MEDİKAL FİZİK ve MEDİKAL FİZİKÇİ KAVRAMI

Prof. Dr. Doğan BOR, Ankara Üniv. Fizik Müh. Bölümü

bor@eng.ankara.edu.tr

 

 Fiziğin uygulamalı bir dalı olan Medikal Fizikte hastalıkların tanı ve tedavisi için fiziğin yöntem ve kavramları kullanılır. Medikal elektronik (medikal sistemlerin geliştirilmesi), biyomühendislik (mühendislik projelerinin biyoloji ve tıpa uygulanması) ve sağlık fiziğinin (radyasyonun zarar ve risklerinin kontrolü ve saptanması) birlikteliğinden Medikal Fiziğin ortaya çıktığı ifade edilebilir.

Beş yüzyıl önce insanın hareket sistemine büyük ilgi duyan Leonardo de Vinci belkide ilk Medikal Fizikçiydi. Mikroskopun bulunması, yüksek frekansdaki elektrik akımlarının tedavi amaçlı kullanılması daha sonraki yıllarda birçok medikal cihazın geliştirilmesine öncelik etmiştir.

Hastanede Medikal Fizikçi:

X-ışınlarının ve radyoaktivitenin keşfinden sonra iyonize radyasyon, hastalıkların tanı ve tedavisinde kullanılmaya başlamış ve böylelikle fizikçiler hastanelere adım atmışlardır. Amerika Birleşik Devletlerinde bulunan medikal fizik derneğine (AAPM) tüm ülkelerden 4000 kadar fizikçi kayıtlıdır (1), gerçek rakam ise, üyelik aidatının yüksek olduğu dikkate alınacak olursa, çok daha fazla olmalıdır.

Günümüzde ileri teknolojide bilgisayar destekli hızlandırıcılar ve güçlü kaynaklar radyoterapi bölümlerinde medikal fizikçilerin kontrolünde çalışmaktadır. Diagnostik Radyolojide, Bilgisayarlı Tomografi tanıda bir devrim yaratmış, klasik röntgen sistemleri yerlerini bilgisayar kontrollü yeni deteksiyon sistemlerine bırakmaya başlamışlardır. Nükleer Tıp alanında X-ışın tomografisine benzer tomografik sistemler (Bilgisayarlı Tek Foton Tomografisi - SPECT) rutin olarak kullanılmakta, insan organizmasının bir çok fonksiyonel bilgilerinin görüntülenmesi çok kısa yarı ömürlü izotopların kullanıldığı sistemlerle (Pozitron Emisyon Tomografisi-PET) artık mümkün olmaktadır.

Hastanede görev alan medikal fizikçiler artık, Radyasyon Terapisi, Diagnostik Radyoloji, Nükleer Tıp sahalarında ayrı ayrı uzmanlaşmaya başlamışlardır.

Hastanede çalışan medikal fizikçilerin en önemli görevlerinden bir tanesi hasta tanısında ya da tedavisinde kullanılan sistemlerin kalite güvencelerini sağlamak, rutin kalite kontrollerini yapmak ya da denetlemek, her bir sistemin performansının en üst düzeyinde işlev görmesini sağlamaktır. Örneğin, kanser tedavisinde kullanılacak bir sistemin verdiği radyasyonun hassasiyetle ölçülebilmesi ve hastaya nasıl verileceğinin planlaması radyoterapi bölümünde çalışan medikal fizikçinin görevidir. Diğer taraftan diagnostik radyoloji bölümünde ki bir medikal fizikçinin asıl sorumluluğu, hastalara ilave radyasyon dozlarının verileceği tekrar çalışmalarını minimum sayıda tutacak şekilde, bölümde bulunan tüm sistemlerin (klasik röntgen, floroskopi, mamografi, digital anjiyografi, tomografi gibi) belirli standartlarda çalışmasını sağlayarak, optimum görüntü kalitesinin minimum hasta dozunda elde edilmesine gayret etmektir. Birçok diagnostik incelemede hastaların aldıkları dozlar, radyasyonun sadece stokhastik etkilerinin dikkate alınmasını öngörmekle beraber, ileri teknolojiye sahip yeni görüntüleme tekniklerinde bazı hastalıkların daha erken tanısı ancak yüksek hasta dozu pahasına sağlanabilmekte, sonuçta radyasyonun deterministik etkileri bile söz konusu olmaktadır Bazı anjiyografi çalışmalarında örneğin, tıkalı kalp damarlarının sürekli X-ışını görüntüsü altında açılması işlemi sırasinda, hastaların ciltlerinde radyasyon yanıkları ortaya çıkmıştır (2). İleri ülkelerin hemen hepsinde, her bir tetkik için referans dozların saptanarak her hastanın klinik raporunda ayrıca belirtilmesi yasal zorunluluk olmuştur (3).

