«Нет необходимости проводить трепанацию черепа»

В российские ВУЗы приходит новая специальность, с которой большинство экспертов связывают принципиально новый этап в развитии мировой медицины – медицинский физик. О новейших технологиях, применяемых в современной медицине, и проекте «Центр подготовки медицинских физиков» при участии МГУ и МНИОИ им. Герцена в своей лекции в «Газете.Ru» рассказывает кандидат биологических наук Ирина Бочарова.

Часть 1. Облучение вместо скальпеля

Мы являемся свидетелями удивительного процесса: на наших глазах медицина меняется. Если раньше основным оружием врачей были медикаментозные и хирургические методы, то с каждым годом медицинская физика приобретает все большее значение. Благодаря высоким технологиям,

высокоточное облучение теперь часто является более безопасным для больного, чем хирургическое вмешательство.

Уже сегодня медицина имеет в своем распоряжении большой арсенал физических технологий и оборудования для диагностики, профилактики и терапии заболеваний. Их количество будет только увеличиваться.

Используя различные физические излучения, специалисты эффективно диагностируют и лечат многие серьезные заболевания, например онкологические (опухоли головного мозга, головы и шеи, рак легкого, пищевода, молочных желез, почек, гинекологической сферы и др.).

Вот далеко не полный список физических технологий, которые активно применяются в медицине:

– Для диагностики используются: ультразвуковое исследование, рентгенодиагностика, рентгеновская компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, однофотонная эмиссионно-компьютерная томография, позитронная эмиссионная томография и другие средства медицинской визуализации;
– Для лечения пациентов успешно применяются: радиохирургические системы, ускорители, лазеры, реакторы, нейтронные генераторы, открытые и закрытые радионуклидные источники, магнитные поля, и, опять же, ультразвук.

Некоторые из этих технологий широко распространены и активно используются в медицинской практике, а какие-то являются абсолютно новаторскими и только начинают применяться в массовом порядке. Например, УЗИ, рентген и томография знакомы практически каждому из нас.

В современном мире сложно найти человека, который ни разу не проходил хотя бы одну из этих процедур.

Их популярность обусловлена, в том числе, и сравнительной простотой их проведения. Специалистам, имеющим медицинское образование, несложно разобраться в технологии проведения, например, рентгенографии. Однако технологии развиваются настолько стремительно, что для успешной работы на современном высокотехнологическом оборудовании только медицинского или только физического образования уже недостаточно.

 

Возьмем, например, стереотаксическую радиохирургию и радиохирургические системы, которые в ней используются. Несмотря на название, процедура не является операцией, то есть речь идет о неинвазивной хирургии. Термин относится к технике, в которой высокая доза излучения однократно подводится к мишени облучения. Мишень уничтожается без повреждения окружающих тканей.

Радиохирургия является важной альтернативой инвазивной хирургии, особенно при опухолях и аномалиях кровеносных сосудов, расположенных глубоко в мозге или вблизи жизненно важных его областей.

Большой интерес представляет принцип действия радиохирургической системы на примере ее «золотого стандарта» – системы «Гамма-нож». Это революционная радиохирургическая система, в которой используются новейшие достижения медицинской радиологии, нейрохирургии и робототехники. Подобно нейрохирургической операции, процедура лечения проводится однократно, однако при этом нет необходимости проводить трепанацию черепа и процедура проходит практически безболезненно.

 

«Гамма-нож» состоит из облучательного блока с системой позиционирования пациента и станции управления с консолью оператора и офисным компьютером. Эффективная неинвазивная терапия производится при помощи пучков ионизирующего излучения, обладающих достаточной проникающей способностью для доступа даже в наиболее глубокорасположенные мишени. Хирургический эффект достигается подведением предписанной дозы (импульсов) излучения в соответствии с заранее подготовленным планом лечения в точно определенную мишень внутри черепа.

Тем самым ткань опухоли поражается при сохранении окружающей здоровой ткани.

Ионизирующее излучение исходит из 192 источников кобальта-60, размещенных в 8 секторах в защитном облучательном блоке. Под его действием происходит разрушение ДНК опухолевых клеток, которые теряют способность к делению и постепенно погибают. Некоторые опухоли полностью «рассасываются» и исчезают, некоторые остаются в прежних размерах, либо уменьшаются и больше никогда не растут.

