医学物理学

医学物理学^[1]は、人間の健康と福祉の向上を具体的な目標として、物理学の概念と方法を人間の病気の予防、診断、治療に応用することを扱っています。^{[2] 2008年以降、医学物理学は}国際労働機関の国際標準職業分類に従って医療専門職として含まれています。^[3]

医療物理学は、生物医学物理学、医療生物物理学、医療における応用物理学、医学における物理学の応用、放射線物理学、または 病院無線物理学とも呼ばれることがあります^{。しかし、「}医療物理学者」とは、特に、物理学を医療に応用する概念と技術に関する専門的な教育と訓練を受け、医療物理学の1つ以上のサブフィールドで独立して診療を行う能力を持つ医療専門家です。 ^{[5]伝統的に、医療物理学者は、}放射線腫瘍学（放射線療法または放射線療法とも呼ばれる）、診断および介入放射線学（医療画像診断とも呼ばれる）、核医学、および放射線防護などの医療専門分野で活躍しています。放射線治療の医療物理学には、線量測定、線形加速器の品質保証、および小線源治療などの作業が含まれます。診断および介入放射線学の医療物理学には、磁気共鳴画像診断、超音波、コンピューター断層撮影、およびX線などの医療画像診断技術が含まれます。核医学には、陽電子放出断層撮影と放射性核種療法が含まれます。しかし、生理学的モニタリング、聴覚学、神経学、神経生理学、心臓学など、他の多くの分野でも医療物理学者が活躍しています。

医学物理学科は、大学、病院、研究所などの機関にあります。大学の学科には 2 つの種類があります。最初の種類は、主に学生を病院の医学物理学者としてのキャリアに備えさせることに関係しており、研究は専門職の実践を改善することに重点を置いています。2 番目の種類 (「生物医学物理学」と呼ばれることが増えています) は、範囲がはるかに広く、生体分子構造の研究から顕微鏡検査やナノ医療まで、物理学の医学への応用に関する研究が含まれる場合があります。

病院の医学物理学部門では、欧州医学物理学連合（EFOMP）が採択した医学物理学者の使命宣言は次のとおりです。^{[6] [7]}

「医療物理学者は、医療機器の仕様、選択、受け入れテスト、試運転、品質保証/管理、最適な臨床使用、および患者のリスクと関連する物理的因子（X線、電磁場、レーザー光、放射性核種など）からの保護（意図しないまたは偶発的な被ばくの防止を含む）に関する専門家の行動、関与、またはアドバイスを必要とする患者中心の活動を通じて、医療サービスの品質、安全性、および費用対効果の維持と改善に貢献します。すべての活動は、現在最高の証拠、または利用可能な証拠が十分でない場合は独自の科学的研究に基づきます。範囲には、生物医学研究のボランティア、介護者、および慰め手へのリスクが含まれます。範囲には、特に患者のリスクに影響を与える場合、労働者と一般の人々へのリスクが含まれることがよくあります。」

「物理的因子」という用語は、電離および非電離電磁放射線、静電気および磁場、超音波、レーザー光、および医療に関連するその他の物理的因子（たとえば、コンピューター断層撮影(CT) の X 線、核医学のガンマ線/放射性核種、磁気共鳴画像(MRI)の磁場および無線周波数、超音波画像診断およびドップラー測定の超音波）を指します。

