Gdy nasze zdrowie szwankuje, szukamy dobrego lekarza. Słusznie! Tymczasem współczesna medycyna to bardzo złożony proces, w którym uczestniczy wiele różnych specjalności. Praca lekarza, aczkolwiek najważniejsza, bez wsparcia wielu innych specjalności może się okazać bezowocna. Niektóre z nich znamy, o innych wiemy bardzo mało albo wręcz nie zdajemy sobie sprawy z tego, że istnieją. Taką słabo rozpoznawalną grupą specjalistów zaangażowanych w diagnostykę i leczenie są fizycy medyczni.

Roentgen, Skłodowska-Curie i...

Kim są fizycy medyczni? Zanim odpowiem na to pytanie, zacznę od spostrzeżenia, które z jednej strony jest oczywiste, a z drugiej – często umyka naszej uwadze. Czy można sobie dzisiaj wyobrazić nowoczesną medycynę bez: aparatu rentgenowskiego, tomografu komputerowego, aparatu do rezonansu magnetycznego i wielu innych urządzeń, które są niezbędne w postawieniu trafnej i co ważne – szybkiej diagnozy? Czy można sobie wyobrazić leczenie osób z chorobą nowotworową bez radioterapii, czyli terapii z użyciem wiązek promieniowania jonizującego? Nie można. Te wszystkie urządzenia zostały zaprojektowane i zbudowane przez fizyków, których dzisiaj nazwalibyśmy fizykami medycznymi, i przez inżynierów medycznych.

Udział fizyków w rozwoju medycyny został doceniony bardzo wcześnie. W 1901 r. pierwszą Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie promieni Roentgena, promieni X, otrzymał Wilhelm Konrad Roentgen. Nie ma żadnych wątpliwości, że to odkrycie byłoby tylko jednym z wielu innych, gdyby nie fakt, że znalazło tak szerokie zastosowanie w medycynie. Jakkolwiek termin „fizyka medyczna” pojawił się znacznie wcześniej, bo w XIX wieku, to jednak właśnie od okrycia Roentgena fizycy zaczęli się częściej angażować w działania medyczne.

Mało kto wie, że zaangażowanie fizyków związane z odkryciem promieniowania X nie ograniczało się jedynie do rozwoju urządzeń rentgenowskich. Fizycy osobiście wykonywali zdjęcia rentgenowskie. Nasza znakomita rodaczka Maria Skłodowska-Curie np. zbudowała i samodzielnie obsługiwała jezdny aparat rentgenowski, wykorzystywany do wykonywania zdjęć rentgenowskich u żołnierzy francuskich w czasie I wojny światowej. Wiele osób zostało uratowanych dzięki jej aktywności.

Nagroda Nobla przyznana za odkrycie Roentgena to niejedyna, która została przyznana specjalistom w dziedzinie fizyki – chociaż było to odkrycie mające ogromne zastosowanie w medycynie. Niektórzy z nich otrzymali nawet nagrodę w dziedzinie medycyny: w 1961 r. – Georg von Békésy, w 2003 r. – Peter Mansfield.

Energią w guz

Czym zajmują się współcześnie fizycy medyczni? Ich zaangażowanie jest bardzo szerokie. Do najważniejszych działań zaliczyłbym: prowadzenie kontroli jakości urządzeń stosowanych w diagnostyce i terapii, szczególnie wytwarzających promieniowanie jonizujące; udział w przygotowaniu i prowadzeniu terapii, szczególnie w przypadku pacjentów z chorobą nowotworową; analizę danych medycznych gromadzonych w ramach badań diagnostycznych; ochronę zarówno pacjentów, jak i ogółu ludności przed czynnikami szkodliwymi, takimi jak promieniowanie jonizujące i promieniowanie elektromagnetyczne.