 

Продолжительность всей процедуры составляет несколько часов (от 2 до 4). Лечение с применением «Гамма-ножа» хорошо переносится, имеет низкий уровень побочных реакций и осложнений, позволяет пациентам быстро вернуться к нормальной жизнедеятельности, в большинстве случаев не требует госпитализации в специализированный стационар и может проводиться амбулаторно. За время применения данного метода, около миллиона пациентов во всем мире прошли лечение с применением «Гамма-ножа».

Лучевая терапия – еще одна область, где медицина идет рука об руку с физикой.

Это хорошо видно на примере медицинских ускорителей, аппаратов, которые используются для дистанционной лучевой терапии. Медицинские ускорители на сегодняшний день являются наиболее универсальными и позволяют реализовывать все существующие методики, начиная от наиболее простых – конвенциональных паллиативных, и заканчивая самыми высокотехнологичными, включая радиохирургические, при наличии соответствующей конфигурации аппарата и его принадлежностей.

Последнее десятилетие характеризуется значительными достижениями в технике планирования и проведения лучевой терапии с высокой точностью. Решение обратной задачи и виртуальная симуляция, к которым добавилась возможность использовать многофункциональные изображения (КТ, МРТ и ПЭТ) анатомии пациента произвели революцию в планировании и облучении.

Самые современные ускорители оснащены уникальными роботизированными системами укладки пациента с несколькими системами свободы для корректировки любого отклонения мишени от заданного положения.

Это позволяет проводить лучевую терапию с высокой точностью. Многолепестковый коллиматор (МЛК) дает возможность соотносить планируемый дозовый объем форме облучаемой мишени, за счет чего окружающие мишень органы получают дозу, не превышающую толерантную. Ускоритель используется в составе комплекса, в который входит также оборудование для диагностики, топометрии, планирования лучевой терапии, верификации и др. Для размещения ускорителя необходимо специальное защитное процедурное помещение (каньон).

Отдельную роль в современной лучевой терапии играет клиническая дозиметрия. Ее основное назначение – подведение заданной дозы к выбранной врачом мишени с хорошей точностью при минимальном поражении здоровых органов и тканей.

Погрешность подведения дозы не должна превышать +7-5%.

Для правильного и эффективного использования сложной аппаратуры, создающей терапевтические пучки излучения, для проведения клинической дозиметрии и планирования облучения требуются специалисты, обладающие знаниями в области фундаментальной и прикладной физики, и в специальных областях, касающихся применения излучения для диагностики и лечения онкологических больных. Эта новая область науки называется медицинская физика, а специалисты, работающие в ней – медицинскими физиками.

 

Часть 2. Кто такие медицинские физики?

Согласно уставу Европейской федерации организаций по медицинской физике

(EFOMP), медицинский физик – это специалист с высшим физико-техническим образованием, имеющий диплом университета или технического высшего учебного заведения по физике, математике, вычислительной технике, механике, электротехнике или электронике, работающий в сотрудничестве с медицинским персоналом в лечебных учреждениях, университетах, учебных или научно-исследовательских институтах.

Медицинский физик работает на стыке физики и медицины. Требования к профессии очень высоки. Специальность предполагает сочетание физико-математического образования и дополнительной медицинской подготовки высокого уровня.

Медицинский физик должен обладать знаниями в различных областях информатики, электроники и, конечно, физики (ядерная физика, дозиметрия ионизирующих излучений и т.д.). Кроме того необходимо знание биофизики, физиологии, анатомии, радиобиологии и основных медицинских приложений своей профессии (радиология, онкология, кардиология и др.) Это принципиально важно для того, чтобы разговаривать с врачами на одном языке и более эффективно выполнять свои профессиональные обязанности.

Кроме того, медицинские физики должны обладать большим количеством специальных навыков и знаний. Речь идет о применении радиационных технологий, соответственно, они должны обеспечивать радиационную защиту и безопасность пациентов, персонала и окружающей среды.

Такой специалист работает в паре с врачом, соответственно, для совместного принятия решений, например, в процессе диагностики он обязан освоить методы и средства медицинской визуализации, а также методы обработки медицинских изображений.

Также он должен знать методы и средства предлучевой топометрической подготовки, различные методы физической модификации лучевой терапии и многое, многое другое.

Несмотря на то, что в современном мире профессия медицинского физика совершенно необходима, в России еще совсем недавно толком не знали, что это такое.

Отрасль российской лучевой терапии отстает от Запада на несколько десятков лет.