このミッションには、次の 11 の主要な活動が含まれます。

1. 科学的問題解決サービス: 医療機器の最適ではないパフォーマンスや最適な使用を認識し、考えられる原因や誤用を特定して排除し、提案された解決策によって機器のパフォーマンスと使用が許容できる状態に戻ったことを確認する、包括的な問題解決サービス。すべての活動は、現在最良の科学的証拠、または入手可能な証拠が十分でない場合は独自の調査に基づいて行われます。
2. 線量測定: 患者、生物医学研究のボランティア、介護者、同伴者、および非医学的画像被曝 (例: 法的または雇用目的) を受ける人の線量の測定、線量測定関連機器の選択、較正、および保守、線量報告装置 (ソフトウェア装置を含む) によって提供される線量関連量の独立したチェック、線量報告または推定装置 (ソフトウェアを含む) への入力として必要な線量関連量の測定。測定は、現在推奨されている技術とプロトコルに基づいて行われます。すべての物理的因子の線量測定が含まれます。
3. 患者の安全/リスク管理（生物医学研究のボランティア、介護者、支援者、非医療画像検査の被ばく者を含む）。最新の公表された証拠、または入手可能な証拠が十分でない場合は独自の研究に従って、患者、生物医学研究のボランティア、介護者、支援者、非医療画像検査の被ばく者を物理的因子の有害な影響から継続的に保護するための医療機器の監視と臨床プロトコルの評価。リスク評価プロトコルの開発も含まれます。
4. 職業および公共の安全/リスク管理（医療被ばくまたは自身の安全に影響がある場合）。患者、生物医学研究のボランティア、介護者、介助者、非医療画像被ばくの対象となる人の被ばくまたは自身の安全に関する責任に影響を与える場合の、労働者と公衆の保護に関する医療機器の監視と臨床プロトコルの評価。職業/公衆リスクに関与する他の専門家と共同でリスク評価プロトコルを開発することも含まれます。
5. 臨床医療機器管理: 最新の欧州または国際勧告に準拠した医療機器の仕様、選択、受入テスト、試運転、品質保証/管理、および関連プログラムの管理と監督。テストは、現在推奨されている技術とプロトコルに基づいて行われます。
6. 臨床的関与: 医療用放射線機器の継続的かつ効果的で最適な使用を確保し、患者固有の最適化も含め、日常的な放射線防護および品質管理手順を実行、参加、監督します。
7. サービス品質と費用対効果の向上: 経済問題に十分配慮しながら、臨床サービスへの新しい医療放射線機器の導入、新しい医療物理学サービスの導入を主導し、臨床プロトコル/技術の導入/開発に参加します。
8. 専門家によるコンサルティング: 外部のクライアント (社内に医学物理学の専門知識を持たないクリニックなど) への専門家によるアドバイスの提供。
9. 医療専門家（医学物理学の研修生を含む）の教育：医療放射線機器の臨床的に効果的、安全、証拠に基づいた経済的な使用をサポートする技術的、科学的知識、スキル、能力に関する知識移転活動を通じて、質の高い医療専門家教育に貢献します。医学物理学の学生の教育への参加、および医学物理学の研修プログラムの組織。
10. 医療技術評価 (HTA): 医療用放射線機器や放射性物質/放射源の医療用途に関連する医療技術評価の物理的要素を担当します。
11. イノベーション: これまで解決されていない臨床上の問題を解決するために、新しいデバイス (ソフトウェアを含む) やプロトコルを開発したり、既存のデバイスやプロトコルを変更したりします。

教育機関の中には、「医療生物物理学」や「生物医学物理学」あるいは「医療応用物理学」という名称の学部やプログラムを持つところもある。一般的に、これらは2つのカテゴリーのいずれかに分類される。1つは生物物理学、放射線生物学、医療物理学を1つの傘下に収める学際的な学部であり、 [ ^{8] [9] [10]}、もう1つは学生を医療物理学、生物物理学、または医学のさらなる研究に備えるための学部プログラムである。^{[11] [12]} バイオナノテクノロジーの科学的概念のほとんどは、他の分野から派生したものである。生物系の物質的特性を理解するために使用される生化学原理は、バイオナノテクノロジーにおいて中心的な存在である。なぜなら、同じ原理が新しい技術を生み出すために使用されるからである。バイオナノサイエンスで研究される材料特性と応用には、機械的特性（変形、接着、破壊など）、電気/電子（電気機械刺激、コンデンサ、エネルギー貯蔵/バッテリーなど）、光学（吸収、発光、光化学など）、熱（熱可変性、熱管理など）、生物学（細胞とナノ材料の相互作用、分子欠陥/欠陥、バイオセンシング、機械感覚などの生物学的メカニズムなど）、疾患のナノサイエンス（遺伝性疾患、がん、臓器/組織の機能不全など）、コンピューティング（DNAコンピューティングなど）や農業（農薬、ホルモン、肥料の標的送達）などがある。^{[13] [14] [15] [16]}

国際医学物理学機構（IOMP）は医学物理学の主な雇用と重点分野を認定しています。^{[17] [18]}

医用画像物理学は、診断および介入放射線物理学としても知られています。臨床（社内およびコンサルティングの両方）物理学者^{[19]は通常、} X 線、透視、マンモグラフィー、血管造影、コンピューター断層撮影などの診断放射線物理学の分野、および超音波、MRIなどの非電離放射線モダリティのテスト、最適化、品質保証の分野を扱います。また、線量測定（スタッフおよび患者用）などの放射線防護の問題にも携わる場合があります。さらに、多くの画像物理学者は、単一光子放出コンピューター断層撮影(SPECT) や陽電子放出断層撮影(PET) などの核医学システムにも関与しています。画像物理学者は、特定の血管オブジェクトを画像化する可能性のある方法として 血管内超音波を定量化するなど、研究および教育目的で臨床分野に従事する場合があります^{[20] 。}

