CC BY
54
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, Серия Г. Медицина, фармация и дентална медицина т. XIX. ISSN 1311-9427 юни 2016. Scientific works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol. XIX, ISSN 1311-9427 Medicine and Dental medicine June 2016.
МЕДИЦИНСКАТА ФИЗИКА В БЪЛГАРИЯ Венцеслав Тодоров1, Женя Василева2
Шенсионер, ^Международна агенция за атомна енергия, Виена,
Австрия
MEDICAL PHYSICS IN BULGARIA Ventseslav Todorov, Jenia Vassileva 1Retired, international Atomic Energy Agency, Vienna, Austria
Abstract
The contemporary medical physics began with the medical radiology. Its development in Bulgaria started with the first attempts of the medical doctor Andrea Sahatchiev in 1920 for objective dosimetry of X-rays using a modification of the Weber's photometer. His results on "the measurement of X-rays" were published in 1921 that is the first publication in Bulgaria on a medical physics topic.
Victor Vranski is the first Bulgarian physicist with a special interest in radiation dosimetry. He was the first physicist lecturing on dosimetry for postgraduate residency program in radiology since 1952 in the Institute of Postgraduate training in medicine (ISUL), and the author of the first Bulgarian book on radiation dosimetry published in 1953. The first dosimetry laboratory was established in 1953 in ISUL, that also started performing dose calibration of X-ray therapeutic equipment in the country. This is the beginning of the metrological support to radiotherapy in Bulgaria, continued with the establishment of the National Secondary Standard Dosimetry Laboratory (SSDL) in 1975.
The teamwork of medical doctors and physicists in radiation therapy has been initiated in the 60s of the 20th century by medical doctor Andrei Sahatchiev, the son of Andrea Sahatchiev. This highly erudite and visionary person created a generation of radiotherapists and medical physicsts. He used to say hiperbolically that the raadiology can be practiced without doctors, but not without physicists. Sahatchiev Jr. established understanding that medical physicists are equaly important to doctors with shared responsibility in the complex and diverse dayly work in radiation therapy.
The medical physicists involvement in diagnostic imaging in Bulgaria in line with the good internationla practice began in the mid-90s. Despite the rapid progress in this area, more efforts are needed to overcome challanges.
A small group of physicists in Bulgaria actively developed the area of medical climatology. Despite the success and importance of this specialty for medical tourism in the country, in 2000 these activities were rudely interrupted by unreasonable administrative reforms.
Medical sanitary physics is relatively new for the country area of medical physics. The specialists from this speciality are involved in diverse practical, research and regulatory activities in the area of physical factors and mainly non-ionizing electromagnetic radiation.
A small group of scientists from the Bulgarian Academy of Science started developing
relatively recently the very promising area of biomedical photonics. Their research results are implementing successfully in medical practice in the country.
Medical physicists in Bulgaria are organized in the Bulgarian Society of Medical Physics and Biomedical Engineering. The society has been active in support of the educational, scientific and practical work of its members. It is a member of EFOMF, IOMP and IFMBE.
Key words: Medical Physics, Radiological Physics, Radiobiology, Radiation Protection, Sanitary Physics, Biophotonics, Medical Climatology, Education.
Да се занимавам с физика аз мога, само ако се занимавам и с медицина.
Хелмхолц (1821-1894) - лекар и физик
Медицинска физика и медицински физик
Развитието на медицината следва постиженията на природните науки и най-вече на физиката. Медицината е първата и най-широка сфера на приложение на физичните открития. Физиката предоставя на медицината мощен апарат от теории, експериментални методи и технически средства за изследване на физиологичните процеси в човешкото тяло на всички структурни равнища. При голяма част от диагностичните и при много от лечебните методи се използват физични явления и закономерности. Трудно е да си представим съвременната медицина без образната диагностика, без оптичния и електронния микроскоп, без многообразните приложения на лазерите в диагностиката и лечението. Физиката дава възможности за обективна оценка на въздействието върху човека на различни природни и техногенни фактори, важно за хигиената и профилактиката, за диагностиката и лечението. Затова медицинската физика е най-голямата област на приложната физика.