Teknik hataların hasta görüntülerini en fazla etkilediği sistemler nükleer tıpta kullanılan gama kamera ve bilhassa bu kameraların tomografi tasarımlı olanlarıdır (SPECT ve PET), 40 cm çapındaki bir detektörün yarım santimlik bir bölgesinde çok ufak bir kristal hatasının hasta görüntüsüne büyüyerek yansıması ve çapı 2-3 cm olan bir lezyon görünümü vermesi son derece olasıdır. Bu nedenle medikal fizikçilerin nükleer tıptaki en önemli sorumlulukları, her sistemin sıfır teknik hata ile çalışmasını, her sistemde gerçekleştirecekleri kalibrasyon ve kalite kontrolleri ile sağlamalarıdır. Diğer taraftan nükleer tıp uygulamalarında, organların fonksiyonlarının ve bazı fizyolojik özelliklerin (kalp tarafından pompalanan kan miktarı gibi) saptandığı görüntüler ileri derecede gelişmiş bilgisayar programları ile elde edilmektedir. Bir çok algoritmanın ve matematiksel işlemlerin kullanıldığı bu protokollerin doğrulukla hasta çalışmalarına uygulanması gene medikal fizikçinin görevleri arasındadır. Örneğin, bilgisayara aktarılan kalp görüntülerinin içerdikleri parametrelerin matematiksel Fourier dönüşümleri yapılmakta ve kalbin ritmik hareketine ait faz ve genlik bilgileri görüntü şeklinde elde edilmektedir. Kalpdeki ritm bozukluklarının tanısında çok yararlı olan bu matematik tekniklerin, medikal fizikçilerin katkısı olmadan hekimler tarafından kullanılmaları mümkün değildir.

Hastanede çalışan Medikal fizikçilerin bir diğer önemli görevleri hekim, teknisyen gibi diğer radyasyon çalışanlarını eğitmektir. Klinik teşhis ve tedavinin hatasız yapılabilmesi için Hekim, Medikal Fizikçi ve Teknisyen üçlüsünün tam bir iletişim içerisinde ve ortak bir bilimsel lisanı belirli bir düzeyde kullanmalarıyla mümkündür.

Araştırma Sahaları:

Medikal Fizikçiler klinik çalışmalara verdikleri destek yanında başta kanser, kalp ve mental hastalıklar olmak üzere bir çok medikal araştırmada da aktif rol oynamaktadırlar ve çalışma alanları kuşkusuz sadece hastanelerle sınırlı kalmamaktadır. Üniversitelerin mühendislik ve tıp bölümlerinde, uluslararası organizasyonlar ve birçok ileri ülkede ki ulusal araştırma laboratuvarlarında, üretici firmaların tasarım laboratuvarlarında, sağlık ve endüstriyel kuruluşlarda medikal fizikçiler araştırma ve geliştirme etkinliklerine katılmaktadırlar.

Radyasyonun dedeksiyonunun ve ışınlamasının çok daha doğrulukla yapılabileceği sistemlerin tasarımlanması, dış ve iç ışınlamalarda organların alacakları radyasyon dozlarının belirlenmesini sağlayacak matematiksel modellerin geliştirilmesi, daha ince ayrıntıların daha az radyasyon dozunda görüntüleneceği yeni yöntemlerinin bulunması, organ fonksiyonlarının nümerik olarak ifade edilmelerini sağlayacak matematik tekniklerin ortaya çıkarılması halen aktif araştırma sahalarıdır.

