‌کند. ولی بطور کلی در یک دستگاه رادیولوژی عمومی لامپ تولید کننده اشعه ایکس با بازویی به پایه‌ای که می‌تواند در مسیرهای مختلف حرکت کند وصل شده تا بتوان اشعه ایکس را بطور دلخواه در جهات متفاوت متمرکز نمود. در این دستگاهها گذشته از امکاناتی که برای پرتو درمانی و یا تابش پرتوها برای عکسبرداریها فراهم شده است، گاهی وسایلی نیز برای رؤیت همزمان تصویر قسمتی از بدن که مورد تابش اشعه قرار گرفته ، استفاده می‌شود.

رادیولوژی تشخیصی

فلوئوروسکوپی

ساده ترین روش رادیولوژی است، زیرا برای انجام آن نیازی به فیلم و تاریکخانه و ... نیست و با قرار دادن بیمار در پشت دستگاهی که به فلوئوروسکوپ مجهز است، می‌توان در عرض چند دقیقه قسمت مورد نظر بدن را بررسی کرد. در مقایسه با رادیوگرافی در فلوئوروسکوپی بیمار تشعشع بیشتری دریافت می‌کند و این عامل محدود کننده این تکنیک است. از این روش برای بررسی حرکات عضوی مانند ضربان قلب ، حرکات تنفسی ریه و دیافراگم و یا بررسی تغییر محل مایعات جنبی و پریکاردی استفاده می‌شود.



img/daneshnameh_up/1/17/PH_AS_X.jpg





رادیوگرافی

  • راديوگرافى عكسبردارى از بدن با پرتوهاى ايكس و راديوسكوپى مشاهده مستقيم بدن با آن پرتوها است. در عكاسى معمولى از نورى كه از چيزها بازتابش مى شود و بر فيلم عكاسى اثر مى كند استفاده مى شوند در صورتى كه در راديوگرافى پرتوهايى را كه از بدن مى گذرند به كار مى برند.
    پرتوهاى ايكس را نخستين بار در سال ۱۸۹۵ ميلادى، ويلهلم كنراد رنتيگن استاد فيزيك دانشگاه ورتسبورگ آلمان كشف كرد. اين كشف بسيار شگفت انگيز بود و خبر آن با سرعت در روزنامه هاى جهان منتشر شد. جالب است كه رنتيگن بر روى پرتوهاى كاتدى كار مى كرد و به طور اتفاقى متوجه شد كه وقتى اين پرتوها، كه همان الكترون هاى سريع هستند به مواد سخت و فلزات سنگين برخورد مى كنند پرتوهاى ناشناخته اى توليد مى شود او اين پرتوها را پرتو ايكس به معنى مجهول ناميد

    پرتوهاى ايكس قدرت نفوذ و عبور بسيار زياد دارند. به آسانى از كاغذ، مقوا، چوب، گوشت و حتى فلزهاى سبك مانند آلومينيوم مى گذرند، ليكن فلزهاى سنگين مانند سرب مانع عبور آنها مى شود. اشعه ايكس از استخوان هاى بدن كه از مواد سنگين تشكيل شده اند عبور نمى كنند در صورتى كه از گوشت بدن به آسانى مى گذرند. همين خاصيت سبب شده كه آن را براى عكسبردارى از استخوان هاى بدن به كار برند و محل شكستگى استخوان ها را مشخص كنند. براى عكسبردارى از روده و معده هم از پرتوهاى ايكس استفاده مى شود ليكن براى اين كار ابتدا به شخص مايعاتى مانند سولفات باريم مى خورانند تا پوشش كدرى اطراف روده و معده را بپوشاند و سپس راديوگرافى صورت مى دهند.
    كشف پرتوهاى ايكس كه به وسيله رنتيگن عملى شد سرآغاز فعاليت هاى دانشمندانى مانند تامسون، بور، رادرفورد، مارى كورى، پيركورى، باركلا و بسيارى ديگر شد به طورى كه نه فقط چگونگى توليد، تابش و اثرهاى پرتو ايكس و گاما و نور شناخته شد بلكه خود اشعه ايكس يكى از ابزارهاى شناخت درون ماده شد و انسان را با جهان بى نهايت كوچك ها آشنا كرد و انرژى عظيم اتمى را در اختيار بشر قرار داد.
    پرتوهاى ايكس در پزشكى و بهداشت براى پيشگيرى، تشخيص و درمان به كار مى رود به طورى كه در فناورى هاى مربوطه يكى از ابزارهاى اساسى است.

