Fizyka medyczna

Opis kierunku:

Nieustanny rozwój diagnostyki medycznej wymaga wprowadzania nowych metod fizycznych wspomaganych technikami komputerowymi oraz nowych materiałów o unikalnych właściwościach. W obecnych czasach fizyk medyczny nie tylko obsługuje skomplikowaną aparaturę, ale również bierze czynny udział w planowaniu terapii i dbaniu o ochronę pacjentów przed jej ewentualnymi skutkami ubocznymi. Zatem podstawą wykształcenia dobrego specjalisty jest połączenie rzetelnej wiedzy o zjawiskach fizycznych z pokrewnymi dziedzinami nauki takimi jak chemia, biologia i informatyka.

Fizyka medyczna jest interdyscyplinarnym kursem łączącym fizykę i medycynę, dającym studentom możliwość nabycia umiejętności w wielu aspektach biochemicznych czy biomedycznych. Taka wiedza jest niezbędna we wspomaganiu zespołów lekarskich, szczególnie w zakresie technik obrazowania medycznego, zwłaszcza tych z użyciem promieniowania jonizującego. Absolwent fizyki medycznej nabywa również umiejętności niezbędne do prowadzenia badań naukowych.

Etapy kształcenia:

Studenci specjalności Fizyka medyczna mogą zdobywać wiedzę na studiach I (licencjackich), II (magisterskich) oraz III-stopnia (doktoranckich).

Moduły przedmiotów wchodzące w skład programu studiów I-go stopnia: kształcenie ogólne, podstawy fizyki, elementy fizyki teoretycznej, narzędzia matematyki i informatyki, zastosowania fizyki w medycynie i technice, kształcenie specjalistyczne i praktyczne.

Moduły przedmiotów wchodzące w skład programu studiów II-go stopnia: kształcenie ogólne, wybrane problemy fizyki, metody matematyczne i komputerowe, fizyka w praktyce medycznej.

Praktyki:

Już od drugiego roku studiów studenci odbywają zajęcia i praktyki w szpitalach, podczas których zapoznają się z wykorzystywaną aparaturą oraz podstawowymi badaniami wykonywanymi przez pracownie specjalistyczne (np. radiologiczną, dozymetryczną i medycyny nuklearnej). Studenci wyższych lat, w ramach programów MOST i Erasmus+ mogą ubiegać się o wyjazdy 1- i 2-semestralne do 16-stu uczelni partnerskich, głównie hiszpańskich czy greckich, staże krótko- i długoterminowe w ośrodkach krajowych i zagranicznych oraz kilkunastodniowe warsztaty neutronowe organizowane zwykle w marcu i wrześniu w atrakcyjnych europejskich ośrodkach reaktorowych.

Do najważniejszych lokalnych zakładów opieki zdrowotnej, z którymi współpracuje wydział należą: Białostockie Centrum Onkologii (partner w tworzeniu podstaw programowych), Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej Ministerstwa Spraw Wewnętrznych i Administracji w Białymstoku, Samodzielna Pracownia Laboratorium Obrazowania Molekularnego Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, Klinika Okulistyki i Klinika Neurochirurgii Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, Instytut Medycyny Doświadczalnej PAN w Warszawie.

Perspektywy zawodowe:

Studia na specjalności fizyka medyczna pozwalają przygotować wykwalifikowanych specjalistów do pracy w:

• placówkach służby zdrowia, klinikach, szpitalach i ośrodkach ochrony radiologicznej,
• laboratoriach i instytutach naukowych,
• zakładach przemysłowych bazujących na technikach radiacyjnych,
• firmach produkujących i dystrybuujących aparaturę medyczną,
• instytucjach wymagających jakościowej i ilościowej analizy danych oraz modelowania procesów.

Ukończenie studiów magisterskich z fizyki medycznej jest jednym z wymaganych warunków przystąpienia do specjalizacji podyplomowej z fizyki medycznej w ośrodku zewnętrznym, kończącego się egzaminem państwowym.

Dodatkowo absolwenci II-go stopnia mogą zdobyć merytoryczne przygotowanie do wykonywania zawodu nauczyciela fizyki w szkołach podstawowych i ponadpodstawowych (do zdobycia uprawnień nauczyciela wymagana jest realizacja Modułu dydaktycznego, odbywającego się zarówno podczas studiów I jak i II stopnia).

Tematyka prac dyplomowych:

Nasi studenci realizują prace dyplomowe w zakresie radioterapii, wykorzystania nanocząstek w medycynie, obrazowania metodą rezonansu magnetycznego i wykorzystania fizyki w diagnostyce chorób okulistycznych i neurologicznych.