Аппаратура, которой оснащено большинство онкологических лечебных учреждений, морально и физически устарела, однако ей продолжают пользоваться. Когда несколько лет назад в рамках Национальной программы оказания онкологической помощи населению начались работы по поставкам современного высокотехнологичного медицинского оборудования для лучевой терапии в российские лечебные центры, остро встал вопрос: «Кто сможет на этом работать?»

Сложилась непростая ситуация: есть новейшее оборудование, которое может спасать жизни, а работать на нем некому. Возникла не только необходимость в повышении квалификации медицинского персонала, но и привлечении молодых специалистов. В этом направлении было разработано несколько крупных проектов.

Наиболее значимыми из них, пожалуй, является сотрудничество с МГУ и МНИОИ им П.А. Герцена. На базе этих двух ведущих учреждений было принято решение создать «Центр подготовки медицинских физиков».

Обучение проводят ведущие российские и западные эксперты отрасли. Сама же программа состоит из теоретического курса и клинической практики, во время которой специалисты учатся обращаться именно с той техникой, на которой им предстоит работать.

Другая проблема, с которой мы столкнулись, заключалась в том, что у молодежи не было мотивации идти в медицинские физики. Официальная зарплата таких специалистов немногим отличается от прожиточного минимума. Инжиниринговой компанией ЗАО «МСМ-МЕДИМПЭКС» было принято решение об учреждении специальных грантов студентам – будущим медицинским физикам, которые параллельно с обучением в ВУЗах начинают проходить практику в онкологических центрах, и к моменту защиты диплома получают гарантированное рабочее место и достойные социальные и финансовые условия.

В минувшем году состоялся первый выпуск студентов МГУ, которые благополучно были трудоустроены в МНИОИ.

Этот проект имеет для нас огромное значение, поскольку не только повышает интерес начинающих медицинских физиков к профессии, но и является мотивацией к тому, чтобы после окончания ВУЗа продолжать работать по специальности.

Высококлассные специалисты, в обучение которых мы стараемся вкладывать большие финансовые и интеллектуальные ресурсы, играют определяющую роль в успешном лечебном процессе. Только при наличии профессионалов в медицинских учреждениях, особенно такой сложной направленности, как онкология, пациенты смогут получать эффективное и самое современное лечение. А это, в общем-то, и есть конечная цель работы каждого участника нашей отрасли.

 

 

В российские ВУЗы приходит новая специальность, с которой большинство экспертов связывают принципиально новый этап в развитии мировой медицины – медицинский физик. О новейших технологиях, применяемых в современной медицине, и проекте «Центр подготовки медицинских физиков» при участии МГУ и МНИОИ им. Герцена в своей лекции в «Газете.Ru» рассказывает кандидат биологических наук Ирина Бочарова.

Часть 1. Облучение вместо скальпеля

Мы являемся свидетелями удивительного процесса: на наших глазах медицина меняется. Если раньше основным оружием врачей были медикаментозные и хирургические методы, то с каждым годом медицинская физика приобретает все большее значение. Благодаря высоким технологиям,

высокоточное облучение теперь часто является более безопасным для больного, чем хирургическое вмешательство.

Уже сегодня медицина имеет в своем распоряжении большой арсенал физических технологий и оборудования для диагностики, профилактики и терапии заболеваний. Их количество будет только увеличиваться.

Используя различные физические излучения, специалисты эффективно диагностируют и лечат многие серьезные заболевания, например онкологические (опухоли головного мозга, головы и шеи, рак легкого, пищевода, молочных желез, почек, гинекологической сферы и др.).

Вот далеко не полный список физических технологий, которые активно применяются в медицине:

– Для диагностики используются: ультразвуковое исследование, рентгенодиагностика, рентгеновская компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, однофотонная эмиссионно-компьютерная томография, позитронная эмиссионная томография и другие средства медицинской визуализации;
– Для лечения пациентов успешно применяются: радиохирургические системы, ускорители, лазеры, реакторы, нейтронные генераторы, открытые и закрытые радионуклидные источники, магнитные поля, и, опять же, ультразвук.

Некоторые из этих технологий широко распространены и активно используются в медицинской практике, а какие-то являются абсолютно новаторскими и только начинают применяться в массовом порядке. Например, УЗИ, рентген и томография знакомы практически каждому из нас.

В современном мире сложно найти человека, который ни разу не проходил хотя бы одну из этих процедур.