     

    اما در كنار مزايا و كاربردهاى اشعه ايكس در علوم پزشكى، موضوع حفاظت و ايمنى در برابر اين پرتو پرانرژى همواره يكى از دغدغه ها و نگرانى هاى استفاده از اين پديده بوده و هست.

    اشعه ايكسى كه در دستگاه هاى مولد توليد مى شود داراى انرژى هاى متفاوتى است كه در برخورد با بدن بيمار، تعدادى از فوتون هاى آن كه انرژى كمترى دارند جذب پوست مى شوند، تعدادى ديگر از فوتون ها كه انرژى بيشترى دارند يا جذب بافت ها و ارگان هاى بدن مى شوند يا پراكنده مى شوند و يا از بدن عبور مى كنند. در تشخيص بيمارى ها، آن دسته از فوتون هاى اشعه ايكس كه جذب بافت ها و ارگان هاى بدن مى شوند و نيز آن دسته كه از بدن عبور مى كنند و به دريافت كننده هاى تشخيصى از جمله فيلم راديوگرافى، صفحات فلئورسنت آشكارسازها و غيره مى رسند و همچنين در درمان بيمارى ها، آن دسته از فوتون هاى اشعه ايكس كه در برخورد با سلول هاى سرطانى آنها را از بين مى برند، به آن مقدار كه لازم و كافى هستند، مفيدند.

    در غير اين صورت آن تعداد از فوتون هاى اشعه ايكس كه در پروسه تشخيص و درمان بيمارى ها مفيد نيستند، مضرند و بايد با استفاده از تمهيداتى از جذب آنها در بدن جلوگيرى به عمل آورد. برخى از اين تمهيدات مربوط به دستگاه ها و تجهيزات و برخى مربوط به كاركرد نيروى انسانى و برخى ديگر مربوط به بيماران مى شود كه براساس توصيه هاى آژانس بين المللى حفاظت در برابر اشعه
    ICRP و با توجه به يكى از اصول حفاظت و ايمنى (ALARA
    ) هر چه كمتر موجه شدنى در اين نوشتار به برخى از اين موارد اشاره مى شود:

    ۱ _ دستگاه مولد اشعه ايكس: عمر مفيد دستگاه هاى راديوگرافى و تعداد اكسپوزهاى مجاز، فاكتورهايى است كه اگر براساس استانداردهاى موجود رعايت شوند امكان پرتوگيرى هاى غيرمجاز بيماران و پرتوكاران، از طريق دريافت پرتوهاى نشتى از تيوب اين دستگاه ها به حداقل ممكن خواهد رسيد. جلوگيرى از ضربات فيزيكى و صدمات وارده بر تيوب اين دستگاه ها نيز مى تواند مانع نشست اين پرتوها از تيوب شود. فيلتراسيون ذاتى و اضافه شونده تيوب دستگاه هاى مولد اشعه ايكس از طريق جذب فوتون هاى با طول موج بلند و انرژى كم مانع جذب اين فوتون ها در پوست بدن بيماران و در نتيجه كاهش دوز جذبى آنها خواهد شد.

    ۲ _
    استفاده از فولى: اسكرين هاى توليدكننده نور سبز و فيلم هاى راديوگرافى حساس به نور سبز، از طريق كاهش منطقى فاكتورهاى تابش (كيلو ولتاژ و ميلى آمپر ثانيه) به ميزان قال توجهى باعث كاهش دوز جذبى بيماران خواهد شد.

    ۳ _
    اگر راديوگرافى هاى درخواستى، انديكاسيون داشته باشند و نوع تكنيك هاى راديوگرافى، صحيح و فاكتورهاى تابش مناسب و ميدان تابش اشعه به اندازه عضو مورد مطالعه انتخاب شوند و اعضاى ديگر بدن كه در معرض تابش مستقيم اشعه قرار ندارند، شيلد (حفاظت) شوند و بيمار جهت انجام راديوگرافى توجيه و همكارى لازم از وى اخذ شود، پرتوگيرى بيمار مجاز و قابل توجيه خواهد بود.