Европейската федерация на организациите по медицинска физика (EFOMP) дава следните дефиниции: "Медицинската физика е научна дисциплина за приложението на физичните принципи и методи в профилактиката, диагностиката и лечението. Медицинският физик е лице с университетска степен по физика, математика, компютърни науки, физикохимия, машинно инженерство, електроинженерство или електроника и др., който работи в тясно сътрудничество с медицинските специалисти в болници, университети или изследователски институти. В допълнение към университетската степен той трябва да има подготовка по принципите и методите на прилагането на физиката в медицината, както и практически обучение в тази област" (EFOMP, 1984).
Медицинските физици са включени през 2008 г. в Международната стандартна класификация на професиите ISCO-08, съгласно която те са в група 22, "Специалисти в здравеопазването" (ISCO, 2008), а през 2013 г. 7 ноември беше обявен за Международен ден на Медицинската физика (IOMP, 2013).
Списъкът на направленията в медицинската физика е голям (AIP, 2010) и той се разширява непрекъснато с развитието на физиката и на медицината.
Медицинска радиологична физика
Развитието на съвременната медицинска физика започва от медицинската радиология и най-вече от лъчелечението. Физиката в лъчелечението е хронологично първият раздел на медицинската физика и в България. За нейно начало може да се приеме откриването на рентгеновите лъчи през 1895 г. и на естествената радиоактивност няколко месеца по-късно. Първите рентгенови снимки са направени в Германия веднага след откритието на Рьонтген, а първото рентгеново лечение при болна с рак на млечната жлеза - в края на януари 1896 г.
Нуждата от калибриране на радиоактивните източници, използвани за лъчелечение, е повод за назначаването на физици в по-големите лечебни центрове: в Радиевия институт в Париж начело с Мария Кюри, в Радиумхемет в Стокхолм с Ролф Сиверт, в Институт "Мария
Кюри" в Лондон с Едит Кимби и в Мемориал Хоспитал в Ню Йорк с Джоакино Фаилла. Тези първи медицински физици оставят трайни следи в медицинската радиологична физика.
За начало на медицинската физика в България може да се приеме работата на професора-медик Андрея Сахатчиев, който прави "измерване на рентгеновите лъчи" с фотометъра на Вебер. Резултатите на учения са представени в първата научна публикация у нас по тема от медицинската физика, поместена в Списание на БАН (Sahatchiev, 1921).
Първият български медицински физик е Виктор Врански, който работи активно в областта на радиационната физика и на биофизиката. Като преподавател в Медицинския университет-София той е съавтор и редактор на първия значим у нас учебник по медицинска физика. Той е и първият лектор в курсовете за следдипломно обучение (СДО) за лекари, както и автор на първата отпечатана на български книга в областта на йонизиращите лъчения (Основи на радиологичната дозиметрия, 1953).
През втората половина на петдесетте години на миналия век в онкологичните диспансери в страната се разкриват лаборатории по дозиметрия и радиационна защита. Водещи са лабораториите в ИСУЛ (сега МБАЛ "Царица Йоанна"), и в НИОИ (сега СБАЛО). Изключителна заслуга за което имат физикът Иван Узунов и лекарят Андрей Сахатчиев (син на Андрея Сахатчиев). Двете лаборатории стават мощни центрове за разработване и модифициране на лечебни методи, за обучение на лекари и медицински физици по медицинска радиационна физика и радиационна защита, както и за методична помощ за радиологичната мрежа в страната. Техните сътрудници извършват огромна практическа и изследователска работа в областта на медицинската радиологична физика. Те са автори на голям брой научни публикации, а Роберт Попиц е автор и съавтор на четири книги по специалността. Медицинските физици в лъчелечението са част от екипите за планиране и провеждане на лъчелечението във всички негови етапи. Те споделят отговорността на лекарите в сложния и многообразен процес на лъчелечението. Професионализмът и компетентността на медицинските физици от онкологичните диспансери имат важен дял за доброто равнище на лъчелечението в страната. Лабораторията по дозиметрия и лъчезащита в СБАЛО от 15 години е и база за практическо обучение по Клинична дозиметрия на студентите по медицинска физика от Софийския уни-верситет "Св. Климент Охридски".
