FY 152 Fyzika v lékařství: Jádro ve službách medicíny

Obsah akce

Záření v rukou fyziků a lékařů je mocným nástrojem zachraňujícím životy. Jako pacienti nebo blízcí pacientů se s ním setká každý z nás – ať už se jedná o snímek čelisti u zubaře, rentgen při zlomenině ruky, CT vyšetření při otřesu mozku, preventivní mamografii, PET vyšetření v kardiologii či neurologii nebo onkologickou léčbu ozařováním. Každá metoda má svůj princip, své výhody i svá omezení. Jejich znalost na občanské úrovni patří do zdravotnické gramotnosti, která vašim žákům jako poučeným laikům přinese větší jistotu při rozhodování o svém zdravotním stavu, sníží zbytečné obavy ze záření a umožní klást lékařům smysluplné otázky. Z pedagogického hlediska budujeme mezipředmětovou vazbu fyzika-biologie, která vám v hodinách pomůže přiblížit principy jaderné fyziky v situacích, které si žáci umí dobře představit a pochopit. Téma je lemováno výukovými aktivitami, tipy do hodin a pracovními listy, které můžete volně poskytnou svým žákům.

Kurz vám přístupnou formou a v kontextu občanského využití představí technologie rentgenové diagnostiky, nukleární medicíny a radiační terapie jakožto tří oborů radiologické fyziky, v nichž se záření každodenně využívá.

Rentgenová diagnostika se zaměří na funkci rentgenu a výpočetní tomografie, která na začátku 70. let, když lékaři poprvé nahlédli na anatomii pacienta trojrozměrně a zároveň neinvazivně, způsobila revoluci ve zdravotnictví. Ukážeme si stěžejní prvky radiační fyziky od vzniku záření v rentgence přes interakce fotonů v lidském těle až po záznam signálu v detektoru. Povídání o rekonstrukci dat při výpočetní tomografii bude jednou možných odpovědí na otázku mnoha žáků: „K čemu je ta matematika vlastně dobrá?“. Okomentujeme i použití neionizujících metod jako je sonografie a magnetická rezonance.

Pokračujeme nukleární medicínou. Aplikací radiofarmak do těla pacienta z něj uděláme zdroj ionizujícího záření a detektory nám zobrazí fyziologickou informaci. Zaměříme se na nejčastější vyšetření PET a SPECT, na srovnání s rentgenovou metodou a radiační ochranu pacienta. Představíme si složení a funkci radiofarmak, jejich působení v lidském těle a principy jejich výroby v neenergetických reaktorech a na urychlovačích částic.

Poslední zastávkou bude radioterapie, metoda onkologické léčby nádorů. Půjdeme procesem terapie s pacientem od prvotní diagnostiky až po ozáření fotonovou terapií. Podíváme se na přehled moderních radioterapeutických postupů, vysvětlíme si rozdíl mezi protonovou a fotonovou terapií a v rámci mini-workshopu si vyzkoušíme plánování terapie prostaty.

U tématu radiologické fyziky nemůžeme opomenout biologické účinky záření. Zavítáme do oboru radiobiologie a buněčné genetiky, vysvětlíme si, jak radiace působí na lidskou buňku, proč někdy pomáhá a jindy škodí, a jak se naše buňky (ne)umí záření přizpůsobit a bránit. Ukážeme si principy radiační ochrany pacientů i lékařů, které hlídají, že se z dobrého sluhy nestane zlý pán.

Osnova:

• Radioaktivita a ionizující záření
• Biologické účinky ionizujícího záření v buňce
• Rentgenové záření v lékařství: princip vzniku skiagrafického obrazu
• Výpočetní tomografie očima fyzika, matematika a biologa
• Sonografie a magnetická rezonance
• Nukleární medicínou k fyziologické informaci o lidském těle, výroba a distribuce radiofarmak
• Radiační ochrana pacientů a lékařů v radiologické fyzice
• Krok za krokem s onkologicky nemocným pacientem v procesu fotonové terapie
• Protonová léčba, tomoterapie, radioterapie řízená obrazem a další postupy v radiační léčbě
• Workshop – plánování fotonové terapie prostaty

Vzdělávací cíl

• Rozvoj zdravotnické gramotnosti žáků
• Budování mezipředmětové vazby fyzika-biologie
• Představení výukových aktivit, popularizace radiologické fyziky

Pro účastníky

Co si mají účastníci donést s sebou

Psací potřeby. V případě webináře: PC se softwarem ZOOM pro účast na webináři s mikrofonem pro případné dotazy. Webkamera je také vhodná, ale není nutnou podmínkou účasti.