    تکنیکهای ویژه رادیولوژی تشخیصی

    سریوگرافی و سینماتوگرافی

    با نصب دوربینهای سینمایی روی دستگاههای فلوئوروسکوپی و یا رادیوگرافی می‌توان عکسهای ردیفی جالبی تهیه کرد و بعد آنها را به طریق سینمایی با پروژکتور نمایش داد. این تکنیک در بررسی اعضاء متحرک مانند ضربان قلب ، کار معده و ... استفاده می‌شود.

    ماموگرافی

    این دستگاهها طوری ساخته شده‌اند که کانون بسیار کوچکی در لامپ مولد اشعه ایکس دارند و گاهی نوع مخصوصی نیز از فیلم رادیولوژی در آنها بکار می‌رود، تا اینکه تصویر رادیوگرافی تهیه شده از بافت نرم پستان آنقدر دقیق باشد تا بتوان جزئیات را تشخیص داد.

    زیرو رادیوگرافی

    این روش بکار گرفتن زیراکس در رادیوگرافی است. در این تکنیک به جای فیلم رادیولوژی از صفحات سلنیومی زیراکس استفاده می‌شود. تفاوت این روش با رادیوگرافی معمولی در این است که ، اینجا از انرژی پرتوهای خروجی اشعه ایکس از بدن برای تغییرت بار الکتریکی نقاط مختلف سلنیومی استفاده می‌شود.

    توموگرافی

    در دستگاههای توموگرافی جور شده است، در مواقع رادیوگرافی لامپ اشعه ایکس و فیلم را در جهات مختلف حرکت می‌دهد و در رادیوگرافیهای بدست آمده ، تنها تصویر سطحی که همسطح با محور چرخش لامپ و فیلم قرار گرفته ، واضح می‌افتد و تصاویر لایه‌های مجاور محور می‌شود و تا حد زیادی از بین می‌رود.

    توموگرافی کامپیوتری

    مبنای این روش بر اندازه گیری مستقیم بقایای انرژی یک رشته پرتو رنتگن ، پس از عبور آن از قسمتی از بدن است. در اینجا یک اندازه گیری حساس (Detector) میزان انرژی باقیمانده را حساب کرده به کامپیوتر می‌دهد و کامپیوتر برای تمام نقاطی از بدن که در مسیر عبور پرتو ایکس قرار گرفته اند، عدد جذبی را حساب می‌کند. عکسی که از این دستگاههای سی تی اسکن بدست می‌آید مثل یک برش تشریحی عرضی از بدن است که در آن تمامی قسمتها را می‌توان بخوبی بررسی کرد.


    هولوگرافی

    هولوگرافی از نظر ثبت اطلاعات مربوط به یک صحنه و منظره بر روی فیلم ، به عکاسی شباهت دارد، اما شیوه‌ها و وسایل کار برای ایجاد تصویر همچون خود مقادیر به دست آمده کاملا متفاوتند. در عکاسی متعارف تصویری که از یک منظره و صحنه بدست می‌آید، چه عکس باشد یا اسلاید به هر حال تصویری است که نهایتا ایجاد می‌شود.

    اطلاعات مربوط به هر سه بند ثبت شده است و ناظر از تماشای هولوگرام احساس برجستگی در تصویر می‌کند. حتی بیش از آنچه در
    استرئوسکوپی معمول است، بر بعد در استرئوسکوپی را با تعبیری می‌شود بعد کاذب نامید. چون فقط از یک زاویه یعنی همان زاویه‌ای که دوربینها موقع عکسبرداری ، مستقر بوده، می‌شود تصویر را مشاهده کرد. در حالی که در هولوگرافی منظره بازسازی شده را از زوایای متعدد می‌توان دید و ناظر با حرکت دادن سر خود اثر ناشی از اختلاف منظر معین جابجایی روشن نسبت به هم در اثر جابجایی ناظر را حس خواهد کرد.


    کاربردهای هولوگرافی

    • با توجه به خواص بی‌شمار هولوگرافها از آنها در صنعت و مهندسی بسیار سود می‌برند. یک خاصیت این است که می‌توان چندین هولوگرام را روی یک فیلم ثبت کرد. جهت باریکه مبنا یا مرجع نسبت به فیلم در عکسبرداریهای گوناگون متفاوت است. از این رو الگوهای تداخلی و ایجاد تصویر هنگامی امکان دارد که فیلم را پس از ظهور و ثبت در برابر تابش پرتو در باز سازنده قرار دهیم. این پرتو دقیقا در همان جهتی بر فیلم می‌تابد که باریکه مبنا در آن جهت بر آن تابیده است.