Сега в онкологичните центрове в страната работят около 60 медицински физици. Техният брой постоянно нараства с бързото въвеждане в лъчелечението на медицинските ускорители. По-голяма част от тези физици имат магистърска степен по медицинска физика и общо добра теоретична, но повече от тях - недостатъчна практическа подготовка. Около половината завършиха или се обучават по системата на СДО по медицинска радиологична физика. Сега главният проблем е малкият практически опит в лъчелечението на новоназначаваните медицински физици.
През 1975 г. на територията на ИСУЛ се създаде национална Вторична стандартна дозиметрична лаборатория (SSDL), която скоро след това беше включена в мрежата от такива лаборатории, организирана от Международната агенция по атомна енергия (IAEA), и от Световната здравна организация (WHO). Днес лабораторията е модернизирана и е в състава на Националния център по радиобиология и радиационна защита (НЦРРЗ) към МЗ. SSDL провежда държавната проверка и калибрирането на всички клинични дозиметри у нас, както и осигурява проследимостта на измерванията в областта на йонизиращите лъчения в медицинската радиология у нас чрез участие в редовните сравнявания с IAEA.
През последните около трийсет години в България се разви и модернизира образната диагностика. Сега страната разполага с необходимия брой конвенционални рентгенови уредби, над 200 компютърни томографа, над 200 мамографа и над 50 ангиографа. В резултат на модернизацията и въвеждането на изисквания към качеството на рентгеновата апаратура, днес преобладават съвременните уредби, отговарящи на европейските стандарти.
Участието на медицинските физици в рентгенологията, обаче, е все още ограничено. То
се свежда предимно до осъществяване на контрол на качеството на рентгеновата апаратура. Все още са недостатъчно медицинските физици, които участват пряко в диагностичния процес, в оценката на дозата на пациенти и оптимизацията на изследванията и процедурите. Положителна тенденция е назначаването на медицински физици в образната диагностика в няколко големи лечебни заведения и по-тясното им сътрудничество с медицинските специалисти.
У нас са създадени 25 центъра по нуклеарна медицина, в които работят 12 SPECT и 10 планарни гама-камери. Общият брой на гама-камерите отговаря задоволително на нуждите на страната. У нас вече работят 5 РЕТ-СТ уредби със съответни циклотрони за произвеждане на краткоживеещи радионуклиди. Броят на медицинските физици в нуклеарната медицина е все още недостатъчен - около 10. В няколко онкологични центрове медицинските физици съвместяват работата си в лъчелечението с тази в нуклеарната медицина. За съжаление, все още има нуклеарно-медицински лаборатории, работещи без медицински физик.
Медицинската физика в радиобиологията и радиационната защита
Сравнително голяма група медицински физици работи в НЦРРЗ. Основните задачи на Центъра от създаването му досега са разширявани и обогатявани с нови в съответствие с развитието на радиобиологичната наука и радиационната защита. Едновременно с това се разработват и обнародват нормативни актове за организацията и нормирането в областта на радиационната защита. Важна стъпка в институционализирането на работата на медицинските физици в радиологията в България е Наредба № 30 на Министерство на здравеопазването за условията и реда за осигуряване защита на лицата при медицинско облъчване" (Ministry of Health, 2005). В нея се регламентира минималният брой медицински физици за дейностите по осигуряване на качеството и радиационната защита в лъчелечението, в нуклеарната медицина и в рентгеновата диагностика. Наредба № 30 е първият официален национален документ от такова естество, който, надяваме се, поставя началото на регламентирането на статута на медицинските физици и в други области на медицината.
Значими научно-приложни постижения на медицинските физици от НЦРРЗ през годините са изграждането на първия в страната целотелесен броя, както и два мощни гама-облъчвателя за радиобиологични експерименти. Центърът се включи много активно в изследването и ограничаването на радиационните последици от аварията в Чернобил през 1986 г. НЦРРЗ участва като водеща за страната институция в международни проекти по присъединяването на България към ЕС.