放射線治療物理学は、放射線治療物理学または放射線腫瘍物理学としても知られています。現在、米国、カナダ、および一部の西側諸国で働いている医療物理学者の大多数はこのグループに属しています。放射線治療物理学者は通常、線形加速器（Linac）システムとキロボルトX線治療ユニットのほか、トモセラピー、ガンマナイフ、サイバーナイフ、陽子線治療、および密封小線源治療などの他の治療法を日常的に扱います。^{[21] [22] [23]} 治療物理学の学術的および研究的な側面には、ホウ素中性子捕捉療法、密封線源放射線治療、テラヘルツ放射線、高強度焦点式超音波（結石破砕術を含む）、光放射 レーザー、紫外線などの分野（光線力学療法を含む） 、および核医学（密封線源放射線治療を含む）や、光を使用して病気を治療および診断する光線医療が含まれます。

核医学は、放射線を利用して人の特定の臓器の機能に関する情報を提供したり、病気を治療したりする医学の一分野です。甲状腺、骨、心臓、肝臓、その他多くの臓器を簡単に画像化でき、それらの機能障害を明らかにすることができます。場合によっては、放射線源を使用して病気の臓器や腫瘍を治療することができます。5人のノーベル賞受賞者が、医療における放射性トレーサーの使用に深く関わっています。世界中で10,000を超える病院が医療に放射性同位元素を使用しており、その約90％は診断のためです。診断に使用される最も一般的な放射性同位元素はテクネチウム99mで、年間約3,000万件の診断が行われ、世界中の核医学診断の80％を占めています。^[24]

保健物理学は、放射線安全または放射線防護としても知られています。保健物理学は、健康と医療を目的とした放射線防護の応用物理学です。これは、電離放射線の安全な使用と適用を可能にするために、健康被害の認識、評価、および制御に関わる科学です。保健物理学の専門家は、放射線防護と安全の科学と実践の卓越性を推進します。

• 背景放射線
• 放射線防護
• 線量測定
• 健康物理学
• 患者の放射線防護

非電離放射線物理学のいくつかの側面は、放射線防護または診断画像物理学の下で考慮される可能性がある。画像診断法には、MRI、光学画像診断、超音波診断などがある。安全性の検討には、これらの領域とレーザーが含まれる。

• レーザーと医療への応用

生理学的測定は、さまざまな生理学的パラメータを監視および測定するためにも使用されています。多くの生理学的測定技術は非侵襲的であり、他の侵襲的方法と併用したり、その代替として使用することができます。測定方法には心電図検査が含まれます。これらの領域の多くは、医療工学や血管科学などの他の専門分野でカバーされる場合があります。 ^[25]

医学物理学に密接に関連する他の分野としては、医療データ、情報技術、医療用 コンピューターサイエンスを扱う分野などがあります。

• 医療における情報とコミュニケーション
• 医療情報学
• 画像処理、表示、可視化
• コンピュータ支援診断
• 画像アーカイブおよび通信システム(PACS)
• 標準規格: DICOM、ISO、IHE
• 病院情報システム
• eヘルス
• 遠隔医療
• デジタル手術室
• ワークフロー、患者固有のモデリング
• モノのインターネット 上の医療^[要出典]
• 遠隔モニタリングと在宅ケア

非臨床物理学者は、学術的および研究的な観点から上記の領域に焦点を当てる場合とそうでない場合がありますが、その専門範囲には、レーザーおよび紫外線システム（光線力学療法など）、fMRIおよびその他の機能イメージング方法、ならびに分子イメージング、電気インピーダンス断層撮影、拡散光イメージング、光干渉断層撮影、および二重エネルギーX線吸収測定法も含まれる場合があります。

• ICRU:国際放射線単位および測定委員会
• ICRP:国際放射線防護委員会
• IOMP:国際医学物理学機構
• IAEA:国際原子力機関

• NCRP:国立放射線防護・測定委員会
• NRC:原子力規制委員会
• FDA:食品医薬品局
• AAPM:アメリカ医学物理学会

• IPEM:医学物理工学研究所
• MHRA:医薬品・医療製品規制庁

• AMPI: インド医学物理学者協会
• CCPM: カナダ医学物理学会
• EFOMP:欧州医学物理学連合
• ACPSEM:オーストラリア物理科学者・工学医学大学

ウィキメディア・コモンズには、医学物理学に関連するメディアがあります。

• ヒューマンヘルスキャンパスは、放射線医学の専門家に特化した国際原子力機関の公式ウェブサイトです。このサイトは、原子力科学および応用部門のヒューマンヘルス部門によって管理されています。
• オーストラリア物理科学・工学医学協会 (ACPSEM)
• カナダ医学物理学者組織 - Organization canadienne des physiciens médicaux
• アメリカ医学物理学会
• ルーマニア医学物理学会
• 物理学研究所のmedicalphysicsweb.org
• AIP 医学物理学ポータル
• 医学物理工学研究所 (IPEM) - 英国
• 欧州医学物理学連合（EFOMP）
• 国際医学物理学機構 (IOMP)