Их популярность обусловлена, в том числе, и сравнительной простотой их проведения. Специалистам, имеющим медицинское образование, несложно разобраться в технологии проведения, например, рентгенографии. Однако технологии развиваются настолько стремительно, что для успешной работы на современном высокотехнологическом оборудовании только медицинского или только физического образования уже недостаточно.

 

Возьмем, например, стереотаксическую радиохирургию и радиохирургические системы, которые в ней используются. Несмотря на название, процедура не является операцией, то есть речь идет о неинвазивной хирургии. Термин относится к технике, в которой высокая доза излучения однократно подводится к мишени облучения. Мишень уничтожается без повреждения окружающих тканей.

Радиохирургия является важной альтернативой инвазивной хирургии, особенно при опухолях и аномалиях кровеносных сосудов, расположенных глубоко в мозге или вблизи жизненно важных его областей.

Большой интерес представляет принцип действия радиохирургической системы на примере ее «золотого стандарта» – системы «Гамма-нож». Это революционная радиохирургическая система, в которой используются новейшие достижения медицинской радиологии, нейрохирургии и робототехники. Подобно нейрохирургической операции, процедура лечения проводится однократно, однако при этом нет необходимости проводить трепанацию черепа и процедура проходит практически безболезненно.

 

«Гамма-нож» состоит из облучательного блока с системой позиционирования пациента и станции управления с консолью оператора и офисным компьютером. Эффективная неинвазивная терапия производится при помощи пучков ионизирующего излучения, обладающих достаточной проникающей способностью для доступа даже в наиболее глубокорасположенные мишени. Хирургический эффект достигается подведением предписанной дозы (импульсов) излучения в соответствии с заранее подготовленным планом лечения в точно определенную мишень внутри черепа.

Тем самым ткань опухоли поражается при сохранении окружающей здоровой ткани.

Ионизирующее излучение исходит из 192 источников кобальта-60, размещенных в 8 секторах в защитном облучательном блоке. Под его действием происходит разрушение ДНК опухолевых клеток, которые теряют способность к делению и постепенно погибают. Некоторые опухоли полностью «рассасываются» и исчезают, некоторые остаются в прежних размерах, либо уменьшаются и больше никогда не растут.

 

Продолжительность всей процедуры составляет несколько часов (от 2 до 4). Лечение с применением «Гамма-ножа» хорошо переносится, имеет низкий уровень побочных реакций и осложнений, позволяет пациентам быстро вернуться к нормальной жизнедеятельности, в большинстве случаев не требует госпитализации в специализированный стационар и может проводиться амбулаторно. За время применения данного метода, около миллиона пациентов во всем мире прошли лечение с применением «Гамма-ножа».

Лучевая терапия – еще одна область, где медицина идет рука об руку с физикой.

Это хорошо видно на примере медицинских ускорителей, аппаратов, которые используются для дистанционной лучевой терапии. Медицинские ускорители на сегодняшний день являются наиболее универсальными и позволяют реализовывать все существующие методики, начиная от наиболее простых – конвенциональных паллиативных, и заканчивая самыми высокотехнологичными, включая радиохирургические, при наличии соответствующей конфигурации аппарата и его принадлежностей.

Последнее десятилетие характеризуется значительными достижениями в технике планирования и проведения лучевой терапии с высокой точностью. Решение обратной задачи и виртуальная симуляция, к которым добавилась возможность использовать многофункциональные изображения (КТ, МРТ и ПЭТ) анатомии пациента произвели революцию в планировании и облучении.

Самые современные ускорители оснащены уникальными роботизированными системами укладки пациента с несколькими системами свободы для корректировки любого отклонения мишени от заданного положения.

Это позволяет проводить лучевую терапию с высокой точностью. Многолепестковый коллиматор (МЛК) дает возможность соотносить планируемый дозовый объем форме облучаемой мишени, за счет чего окружающие мишень органы получают дозу, не превышающую толерантную. Ускоритель используется в составе комплекса, в который входит также оборудование для диагностики, топометрии, планирования лучевой терапии, верификации и др. Для размещения ускорителя необходимо специальное защитное процедурное помещение (каньон).

Отдельную роль в современной лучевой терапии играет клиническая дозиметрия. Ее основное назначение – подведение заданной дозы к выбранной врачом мишени с хорошей точностью при минимальном поражении здоровых органов и тканей.

Погрешность подведения дозы не должна превышать +7-5%.