      در واقع به همین دلیل است که می‌توان با تغییر دادن زاویه تابش نور تصاویر متعددی را بر روی یک فیلم ثبت کرد و ناظر می‌تواند با چرخاندن فیلم در برابر باریکه ثابت نور ، کلیه تصاویر ثبت شده را یک به یک ببیند. بدین ترتیب از هولوگرافی در تمام زمینه‌هایی که به ذخیره و نگهداری اطلاعات مربوط می‌شود می‌توان استفاده کرد.

    • کاربرد دیگر هولوگرافی در بررسی اندازه اشیایی است که از روی آن مدل دیگری ساخته‌اند. در واقع اصل شیئ و نسخه بدل را طوری در معرض تابش شعاعهای لیزر قرار می‌دهند که هولوگرام ایجاد می‌کند. هرگاه اندازه‌ اصل و بدل با یکدیگر متفاوت باشند، الگوههای تداخلی به وجود می‌آورند. از روی این الگوها اختلافها را متوجه می‌شوند. در این شیوه اختلافی به اندازه 0.0003 میلیمتر قابل مشاهده و بررسی است. هولوگراف از کشفیات نسبتا جدید است و موارد استفاده از آن در حال افزایش است.

    رادیولوژی درمانی

    اثر یونسازی پرتوهای رنتگن تنها یک پدیده فیزیکی نبوده ، بلکه با به هم زدن ساختار عادی اتمهای مواد متشکله بدن منجر به پیدایش آثار بیولوژیک مهم نیز میشود. پرتو رنتگن و بطور کلی پرتوهای یونساز را می‌توان به شمشیر دو لبه تشبیه کرد که هر دو لبه آن تیز است، در عین حال که سرطان را درمان می‌کند، خود ممکن است عامل سرطانزا باشد و آنچه که در این میان مهم است، این است که از لبه تیز این شمشیر بایستی برای از بین بردن سرطان استفاده کرد، بی آنکه خود را در معرض برش به تیز مقابل آن یعنی عامل سرطانزایی قرار داد.



     

    رادیوتراپی
    رادیوتراپی (Radiation Therapy): در پزشکی معضلات زیادی (بطور مثال بسیاری از سرطان‌ها) را می توان نام برد که توسط پرتوزایی (گاما، الکترون، پروتون، و نوترون) معالجه و یا حتی مداوا می شوند. مسئولیت عملکرد و تضمین کارکرد (Quality Control and Accreditation) اینگونه سیستم‌ها بر عهدهٔ متخصص رادیو تراپی است.

    در فرم نوین، متخصصین این رشته اغلب بر روی و یا با دستگاههای پرتوزایی نظیر چاقوی گاما، سایبر نایف، پروتون درمانی، لیناک، و یا توموتراپی مطالعه و سرو کار دارند، و یا در زمینه هایی مثل برکیتراپی تخصص می گیرند.






    دستگاههای رادیوتراپی

    هسته اصلی این دستگاهها نیز لامپ مولد پرتو ایکس است و بسته به نیروی تولید شده از این لامپها (ولتاژ) می‌توان روی توانایی نفوذ پرتوهای رنتگن در بدن حساب کرد.


    • دستگاههای ولتاژ پایین ، برای درمان قسمتهای سطحی بدن مانند عوارض مختلف پوستی و یا سرطانزایی پوستی
    • دستگاههای با ولتاژ متوسط مثلا 350 - 200 کیلو ولت که می‌توانند به بافتهای زیر جلدی و اعضاء داخلی نفوذ کنند.
    • دستگاههای با ولتاژ بالا که بسیار دقیقتر از دستگاههای با ولتاژ متوسط عمل می‌کنند.


     پزشکی هسته‌ای

    پزشکی هسته‌ای (Nuclear Medicine): با مدالیته‌هایی نظیر اسپکت (SPECT) و پت اسکن (PET) سرو کار دارد. در حقیقت این شاخه هم یک نوع تصویر برداری پزشکی است، اما از آنجایی که مکانیزم تولید پرتو اینجا بر خلاف منشا فتو الکتریکی و عبوری (transmission) منشا in vivo رادیو ایزوتوپی دارد (emission)، این شاخه را اغلب متمایز از سایر مدالیته‌ها دانسته‌اند.