Przykładowe prace końcowe:

• Martyna Gąsowska „The influence of SPECT and CT image misregistration in myoccardial perfusion SPECT/CT studies and the benefit of misregistration correction” praca licencjacka pod kierunkiem dr hab. Andrzeja Andrejczuka.
  Fuzja emisyjnego obrazu uzyskanego metodą diagnostyki obrazowej Single Photon Emission Computed Technology (SPECT) z obrazem transmisyjnym z Tomografii Komputerowej (CT) poprawia jakość wygenerowanych danych dzięki wprowadzeniu korekcji osłabiania promieniowania. Jedną z procedur diagnostycznych, która wiele zyskuje dzięki integracji danych jest obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego. Jednakże jak pokazują poprzednie badania, nawet niewielkie (1 piksel) przesunięcie obrazów podczas ich fuzji wpływa negatywnie na korekcję scyntygrafu, a tym samym prawidłowość diagnozy. Celem pracy było przeanalizowanie wpływu tego czynnika w kontrolowanych (eksperymentalnych) i niekontrolowanych (klinicznych) warunkach na ocenę medyczną oraz zbadanie znaczenia i stosowalności procedury wyrównywania obrazów SPECT i CT.
  Metody: Pierwsza część eksperymentu polegała na wprowadzeniu przesunięcia (od 0.5 do 5 pikseli; 3.4 – 34 mm) pomiędzy obrazami uzyskanymi ze SPECT i CT w różnych płaszczyznach i kierunkach. Przesunięcie wprowadzane było sztucznie w obrazach uzyskanych metodą perfuzji mięśnia sercowego w przypadku fantomu serca z umieszczonymi w nim defektami i bez defektów oraz w odpowiadających temu wyselekcjonowanych przypadkach pacjentów. Druga, statystyczna część pracy badawczej składała się z weryfikacji integracji obrazów w 100 badaniach perfuzji mięśnia sercowego (znakowanych 99mTc, wykonanych podczas stresu i w spoczynku). W obu przeprowadzonych eksperymentach skutek przesunięcia był oceniany jakościowo i ilościowo na 17-segmentowej mapie polarnej. W przypadku badania statystycznego, rejestrowano częstotliwość występowania i wielkość przesunięcia obrazów ze skanera SPECT/CT. Ewaluacja wpływu procedury wyrównania na ostateczną diagnozę medyczną w odniesieniu do oryginalnych obrazów została dokonana przez lekarza specjalistę medycyny nuklearnej.
  

• Łukasz Łabieniec - cykl prac z fizyki medycznej pod kierunkiem prof. dr hab. Krzysztofa Szymańskiego:
  praca licencjacka - "Investigations of liquid turbidity by laser in optical range",
  praca magisterska - "Układ do wyznaczania zmętnienia moczu w badaniach skłonności do kamicy nerkowej”.
  Celem pracy było stworzenie urządzenia do badania stopnia zmętnienia cieczy w warunkach dynamicznych z wykorzystaniem lasera optycznego. W pierwszym rozdziale przedstawiono sposoby, za pomocą których zoptymalizowano układ. Do polaryzacji fotodiody zastosowano baterię, jako źródło napięcia stałego. Cały układ pomiarowy zaekranowano, a do wyzwalania pomiarów zastosowano tryger. Do układu dołączono również wtórnik źródłowy oraz stabilizator napięcia. W kolejnych rozdziałach przedstawiono schemat całego układu pomiarowego oraz strukturę oprogramowania komputerowego. Zaprezentowano jak wygląda pomiar odparowywania próbki moczu i jak wyniki takiego pomiaru mogą być wykorzystane przez lekarzy przy ocenie skłonności do zachorowania na kamicę nerkową. Na koniec zaproponowano sposób wzorcowania przyrządu i opisano zastosowanie urządzenia w praktyce, przy badaniu stopnia zmętnienia próbek moczu w warunkach klinicznych.

Schemat układu do badania zmętnienia. A – chłodnica podłączona do bieżącej wody, B – metalowe mocowania, C – elastyczny pręt z tworzywa sztucznego, D – moduł lasera ze sterownikiem , E – podłączenie pompy próżniowej, F – układ napędowy, G – zgrubienie zatrzymujące pianę powstającą w kolbie H – tryger wraz z mocowaniem, I – kolba z próbką moczu, J – światłowód oświetlający próbkę moczu, K – kolba na destylat, L – czujnik trygera (magnes), M – podgrzewana łaźnia wodna , N – przystawka z trzema ślizgami teflonowymi (jak na Rys.12), O – przewód dwużyłowy od trygera, P – urządzenie NI do akwizycji danych, R – światłowód przekazujący odbite światło do fotodiody, S – dwużyłowy przewód od woltomierza V1, T – układ jak na Rys.14 , U – dwużyłowy przewód od woltomierza V2.

Więcej przykładów znaleźć można na stronach poświęconych najciekawszym, dotychczas obronionym pracom licencjackim i magisterskim.

"Mówi się" o fizyce medycznej:

• "Fizyka medyczna to połączenie wiedzy z fizyki, matematyki, biologii, chemii, programowania oraz medycyny. Jest to dziedzina, która stale się rozwija oraz daje szerokie możliwości zwiększania swoich kwalifikacji. Z roku na rok, odbywając praktyki i cykl zajęć w szpitalu, zauważyłam, że fizyk medyczny, choć na ogół niezauważalny, jest osobą niezwykle ważną w procesie ratowania ludzkiego życia. " Natalia Dubicka – studentka
• „Uważam, że ta specjalność, jako interdyscyplinarna i rozwijająca się „ramię w ramię” z postępem technologii, stwarza szerokie i ciągle nowe możliwości na rynku pracy, szczególnie w sektorach diagnostyki i terapii medycznej.” dr hab. Katarzyna Rećko - wykładowca