Moderní medicína se bez fyzikální podpory neobejde

8. září 2022

AUTOR: Ing. Jaroslav Ptáček, Ph.D., vedoucí Oddělení lékařské fyziky a radiační ochrany FN Olomouc

Díky nedávnému velkému technickému pokroku v zobrazovacích a léčebných metodách založených na použití ionizujícího záření se tyto metody staly neoddělitelnou součástí moderní medicíny. Aby však u tzv. lékařského ozáření, kterým je myšlena jakákoliv vyšetřovací (diagnostická) nebo léčebná (terapeutická) aplikace ionizujícího záření, přínos plynoucí z tohoto ozáření převýšil možná rizika z něj vyplývající, je nutné dodržovat několik pravidel. Tím základním je správná indikace (klinické zdůvodnění). Ta je odpovědností lékařů, kteří pacienta na výkon posílají. Při samotném ozáření ovlivňují kvalitu jeho provedení tzv. aplikující odborníci, což jsou podle situace buď lékaři, nebo častěji radiologičtí asistenti. Do lékařského ozáření však nezastupitelně zasahují ještě další odborníci – radiologičtí fyzici.

Jedná se o nelékařské zdravotnické pracovníky, jejichž odborná způsobilost je předurčuje k řešení veškeré fyzikální problematiky, která je za používáním ionizujícího záření ve zdravotnictví skryta. I přestože málokdy přicházejí do přímého styku s pacientem, vliv jejich práce na kvalitu lékařského ozáření je zásadní. Zcela bez nadsázky se dá říci, že bez práce radiologických fyziků by nebylo lékařského ozáření. Nicméně totéž platí i o lékařích a radiologických asistentech; bez dobré vzájemné spolupráce nemůže být poskytovaná péče nikdy kvalitní.

Studium radiologické fyziky patří k těm náročnějším v rámci České republiky, stejně jako kdekoli jinde na světě. Studenti musí zvládnout rozsáhlý matematický a fyzikální základ, musí být zběhlí v jaderné fyzice, orientovat se v problematice přístrojové techniky, ověřování jejích parametrů, měření ionizujícího záření, anatomii, fyziologii a legislativě spojené s mírovým využíváním zdrojů ionizujícího záření i radiační ochranou. Aby mohli absolventi pracovat samostatně bez odborného dohledu, skládají po dvou letech specializačního studia atestační zkoušku (podobně jako lékaři), a stávají se tak z nich specialisté pro některou z oblastí lékařského ozáření – nukleární medicínu, radiodiagnostiku nebo radioterapii. Tito jsou již označování jako kliničtí radiologičtí fyzici.

Jednotlivé oblasti lékařského ozáření mají svá specifika a tak se úkoly radiologických fyziků liší podle toho, na jakém pracovišti pracují. Obecně lze však říci, že zajištění správného nastavení používaných přístrojů a postupů je značně komplexní disciplína. Složitost přístrojů používaných pro lékařská ozáření se pohybuje od těch nejjednodušších a nejmenších (např. zubních rentgenů s jednotkami aktivních dílů a velikostí krabice od bot), až po ty nejsložitější a největší (např. protonový ozařovač s několika desítkami tisíc aktivních dílů a velikostí třípatrové budovy). 

Nukleární medicína

Nukleární medicína je oborem, který využívá radioaktivní látky tzv. radiofarmaka převážně v tekutém stavu. Ta se nejčastěji formou injekcí aplikují do těla pacientů za účelem zobrazení jejich rozložení v těle pro diagnostické účely nebo za účelem léčby (terapie). Úkolem radiologických fyziků je v případě zobrazování nastavovat přístroje tak, aby se při aplikaci co možná nejmenší aktivity radiofarmaka a tedy při co možná nejmenším ozáření pacienta, získal dostatečně kvalitní obraz. V případě terapií pomocí radiofarmak se klade stále větší důraz na vysokou individualizaci léčby. Ta se neobejde bez dodatečných měření nebo zobrazení distribuce radiofarmaka, důsledného zpracování získaných údajů a výpočtu potřebného množství radiofarmaka pro dosažení požadovaného léčebného účinku. Neméně důležité je seřízení zobrazovacích přístrojů tak, aby nejen poskytovaly obrazy rozložení radiofarmaka, ale aby bylo možné na jejich základě i hodnotit jeho množství v zobrazované tkáni. Toto je zvláště výhodné při sledování průběhu léčby a hodnocení jejího účinku (převážně u onkologických onemocnění). V nukleární medicíně se používají i CT přístroje, takže specialista v tomto oboru musí mít dostatečný přesah i do oblasti radiodiagnostiky. Obrazy z nukleární medicíny mohou rovněž sloužit jako jeden z podkladů při plánování radioterapie a tak je nutné rozumět i této oblasti radiologické fyziky a s kolegy z této oblasti se umět domluvit.