     

    یکی از مواردی که ازعلم فیزیک در پزشکی استفاده می شود مربوط به ایرادات چشم  است

    دید کلی:

    وقتی سخن از ایرادات می شود برای حداکثر رویت مسئله را مطرح می کنیم. چون اگر نور از ناحیه نزدیکتر بیاید، عمل تطابق تصویر را بر روی شبکیه تشکیل می دهد و در این حالت چشم در حال استراحت نمی باشد. بنابراین تمام ایرادات را برای چشم در حال استراحت مطرح می کنیم، یعنی زمانی که عمل تطابق صورت نمی گیرد.

    نزدیک بینی:


    چشم نزدیک بین ، چشمی است که توان همگرایی آن از حد معمول بیشتر شده است. بنابراین پرتوهای نور در صفحه ای جلوتر از شبکیه به هم می رسند. در واقع ، این حالت زمانی روی می دهد که شعاع انحنای دیوپترهای تشکیل دهنده چشم از حالت طبیعی خارج شده باشد.

    می توان گفت شعاع انحنای دیوپترها به نحوی تغییر یافته است که توان همگرایی کل دیوپترها افزایش یافته است. به همین دلیل تصویر در جلوی
    شبکیه چشم تشکیل می شود. وقتی پرتوها همدیگر را در جلوی شبکیه قطع می کنند، واگرا می شوند و شبکیه را به جای یک نقطه ، در یک سطح قطع می کنند. بنابراین چگالی نوری و یا به عبارت دیگر شدت نوری واحد سطح کاهش می یابد. پرتوها بجای اینکه بر روی یک سلول بیفتند، بر روی تعداد زیادی از سلولهای شبکیه می افتند و این به معنای عدم وضوح در تصویر می باشد.

    اصلاح نزدیک بینی:


    برای اصلاح این ایراد باید افزایش توان همگرایی چشم را به حد معمول برسانیم. برای اینکه مقداری از توان همگرایی چشم را از بین ببریم، از یک عدسی واگرا کننده در مقابل چشم استفاده می کنیم که بسته به توان عدسی از توان همگرایی چشم کاهش می یابد.

    حداکثر رویت چشم سالم 15متر می باشد که در چشم نزدیک بین کاهش یافته است. بنابراین وقتی پرتوها از حداکثر رویت به چشم نزدیک بین می رسند، واگرایی عدسی به اضافه همگرایی چشم باعث ایجاد تصویر بر روی شبکیه می شود. پس باید عدسی واگراکننده ، تصویر پرتوهای رسیده از بینهایت را روی کانون حداکثر رویت چشم نزدیک بین بیندازد. بنابراین عینک تجویز شده با فاصله کانونی برابر با حداکثر رویت چشم نزدیک بین خواهد بود.

    دوربینی


    توان همگرایی چشم دوربین از توان همگرایی حالت طبیعی کمتر شده و تصویر پشت شبکیه و به صورت مجازی تشکیل می شود. در این حالت ، محل تلاقی پرتوها با شبکیه یک سطح است و تصویر واضح دیده نمی شود.

    اصلاح دوربینی


    برای تصحیح ایراد چشمهای دوربین باید از عدسی های همگرا کننده استفاده کنیم. در این حالت هم مقدار توان عدسی همگرا کننده از طریق تعیین حداکثر رویت چشم دور بین مشخص می شود.


    پیرچشمی


    پیرچشمی ناشی از عدم طبیعی بودن اجزای چشم است. در این حالت اجزای مختلف چشم حداکثر توانهای خود را از دست داده اند. در حالت طبیعی عضله ها با کشیدن یا فشار دادن ضخامت عدسی را تغییر می دهند ولی در این حالت عضله ها توانایی خود را از دست داده اند. و نمی توانند به طور کامل اعمال فشار یا کشش کنند.

    در واقع در این حالت
    دامنه تطابق کاهش یافته است. یعنی حداقل رویت از چشم دور شده و حداکثر رویت به چشم نزدیک شده است. پیر چشمی ، بسته به افراد مختلف از 45 سالگی شروع شده و هر 5 سال به اندازه 0.5 دیوپتری افزایش پیدا می کند.