Отговорността на НЦРРЗ нараства с разширяването на дейността по осигуряване на качеството и защитата на пациента в медицинската радиология, една от главните задачи на което е намаляването на облъчването на българското население при медицинско използване на йонизиращите лъчения. Секция „Радиационна защита при медицинско облъчване" през периодите 2003-2005 г. и 2007-2009 г. проведе две масови национални проучвания на лъчевото натоварване на пациентите в рентгеновата диагностика и продължава да прави годишна оценка на лъчевото натоварване на българското население от нуклеарно-медицинските и рентгеновите изследвания.
Много интензивна е учебната дейност на НЦРРЗ. Центърът е лицензиран от Агенцията за ядрено регулиране (АЯР) за обучение на лица с медицинско и немедицинско образование за придобиване на правоспособност за работа с източници на йонизиращи лъчения. Той е база за СДО по специалностите "Радиобиология", "Медицинска радиологична физика" и "Радиационна хигиена". НЦРРЗ участва и в СДО по други специалности, в програмите на които са включени въпроси от радиобиологията и радиационната защита.
Медицинската санитарна физика
Група от около 10 медицински физици работят в Националния център по опазване на общественото здраве (НЦООЗ). Тяхното звено - отделът "Физични фактори", извършва разнообразна практически и научноизследователска работа в областта на нейонизиращите електромагнитни лъчения (НЙЕМЛ), осветлението, шума и вибрациите, факторите на околната среда: температура, влажност и скорост на движение на въздуха. Колегите правят измервания на физичните фактори, както и оценка на тяхното въздействие върху човека в работната и в околната среда. Те разработват нормативни документа за провеждане на изследванията и за въздействието на физичните фактори, както и на национални програми по комуникация и управление на риска от НЙЕМЛ.
Отделът "Физични фактори" има активна образователна дейност, както и практическа работа по оценка на нови изделия, технологии и съоръжения, свързани с емисии на вредни фактори за човека и средата. Като референтен орган за страната за прилагане на изискванията на ЕС Отделът въвежда Европейска система по качество в изследванията в областта на физичните фактори, която се мултиплицира в различните изследователски лаборатории и органи за контрол в цялата страна, както и Европейското законодателство за въздействието на физичните фактори върху човека, включително при магнитнорезонансната томография, MRI, физиотерапията, медицинското приложение на ултразвука и при други диагностични и лечебни методи. Медицинските физици от Отдела са преподаватели в различни форми, вкл. СДО и университетско обучение в областта на физичните фактори.
Отделът "Физични фактори" работи в тесен контакт и участва в съвместни проекти с Министерството на околната среда и водите и на неговите регионални звена. Мишел Израел е национален координатор по проблемите на НЙЕМЛ към WHO. С участието на Отдела се разработват програми и проекти за опазване на здравето на населението от вредното действие на физични фактори. Част от тези програми са международни и се финансират от НАТО и WHO.
В областта на медицинската санитарна физика в България работят около 50 медицински физици, най-много в РИОКОЗ.
Медицинска физика в климатологията
Развитието на медицинската климатология в България започва от 1949 г. по инициатива на метеоролога Любомир Кръстанов. Пионери в биоклиматичните научни изследвания в този ранен период са Иван Боров, Васил Маринов, Киро Киров и Вера Петканчин. През 1961 г. в Научноизследователския институт по курортология и физиотерапия (НИИКФ) е сформирана Секция по медицинска климатология с ръководител Васил Маринов. За развиване на широкоспектърна научно-приложна дейност през следващите години се създават единствените в страната планински научно-изследователски и лечебно-профилактични бази в Рила - в местностите "Куртови ливади" (1870 м. н.в.) и "Саръгьолска поляна" (2000 м. н.в.). Сътрудничеството със Санаторно-курортния отдел на МЗ дава възможност за използване за научна цел и на редица санаториални заведения на министерството във Велинград, Сандански, Мелник, Карловското село Баня, Варна и др.