• Obr. 1 PET/CT zobrazení oblastí se zvýšeným výskytem (akumulací) radiofarmaka ¹⁸F-FDG. Za patologickou je zde považována akumulace v oblasti krčních mandlí a okolních uzlin. Míra akumulace často vyžaduje kvantifikaci a PET/CT přístroje tak musí být pravidelně kontrolovány a kalibrovány.

 

Radiodiagnostika 

Rentgenová vyšetření v současné době představují téměř 90 % všech lékařských ozáření. Provádí se nejen u nemocných, ale i v rámci preventivních (screeningových) vyšetření, např. v mamografii. K rentgenovým vyšetřením se řadí i vyšetření výpočetní tomografií (CT). Stěžejním úkolem radiologického fyzika je dosáhnout takových nastavení diagnostických přístrojů, aby radiační zátěž vyšetřované populace byla co možná nejnižší, avšak za předpokladu získání obrazu dostatečné kvality. Nejedná se o snadný úkol, neboť způsobů použití rentgenových přístrojů je mnoho - od zobrazování při úrazech, sledování postupu katetru při intervenčních výkonech, ke kontrole průběhu operací v neurochirurgii, traumatologii či ortopedii, až po vyšetření na mamografii či v zubní ordinaci. Své místo našly rentgenové přístroje také při plánování radioterapie nebo plánování stomatochirurgických zákroků. Každý ze specifických způsobů použití vyžaduje odlišnou kvalitu obrazu. Navíc situaci komplikují i samotní pacienti, kteří se rekrutují z různých věkových a zejména hmotnostních kategorií. Dosažení optimální kvality obrazu napříč všemi zobrazovacími metodami a všemi odděleními v nemocnici je v případě většího množství rentgenových přístrojů úkol, který vyžaduje značného úsilí, invence a znalosti všech fyzikálních „zákoutí“ radiodiagnostiky.

Obr. 2 Rozdíl mezi CT obrazy mozku pacienta s kovovým implantátem pomocí běžného CT zobrazení (prostřední obraz) a s potlačením vlivu kovových látek v těle (vlevo). Bez možnosti použití dvou různých energií rentgenového svazku působí kovové materiály v CT obraze značně rušivě.