    اصلاح پیرچشمی:


    در پیرچشمی باید هم حداقل رویت و هم حداکثر رویت اصلاح شود. بنابراین یا از دو عینک استفاده می کنند و یا از عینک دو کانونی استفاده می کنند که امروزه برای ساخت عینکهای دوکانونی از گرادیان ضریب شکست استفاده می شود.

    آستیگماتیزم


    در این حالت یک یا چند تا از دیوپترهای چشم کرویت خود را از دست داده است. یک سیستم آستیگمات از نقطه نظر اپتیکی معادل یک دیوپتر کروی و یک عدسی استوانه ای می باشد. درعمل چشمهای آستیگمات به سه شکل خود را بروز می دهند:




    اصلاح آستیگماتیزم:



    برای اصلاح آستیگماتیزم ، باید نقش عدسی استوانه ای را از بین ببریم. این کار با اضافه کردن یک عدسی استوانه ای و جمع توانهای آنها عملی خواهد بود. 


     

     

    دستگاه مولد پالس مربعي  

     Electro-Square Porator، BTX مدل ECM-830 :
     
    در سالهاي اخير اعمال پالسهاي الكتريكي به بافتها با اهداف گوناگوني نظير : انتقال پلاسميد DNA به درون سلولها، ژن درماني و تحويل دارو به سلولهاي بدن مورد توجه قرار گرفته است . اين تكنيك، الكتروپوريشن و سيستم مولد پالسهاي مذكور Electroporator ناميده مي شود.
     

    سيستم مولد اولتراسوند Ultrasound 215A :

    اين دستگاه توانايي توليد امواج فراصوتي در فركانسهاي 1 و 3 مگاهرتز با حداكثر شدت 2 وات بر سانتي متر مربع در حالت پيوسته و 3 وات بر سانتي متر مربع در وضعيت پالسي با Duty Cycle قابل تنظيم 5 ،20 و 50 درصد را دارد.
     

    امكانات موردنياز كشت و نگهداري سلول :

    آزمايشگاه كشت سلول اين مجموعه شامل تجهيزات كاملي نظير انكوباتور CO2 ، هود لامينار، تانك ازت، ميكروسكوپ معكوس مجهز به دوربين فيلمبرداري، pH متر، سانتريفوژ و شيكر مي باشد.

    منبع نوراني غير كوهرنت LumaCare مدل LC-122 :

     

    در فتودايناميك تراپي از داروي حساس به نوري استفاده مي شود كه در غياب نور با طول موج مناسب، بدون سيتوتوكسيسيته است ولي در صورت تابش نور با طول موج مشخص فعل و انفعالاتي صورت مي گيرد كه نهايتاً منجر به مرگ سلول مي شود . اين تكنيك در مواردي از جمله درمان تومورها و باقيمانده هاي نئوپلازي كه نوردهي آنها امكان پذير باشد، مورد استفاده قرار مي گيرد.
     

    نورسنج CONTROL-CURE IL1400 :

    مجهز به آشكارساز نوري داراي پاسخ تخت ( Flat-Response ) است و در ناحية نور مرئي قابل استفاده است
     

    امكانات مورد نياز آماده سازي و نگهداري حيوانات آزمايشگاهي:

    اتاق ويژه آماده سازي مدلهاي آزمايشگاهي حيواني پس از درمان و انجام Follow up ، مشتمل بر اتاق ويژه نگهداري حيوان با كنترل شرايط ( دما، رطوبت و نور ) و اتاق مخصوص آماده سازي حيوان براي انجام امور پژوهشي مي باشد .
     

     

     

    چگونه فيزيك پزشكي بخوانيم؟

    فيزيك پزشكي يكي از گرايشهاي فيزيك در مقطع كارشناسي ارشد مي‌باشد. به ‌بيان ديگر ، دانشجويان رشته فيزيك بعد از اخذ مدرك كارشناسي در اين رشته ، مي‌توانند بعد از امتحان ورودي وارد رشته فيزيك پزشكي شده و مدرك فوق ليسانس خود را در اين رشته اخذ نمايند. البته لازم به ذكر است كه در كشور ما ، در مقايسه با ساير گرايش‌هاي رشته فيزيك كه در بيشتر دانشگاهها ارائه مي‌گردد، گرايش فيزيك پزشكي در تعداد كمي از دانشگاهها وجود دارد.