Для правильного и эффективного использования сложной аппаратуры, создающей терапевтические пучки излучения, для проведения клинической дозиметрии и планирования облучения требуются специалисты, обладающие знаниями в области фундаментальной и прикладной физики, и в специальных областях, касающихся применения излучения для диагностики и лечения онкологических больных. Эта новая область науки называется медицинская физика, а специалисты, работающие в ней – медицинскими физиками.

 

Часть 2. Кто такие медицинские физики?

Согласно уставу Европейской федерации организаций по медицинской физике

(EFOMP), медицинский физик – это специалист с высшим физико-техническим образованием, имеющий диплом университета или технического высшего учебного заведения по физике, математике, вычислительной технике, механике, электротехнике или электронике, работающий в сотрудничестве с медицинским персоналом в лечебных учреждениях, университетах, учебных или научно-исследовательских институтах.

Медицинский физик работает на стыке физики и медицины. Требования к профессии очень высоки. Специальность предполагает сочетание физико-математического образования и дополнительной медицинской подготовки высокого уровня.

Медицинский физик должен обладать знаниями в различных областях информатики, электроники и, конечно, физики (ядерная физика, дозиметрия ионизирующих излучений и т.д.). Кроме того необходимо знание биофизики, физиологии, анатомии, радиобиологии и основных медицинских приложений своей профессии (радиология, онкология, кардиология и др.) Это принципиально важно для того, чтобы разговаривать с врачами на одном языке и более эффективно выполнять свои профессиональные обязанности.

Кроме того, медицинские физики должны обладать большим количеством специальных навыков и знаний. Речь идет о применении радиационных технологий, соответственно, они должны обеспечивать радиационную защиту и безопасность пациентов, персонала и окружающей среды.

Такой специалист работает в паре с врачом, соответственно, для совместного принятия решений, например, в процессе диагностики он обязан освоить методы и средства медицинской визуализации, а также методы обработки медицинских изображений.

Также он должен знать методы и средства предлучевой топометрической подготовки, различные методы физической модификации лучевой терапии и многое, многое другое.

Несмотря на то, что в современном мире профессия медицинского физика совершенно необходима, в России еще совсем недавно толком не знали, что это такое.

Отрасль российской лучевой терапии отстает от Запада на несколько десятков лет.

Аппаратура, которой оснащено большинство онкологических лечебных учреждений, морально и физически устарела, однако ей продолжают пользоваться. Когда несколько лет назад в рамках Национальной программы оказания онкологической помощи населению начались работы по поставкам современного высокотехнологичного медицинского оборудования для лучевой терапии в российские лечебные центры, остро встал вопрос: «Кто сможет на этом работать?»

Сложилась непростая ситуация: есть новейшее оборудование, которое может спасать жизни, а работать на нем некому. Возникла не только необходимость в повышении квалификации медицинского персонала, но и привлечении молодых специалистов. В этом направлении было разработано несколько крупных проектов.

Наиболее значимыми из них, пожалуй, является сотрудничество с МГУ и МНИОИ им П.А. Герцена. На базе этих двух ведущих учреждений было принято решение создать «Центр подготовки медицинских физиков».

Обучение проводят ведущие российские и западные эксперты отрасли. Сама же программа состоит из теоретического курса и клинической практики, во время которой специалисты учатся обращаться именно с той техникой, на которой им предстоит работать.

Другая проблема, с которой мы столкнулись, заключалась в том, что у молодежи не было мотивации идти в медицинские физики. Официальная зарплата таких специалистов немногим отличается от прожиточного минимума. Инжиниринговой компанией ЗАО «МСМ-МЕДИМПЭКС» было принято решение об учреждении специальных грантов студентам – будущим медицинским физикам, которые параллельно с обучением в ВУЗах начинают проходить практику в онкологических центрах, и к моменту защиты диплома получают гарантированное рабочее место и достойные социальные и финансовые условия.

В минувшем году состоялся первый выпуск студентов МГУ, которые благополучно были трудоустроены в МНИОИ.

Этот проект имеет для нас огромное значение, поскольку не только повышает интерес начинающих медицинских физиков к профессии, но и является мотивацией к тому, чтобы после окончания ВУЗа продолжать работать по специальности.

Высококлассные специалисты, в обучение которых мы стараемся вкладывать большие финансовые и интеллектуальные ресурсы, играют определяющую роль в успешном лечебном процессе. Только при наличии профессионалов в медицинских учреждениях, особенно такой сложной направленности, как онкология, пациенты смогут получать эффективное и самое современное лечение. А это, в общем-то, и есть конечная цель работы каждого участника нашей отрасли.