Można zauważyć, że wiele aktywności fizyków medycznych jest związanych z promieniowaniem jonizującym. Dzieje się tak z dwóch powodów. Po pierwsze – dlatego, że promieniowanie jonizujące jest bardzo szeroko stosowane w medycynie, zarówno w diagnostyce, jak i w terapii. Po drugie – dlatego, że stosowanie tego promieniowania wymaga bardzo dużej roztropności, aby negatywne skutki jego stosowania nie przeważyły nad skutkami pozytywnymi. Osobiście jestem zaangażowany w leczenie pacjentów z chorobą nowotworową z zastosowaniem promieniowania jonizującego. Przez wiele lat bezpośrednio uczestniczyłem w przygotowywaniu leczenia wiązkami promieniowania jonizującego, czyli w metodzie określanej jako radioterapia.

Ponad 60% pacjentów z chorobą nowotworową na jakimś jej etapie korzysta z dobrodziejstwa radioterapii. Rozpoczęcie radioterapii wymaga wykonania przez fizyków medycznych wielu prac, aby uczynić terapię bezpieczną i efektywną. Najpierw konieczne jest wykonanie wielu pomiarów, które mają na celu określenie cech urządzeń terapeutycznych. Następnie wyniki pomiarów są wprowadzane do komputerowego systemu planowania leczenia. Po zweryfikowaniu wprowadzonych danych można przystąpić do przygotowania leczenia.

We współpracy z lekarzami specjalistami radioterapii i technikami radioterapii fizycy uczestniczą w bezpośrednim przygotowaniu pacjenta do napromieniania. Po zgromadzeniu danych uzyskanych z użyciem tomografu komputerowego przygotowują plan leczenia, dążąc do tego, aby skoncentrować energię promienistą w guzie nowotworowym i zminimalizować podaną dawkę w tkankach zdrowych. W trakcie napromieniania, jeżeli wymaga tego sytuacja, kontrolują przebieg leczenia.

Wymieniając działania, w które są zaangażowani fizycy medyczni, na pierwszym miejscu umieściłem kontrolę jakości urządzeń używanych w diagnostyce i terapii. Wszyscy użytkownicy samochodów wiedzą doskonale, że muszą one być regularnie serwisowane. Raz w roku samochód musi otrzymać zaświadczenie ze stacji kontroli pojazdów. Nie inaczej jest z urządzeniami używanymi w medycynie. Te urządzenia nie tylko muszą być bezpieczne. One muszą dostarczać wysokiej jakości dane, aby postawiona diagnoza i przeprowadzone leczenie przyniosły oczekiwany skutek. Takie działania są realizowane przez specjalistów fizyków medycznych.

Dla przykładu – po 50. roku życia wszystkie kobiety są zachęcane do wykonania mammografii, czyli zdjęcia rentgenowskiego piersi, aby wykluczyć chorobę nowotworową. Mammografia może być bezpiecznie stosowana tylko dlatego, że dzięki pracy fizyków medycznych dawki promieniowania zostały ograniczone do poziomu, który nie zagraża zdrowiu badanych kobiet. Mimo że dawki są bardzo niskie, jakość zdjęć jest na tyle dobra, iż pozwala na postawienie trafnej diagnozy. Takich przykładów mógłbym podać bardzo wiele.

Nauki ścisłe + wrażliwość

Na zakończenie tego tekstu, poświęconego dość nielicznej, ale ważnej dla medycyny grupie, którą są fizycy medyczni, chciałbym się podzielić jeszcze jedną myślą. Otóż często w dziedzinie fizyki medycznej specjalizują się osoby, które mają zdolności do nauk ścisłych i równocześnie czują powołanie do pracy na rzecz innych ludzi, szczególnie chorych. To osoby o szczególnej wrażliwości na ludzkie trudności, dramaty, z jakimi spotykamy się dość często w Instytucie Onkologii, w którym pracuję. Dlatego zawsze dobrze się czułem w środowisku fizyków medycznych, a naszą pracę uważam za niezwykle wartościową.

Autor jest profesorem doktorem habilitowanym nauk medycznych, kierownikiem Zakładu Fizyki Medycznej w Narodowym Instytucie Onkologii w Warszawie, konsultantem krajowym w dziedzinie fizyki medycznej.