Farklı sistemler için görüntü kalitesinin optimizasyonu, yeni görüntü işleme tekniklerinin çıkarılması, hasta ve çalışanların radyasyon korunmasının daha etkin yapılması üzerine bir çok ülke ortak proje çalışmaları yürütmektedir (4).

Çernobil kazası sonrasında, radyoekolojik modelleme ve retrospektif (geriye dönük) dozimetre konularında büyük ilerlemeler kayıt edilmiştir. Kişilerin geçmişte aldıkları radyasyon dozları matematiksel benzeşim çalışmaları ile hesaplanmakta ve deneysel bulgularla doğrulanmaktadır (diş minesinin ışınlama sırasında soğurduğu radyasyonun elektroparamagnetik rezonans ya da termoluminesans yöntemleri ile çok sonra ölçülebilmesi).

İyonize olmayan radyasyonun kullanıldığı nükleer magnetik rezonans görüntüleme ve spektroskopi, termografi, elektrik impedans ve magnetik görüntüleme, ses ve kırmızı ötesi görüntüleme ve lazerin medikal amaçlı uygulanması medikal fizikçilerin yürüttükleri diğer aktif araştırma konularıdır.

Medikal fizikçilerin eğitimleri gelişmiş ülkelerde üniversitelerin tıp ya da mühendislik bölümlerinde lisans ve lisans üstü seviyelerde yapılmaktadır. Genelde, yüksek lisans programları ile medikal fizikçilerin spesifik bir sahada (nükleer tıp, diagnostik radyoloji, radyasyon terapisi gibi) uzmanlaşmaları sağlanmaktadır. Uluslararası bazı kuruluşlar (UAEA gibi) ve dernekler bu eğitimin henüz başlatılmadığı ülkelerdeki fizikçileri yetiştirmek için kurslar düzenlemektedirler.

Ülkemizde Medikal Fizik:

Gerek medikal fizikçi sayısı gerekse araştırma potansiyeli yönünden Ülkemizde medikal fizik gelişmiş ülkelere göre oldukça geri kalmıştır. Bu yazıda bu problemin ayrıntılarına girilmeyecektir ancak sorunun esas kaynağı ile ilgili olarak kişisel görüşümü bildirmekte yarar görüyorum.

Ülkemizdeki tıp camiası uzun seneler boyunca medikal fizikçi ihtiyacını sadece radyasyon onkolojisinde hissetmiştir, nükleer tıpta medikal fizikçilerin çalışmaya başlaması ise (toplam sayının 30 dan az olduğunu tahmin ediyorum) son 7-8 senedir ortaya çıkmıştır, radyodiagnostik bölümünde görev alan fizikçi sayısı bir elin beş parmağından azdır. Türkiye Atom Enerjisi Kurumunun (TAEK) çıkardığı yönetmeliğin (medikal fizikçisi bulunmayan onkoloji bölümlerine lisans verilmemesi) onkolojideki talebin önemli bir nedeni olduğu muhakkaktır. İstanbul Üniversitesi Onkoloji Enstitisündeki Tıbbi Radyofizik Bilim Dalı ve Hacettepe Üniversitesi Onkoloji Enstitüsü Radyasyon Onkolojisinde medikal fizik eğitimini radyoterapi dalında yüksek lisans ve doktora düzeyinde vermektedir. Ancak bir kaç kurs dışında medikal fiziğin diğer hiç bir alanında eğitim programı bugüne kadar ülkemizde başlatılmamıştır (Bölümümüzde 2 yıl önce başlatılan program dışında). Tıp ve Fen (ya da Mühendislik) fakültelerinin ilgili bölümleri ya konuya ilgi duymamış ya da sorumluluğun kendisinde olmadığını iddia etmişlerdir. Diğer taraftan halen hastanelerde görev yapan medikal fizikçilerin kadro sorunları ve Sağlık Bakanlığının hala bu mesleği uzmanlık sahası olarak görmemesi fizikçilerin ilgisinin bu alana çekilmemesinde önemli bir neden olmaktadır.