Използването на съвременни методи за изследване позволяват на специалистите по медицинска климатология да постигнат значими научни резултати за изясняване на механизма на действие на факторите на околната среда в средновисоката планина и на морското равнище върху организма на човека при адаптацията му към климата, храненето и движението. Чрез математично моделиране са получени алгоритми за количествена оценка на процеса на адаптация и е доказана възможността този процес да бъде управляван чрез дозирано използване на природните фактори. Разработени и апробирани са климатодвигателни режими и рехабилитационни програми при широк кръг заболявания за различни възрастови групи.
Резултатите от големия брой изследвания през многогодишната активна научна и приложна дейност на Секцията са в основата на разработената концепция за генерална оценка на биоклиматичните ресурси на България. На база на доказаното физиологично
въздействие и клинична значимост на природните фактори, както и на регламентираните биоклиматични критерии, е направена категоризация на курортите и курортните местности според наличния потенциал и тяхната лечебнопрофилактична значимост. Отпечатан е първият в страната "Картографски атлас на България ", получил много висока оценка от специалистите от Европа, Русия и САЩ. Атласът има огромно значение за вътрешния и международния медицински туризъм в България.
Чрез чужди на научната логика и на икономическите интереси на страната преобразувания, през 2000 г. групата по медицинска климатология беше съкратена. Ликвидирана беше институция, създала известна и в света научна школа по медицинска климатология, изградила основите на вътрешния и международния медицински туризъм в страната.
Биомедицинска фотоника
Това е сравнително нова за България област от Медицинската физика. Инициатори за нейното развитие у нас са група учени от Институт по електроника на БАН, а двигатели - Лъчезар Аврамов и Екатерина Борисова. Групата разработва лазерни системи за обща хирургия и за специализирани медицински приложения. Тези медицински физици имат плодотворно сътрудничество с УМБАЛ "Александровска" и СБАЛО, където се изпробват и внедряват техни разработки. От 2000 г. учените работят и по използването на оптични и лазерни методи за тъканна диагностика, най-вече при онкологичните заболявания. В сътрудничество с НОМЦ "София"те създават и внедряват уреди, методи и алгоритми за ранна диагностика на рак на кожата, а с УМБАЛ "Царица Йоанна" - и на гастроинтестиналния тракт. Учените разработват и развиват и оптични методи за контрол на храни, а съвместно с Института по органична химия към БАН изследват физичните характеристики на новосинтезирани фотосенсибилизатори, разработвани за целите на фотодиагностиката, фотодинамичната терапия и фотоинактивацията.
Университетско образование по Медицинска физика
Неговото начало е през 1992 г., когато в Шуменския университет «Епископ Константин Преславски (ШУ) беше разкрита специализацията «Медицинска физика и радиоекология». Вече в тристепенното университетско образование магистърски програми по Медицинска физика бяха въведени и в Пловдивския университет «Паисий Хилендарски», ПУ (1997 г.) и в Софийския университет «Св. Климент Охридски», СУ (1998 г.). Учебните програми в трите университета бяха заимствани от чужбина и съобразени в определена степен с нуждите на страната. Обучението в ПУ получи акредитация от Института по физика и инженерство в медицината на Обединеното Кралство (1РЕМ). Впоследствие последователно в СУ (2008) и ПУ (2009) беше въведено и обучение по бакалавърски програми по медицинска физика. По този начин беше преодоляно изоставането на България в подготовката на специалиста за този важен раздел на приложната физика.
Магистърското обучение в ШУ остана без акредитация през 2008 г., което наруши сериозно подготовката на медицински физици за голяма част от Северна България. ШУ получи отново акредитация през 2012 г., но обучението там е сериозно компрометирано. Обща слабост на университетското обучение по Медицинска физика е недостатъчната практическа подготовка, което в най-голяма степен се отнася за ПУ
В трите университета се дипломираха неколкостотин магистри и са бяха защитени толкова дипломни работи на теми от Медицинската физика, като резултатите от много от тях се прилагат в клиничната практика. Голяма част от медицинските физици работят у нас и в чужбина по своята специалност. Те са утвърдени специалиста в Онкологичните центрове, в секторите по Образна диагностика, в НЦРРЗ, в РИОКОЗ, във фирмите по Трудова медицина, в АЕЦ "Козлодуй". Немалък брой от тях се обучават или вече придобиха специалност в системата за СДО, други защитиха или работят по докторати.