    جنبهٔ آکادمیک

    در بیشتر کشورها از جمله ایران، رشته فیزیک پزشکی اغلب در مقطع کارشناسی ارشد به بالا ارایه میگردد. دانشجویان رشته فیزیک بعد از اخذ مدرک کارشناسی می‌توانند بعد از امتحان ورودی وارد رشته فیزیک پزشکی در موسسه مربوطه شده و مدرک فوق لیسانس و یا دکترا در این رشته اخذ نمایند.


    در ایران
    در کشور ایران، رشته فیزیک پزشکی رشته ای جوان محسوب میگردد که هم اکنون در دانشگاههای زیر ارایه میگردد:

    دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی تهران
    دانشگاه علوم پزشکی مشهد
    دانشگاه علوم پزشکی ایران
    دانشگاه علوم پزشکی اهواز
    دانشگاه علوم پزشکی تربیت مدرس
    رزیدنسی پزشکی هسته ای نیز در ۳ دانشگاه ارائه می گردد.

    ( و دانشگاه های دیگر )

     

    در خارج از ایران

    واحد تحقیقات و درمان سرطان CTRC مرکز علوم درمانی دانشگاه تگزاس در سن آنتونیو یکی از ۱۷ مرکز بالینی دانشگاهی در قاره امریکای شمالی است که مورد تایید کمیسیون کمپپ می باشد.
    واحد تحقیقات و درمان سرطان CTRC مرکز علوم درمانی دانشگاه تگزاس در سن آنتونیو یکی از ۱۷ مرکز بالینی دانشگاهی در قاره امریکای شمالی است که مورد تایید کمیسیون کمپپ می باشد.

     

    در ایالات متحده آمریکا و کانادا، دانشگاههای متعددی رشته‌ فیزیک پزشکی را در سطوح مقطع کارشناسی ارشد به بالا ارائه می دهند. برنامه و شیوه درسی برخی از این دانشگاهها مورد تایید کمیسیون رسمی برنامه های آموزشی فیزیک پزشکی (CAMPEP اختصاراً کمپپ  می‌باشند.

    هم اکنون بسیاری از دانشگاههای آمریکای شمالی با برنامه ریزی و اختیار خود (بدون تایید کمیسیون کمپپ) اقدام به ارائهٔ مدارک پیشرفته در رشته فیزیک پزشکی را می‌نمایند.

    اما از سال ۲۰۱۲ به بعد، یکی از شروط قبولی امتحان بورد و اخذ گواهی اشتغال سازمان بورد رادیولوژی آمریکا (ABR)، داشتن مدرک از دانشگاهی خواهد بود که مورد تایید این کمیسیون است. لازم به گفتن است که این تصمیم مورد حمایت انجمن فیزیک پزشکی آمریکا نیز می باشد. و در حال حاضر فقط ۱۷ دانشگاه در امریکای شمالی مورد تایید این سازمان می باشند.


    دوره رزیدنسی
    علاوه بر این، برخی دانشگاه ها نیز هستند که به دارندگان مدرک پزشکی دوره تخصص رزیدنسی فیزیک پزشکی ارائه می دهند.(لیست دوره های رزیدنسی فیزیک پزشکی مورد تایید کمپپ) و برخی دانشگاهها حتی دوره های چهار ساله ای دارند که ویژه ی دارندگان مدرک پزشکی است. دانشجویان این دوره پس از اتمام دوره دارنده مدرک MD-PhD می شوند. (مثال)

    آينده فيزيك پزشكي



    با توجه به كاربردي كه علوم در بهينه‌سازي زندگي بشر دارد، توجه انديشمندان و نخبگان دنيا به پيشرفت و ترقي شاخه‌هاي مختلف علمي معطوف شده است. لذا در حال حاضر شاهد پيشرفت وسيع تكنولوژي هستيم. هر روز وسايل جديد و پيشرفته‌تري ساخته مي‌شوند كه نسبت به وسايل قبلي از كارايي بيشتري برخوردار هستند. بوجود آمدن وسايل پيشرفته و استفاده از آنها نيازمند تربيت افراد متخصص در اين زمينه است.