Radioterapie 

Postavení radiologického fyzika v radioterapii se od předchozích dvou oblastí liší. Zde jsou činnosti radiologického fyzika součástí samotného lékařského ozáření, neboť se přímo podílí na léčbě pacientů tím, že provádí plánování radioterapie. Radioterapie je založena na plánovaném ozáření léčené oblasti s cílem zničit nádorové buňky, které se v ní nacházejí. To lze provést dvěma způsoby - ozářením zvenku, tzv. zevní radioterapií (k tomu se dnes nejčastěji používají lineární urychlovače), nebo zavedením radionuklidového zdroje do blízkosti nebo přímo do nádoru (brachyterapií). V obou případech se obvykle léčba nepodává najednou v jeden den, ale po částech ve více dnech - frakcionovaně. Na základě podkladů od lékařů je radiologický fyzik zodpovědný za tvorbu ozařovacího plánu v tzv. plánovacím systému. Úlohou radiologického fyzika je kromě naplánování příslušného ozáření nádorového objemu zajistit i to, aby byly před přílišným ozářením dostatečně chráněny okolní zdravé orgány. Tvorba plánů vyžaduje znalost anatomie a fyziologie lidského těla v míře vyšší než u fyziků v nukleární medicíně a radiodiagnostice, klade vysoké nároky na znalost přístrojového vybavení a porozumění používaným výpočetním metodám a jejich omezením. Výsledný ozařovací plán, který mohou tvořit kromě fyziků i radiologičtí technici nebo radiologičtí asistenti, je pouze pomyslným vrcholem pyramidy. Za každým plánem se skrývá obrovské množství vysoce kvalifikované práce, která plně leží na radiologických fyzicích. Příprava a údržba ozařovačů a plánovacích systémů vyžaduje přesná měření a kontinuální ověřování. I velmi malé odchylky od optimálního nastavení mohou vést k poškození pacienta. Toto poškození může vzniknout nejen vyšším ozářením, než bylo předepsáno, nebo ozářením některého ze zdravých orgánů z blízkosti nádorové tkáně, ale naopak i nedostatečným ozářením nádorového objemu, protože radioterapie by pak byla prováděna zbytečně a nepřinesla by požadovaný efekt. Radiologický fyzik je obvykle zodpovědný za řešení situací souvisejících s radiobiologickým chováním nádorů a zdravých tkání a navrhuje úpravy ozařovacích schémat v případech, kdy nelze dodržet původní frakcionaci (např. kvůli přerušení léčby vlivem poruchy ozařovače nebo narušením pracovního týdne státními svátky).

• Obr. 3 Ozařovací plán pro radioterapii nádoru prsu. Rozložení ozáření v těle pacienta musí být takové, aby nejvíce ozářenou byla nádorová tkáň a kritické tkáně (zde např. srdce a plíce) byly zasaženy co nejméně.

 

Všem třem zaměřením radiologických fyziků je společné, že se starají o kontrolu kvality přístrojů a zdrojů ionizujícího záření. To znamená, že na nich v určených časových intervalech (denních, týdenních, měsíčních, pololetních a ročních) vykonávají zkoušky vedoucí k ověření jejich jednotlivých parametrů. Kontroluje se tak nejen aktuální stav přístroje v době měření, ale i stálost jeho parametrů v čase.

Radiologická fyzika je obor, který v sobě kombinuje aplikovanou fyziku s velmi atraktivním prostředím medicíny. I přes poměrně malou přímou interakci radiologického fyzika s pacientem je jeho práce s menším či větším podílem v pozadí každého provedeného výkonu lékařského ozáření.

Přítomnost radiologických fyziků na pracovištích, kde se provádí lékařské ozáření, je v některých případech naprosto nezbytná, typicky v radioterapii, jindy je dostatečná jeho dostupnost např. v rámci nemocnice. Přestože to pacienti většinou netuší, každého radiologického fyzika těší, když jeho práce vede ke kvalitním a spolehlivým diagnostickým a léčebným postupům, a napomáhá tak pacientovu úspěšnému uzdravení.

 

Abstrakt

Za každým použitím moderních diagnostických a léčebných postupů využívající ionizujícího záření se skrývá práce celé skupiny zdravotnických pracovníků. Výsledky vyšetření sledují a průběh léčby řídí lékaři. Radiologičtí asistenti obsluhují potřebné přístroje, samostatně provádějí některá vyšetření, asistují lékařům a v průběhu lékařského ozáření ošetřují pacienty. Nejméně viditelnou skupinou zdravotnických pracovníků, která však stojí v pozadí veškerých lékařských záření, jsou radiologičtí fyzici. Bez jejich podpory při kontrolách, nastavování přístrojové techniky, spolupráce v oblasti přípravy ozařovacích plánů a dalších fyzikálních činností by poskytovaná zdravotní péče nemohla být nikdy kvalitní. Vzhledem k tomu, že jen zřídka kdy přicházejí do přímého styku s pacientem, je jejich přítomnost v nemocnicích v ČR málo známá. Účelem tohoto článku je seznámit čtenáře s profesí radiologického fyzika ve zdravotnictví.