Крайно ограничен е броят на медицинските физици в катедрите по Медицинска физика и биофизика в петте медицински висши училища в страната. Това неизбежно се
отразява отрицателно на тяхната учебна и научно-изследователска работа и е лош атестат за кадровата политика в катедрите.
Следдипломното обучение в областта на Медицинската физика в България започва в началото на 80-те години на 20-ти век. То е едно от първите в Европа организирани образователни форми по тази система и е предназначено е за физици и инженери, работещи в клиничната медицина или в сродни лаборатории. Специализациите в системата на здравеопазването са: Медицинска радиологична физика - за специалисти в областта на йонизиращите лъчения; Медицинска санитарна физика - за специалисти в областта на нейонизиращите физични фактори; Биофизика.
Медицинските физици и биомедицинските инженери са автори и съавтори на голям брой научни публикации, много от тях в реномирани специализирани списания по света. Те имат издадени книги, учебници, практически ръководства, материали за обучение, обаче остават длъжници за издаването на монографии и повече учебници.
От 1989 г. рязко се увеличава броят на участниците в международни научни форуми, курсове и школи за обучение. Увеличават се докторантите и защитилите докторати. Броят на доцентите и професорите е все още малък, но отпадането на фиксирания списък на научните специалности след приемането през 2010 г. на „Закон за развитието на академичния състав в Република България" вече улеснява процедурите по защита на докторати и по хабилитирането по специалността Медицинска физика.
Медицинската физика в България разширява своя обхват в медицинската наука и практика, което има голямо значение за повишаване равнището на здравеопазването в
страната. Високо се цени приносът на медицинските физици в медицинската практика.
***
Медицинските физици у нас са обединени в Българското дружество по биомедицинска физика и инженерство (БДБМФИ). Дружеството е основано през 1971 г. и е едно от най-старите в света между сходните национални организации. Броят на неговите членове е достигал близо 200, като сега варира около 100. БДБМФИ е колективен член на основаната през 1963 г. Международната организация по медицинска физика (IOMP), на EFOMP и на Международната федерация по медицинско и биологично инженерство (IFMBE). Дружеството развива активна и разнообразна дейност: организиране на научни форуми, обучение и специализации на членовете у нас и в чужбина, представяне на книги и дисертации, консултации по различни проблеми на обучението и статута на медицинските физици. В неговите научни конференции участват учени от редица страни от Европа и САЩ. Дружеството поддържа контакт с IOMP, EFOMP, Европейския съюз, IAEA, от които редовно получава подкрепа. Медицинските физици и биомедицинските инженери са в постоянни делови контакти и сътрудничество с колеги от други страни. Наши колеги са индивидуални членове на авторитетни международни научни организации.
Литература
1. EFOMP, European Federation of Organizations for Medical Physics. Policy Statement No. 2: The Roles, Responsibilities and Status of the Clinical Medical Physicist, 1984.
2. ISCO, International Standard Classification of Occupations. ISCO 08. International Labour Office. Geneva: ILO, 2012, http://www.ilo.org/wcmsp5/groups/public/—dgreports/— dcomm/—publ/documents/publication/wcms_172572.pdf
3. IOMP, International Organization for Medical Physics. International Day of Medical Physics, http://www.iomp.org/?q=content/international-day-medical-physics-old
4. AIP, American Institute of Physics. Physics and Astronomy Classification Scheme® (PACS®), PACS 2010 Regular Edition, https://publishing.aip.org/publishing/pacs/pacs-2010-regular-edition
5. Sahatchiev, A. Deystvieto na rentgenovite lachi v zavisimost ot silata na prilogenia kam trabata tok. Sp. na BAN,kn. XXI, 1921, 51-94.
6. Ministry of Health. Naredba № 30 za usloviata i reda za osiguriavane zaschita na licata pri meditsinsko oblachvane". State Gazette, 91, 15 November 2005.