    به بيان ديگر ، هر روز وسايل مختلف پيشرفته‌اي در علم پزشكي بوجود مي‌آيند. مثلا چاقوي ليزري ، چاقوي پلاسمايي و ... چند نمونه از اين موارد فوق‌العاده زياد هستند. اما براي استفاده بهينه از اين وسايل و جلوگيري از صدمات جانبي آنها كه جان بيماراني را كه بوسيله اين ابزار مورد درمان قرار مي‌گيرند، وجود متخصصين فيزيك پزشكي ، امري اجتناب ناپذير است. بنابراين بايد در اين زمينه سرمايه‌گذاري بيشتري انجام شده و نسبت به تربيت چنين افرادي اقدام شود، تا ما نيز در آينده بتوانيم از اين حيث به خودكفايي برسيم و شاهد هيچگونه آسيبي ناشي از استفاده نادرست اين ابزارها نباشيم

    جنبهٔ اشتغالی

    پس از گذرانیدن دوره های آموزشی، متخصصین فیزیک پزشکی می توانند در زمینه های متفاوتی مشغول به کار شوند. بطور مثال میتوانند در محیط آکادمیک و تحقیقاتی (دانشگاهی) اشتغال یابند. برای نمونه می توانند یک پژوهشگر در زمینه تصویربرداری از حیوانات کوچک در یک موسسه تحقیقاتی مربوطه شوند.

    و یا یک فارغ التحصیل فیزیک پزشکی میتواند در محیط بالینی (در مجاورت مستقیم با بیمار) جذب نیرو شود. مثلاً متخصص کنترل کیفیت دستگاههای پرتو درمانی در یک کلینیک مبارزه با سرطان شود، که در اینصورت (در آمریکا و کانادا) نیاز قطعی به اخذ گواهینامه ABR خواهند داشت.

    و در بسیاری از اوقات نیز متخصصین این رشته جذب صنعت و حتی پست های مدیریتی و تصمیم گیرنده نیز می شوند. و گاهی نیز برخی دانش آموختگان این رشته می توانند پژوهشگر، مشاور، و یا نویسنده دنباله های پالسی دستگاه های ام آر آی در یک شرکت تحقیقاتی-تولیداتی شوند.

    و بلاخره برخی دانش آموختگان پست های ترکیبی می یابند. یعنی مثلاً هم مشغول وظایف دانشگاهی از قبیل تدریس و تربیت نیروهای جوان می شوند، و هم پژوهش های علمی انجام داده، و هم مشاور یک شرکت تجهیزات پزشکی مربوطه می شوند. به هر حال آنچه که مسلم است این است که فرصت های شغلی در این رشته به همان مقداری که خود رشته فیزیک پزشکی اقسام و شاخه دارد، متفاوت و امکان پذیر است.

    سازمان ها و مراکز مهم فیزیک پزشکی

    • انجمن فیزیک پزشکی ایران
    • انجمن فیزیک پزشکی آمریکا
    • سازمان کالج فیزیک پزشکی آمریکا ACMP
    • سازمان بین المللی فیزیک پزشکی
    • سازمان فیزیک پزشکی کانادا COMP
    • مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی دانشگاه تهران

    ایرانیان و فیزیک پزشکی

    • دکتر اعظم نیرومند-راد: ریاست محترم گروه پرتوپزشکی در دانشگاه جرجتاون
    • دکتر فرزاد رهنما: ریاست محترم گروه فیزیک پزشکی موسسه فناوری جورجیا (جورجیا تک)، پروژه ای مشترک میان دانشگاه جرجیا تک و دانشگاه اموری واقع در آتلانتا
    • دکتر علیرضا حقیقت: ریاست محترم گروه مهندسی هسته ای (که مدرک دکترا در فیزیک پزشکی ارائه می‌دهد) واقع در دانشگاه فلوریدا
    • دکتر امیر صادقی: ریاست محترم بخش فیزیک پزشکی کلینیک سرطان تگزاس، و عضو هیئت علمی مرکز علوم درمانی دانشگاه تگزاس در سن آنتونیو
    • دکتر اسماعیل پارسایی: سردبیر خبرنامه سازمان بین المللی فیزیک پزشکی و مدیر محترم شاخه فیزیک پزشکی واقع در دانشگاه تولیدو

    منبع:

    ویکی پدیا

    دانشنامه رشد

    شبکه فیزیک هوپا

    هنر فیزیک