Avrupa Topluluğuna girmeye çalışan Ülkemizde halen rutin kalite kontrolü uygulayan tek bir radyoloji bölümü yoktur, birçok nükleer tıp bölümü fizikçi çalıştırmamaktadır, hiç bir tomografi, anjiyografi, mamografi sistemine ait hasta doz ölçümü ya da görüntü kalite değerlendirmesi yapılmamıştır. Avrupada her hasta raporuna yazılan doz değerleri henüz ölçülmeye bile başlanmamıştır*. Yapılan bazı pilot çalışmalarda, klinik incelemelerde yüksek hasta dozlarının ve vahim teknik hataların olduğu görülmüş ve sırf bakımsızlık ya da son derece basit bir nedenden dolayı kullanılmayan onlarca cihazın bulunduğu anlaşılmıştır (5). Bir çok hastanede en modern sistemlerin kullanıldığı dikkate alınırsa bu eksikliklerin nedeni kalite kontrollerinde kuulanılacak cihazların alınmaması değil medikal fizikçilerin çalışmamasındandır. Gerekli kadroların verilmemesiyle yapılan tasarruf acaba cihaz mezarlığında yatan dövizleri karşılamaktamıdır?

Ancak son senelerde bilhassa nükleer tıpta olmak üzere bu gereksinimin arttığı gözlenmiştir, özel sektöründe medikal fizikçileri aramaya başlaması Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fizik Mühendisliği Bölümünün bu konuya ciddi şekilde ele almasına neden olmuştur.

Eğitiminde köklü bir değişiklik yapan Bölüm, fizik mühendisliği eğitiminin son senesinde öğrencilerine eğitimlerinde belirli bir konuda daha fazla uzmanlaşmalarını sağlayabilmek için dört farklı opsiyon sunmaktadır. Bu opsiyonlardan bir tanesi medikal fizik olup, bir yıl boyunca bu konuyu seçen öğrencilere radyasyon dedeksiyon ve ölçüm yöntemleri, nükleer tıp fiziği, radyoloji fiziği, radyoterapi fiziği, sağlık fiziği üzerine teorik dersler ve pratik uygulamalar verilmektedir. Daha sonra yüksek lisansa devam edecek öğrenciler daha ileri düzeyde dersler almakta, deneysel çalışmalarını TAEK ve UAEA destekleri ile kurulan radyasyon dedeksiyonu ve görüntüleme laboratuvarlarında yürütmektedirler. Tez aşamasında ise nükleer tıp, diagnostik radyoloji ve GATA Radyasyon Onkolojisi Bölümünün işbirliği ile radyasyon terapisi konularının birinde uzmanlaşmaktadırlar.

Halen çalışmakta olan medikal fizikçilerin eğitimleri ve bilgilerinin tazelenmesi için kursların TAEK organizasyonu ile yakında başlatılması planlanmaktadır.

Umuyorumki, önümüzdeki senelerde konularında iyi bir uzman olarak yetişecek medikal fizikçiler bilimsel literatüre yapacakları katkılar ile Ülkemizi bu konuda ileri ülkelerin seviyelerine çıkaracaklardır.

 

 

*: Bölümümüz bir çok sahada çalışmalara başlamıştır, tarafımca bilinmeyen ancak benzer aktivitelerin yürütüldüğü kuruluşlar varsa onları bu genellemenin dışında tutmak isterim.

1-) The Medical Physicists American association of physicists in Medicine (AAPM)

yayını

2-) Food and Drug Administration, Public Health Advisory: Avoidance of Serious X-Ray – Induced Skin Injurious to Patients During Fluoroscopically-Guided Procedures, 1994; Rockville, MD, Center for Devices and Radiolodical Health, FDA.

3-) Hart D., Jones D.G, Normalised organ doses for medical X-ray examinations calculated using Monte Carlo Techniques. rep. No. NRBP-SR 262. Narional Protection Board 1994; Chilton, UK

4-) European Guidlenes on Quality Criteria for Diagnostic Radiographic Images. European Commision Publ., EUR 16260 EN 1996.

5-) Bor D. Diagnostik Radyolojide konvansiyonel X-Işın sistemlerinin kalite kontrol ölçümleri- ilk sonuçlar.2 Med. Fiz. Kongresi, İstanbul, 1988.