의학물리학

1. 개요

의학물리학은 방사선, 자기장, 초음파, 레이저 등 물리적 원리를 이용하여 질병의 진단과 치료에 기여하는 학문 분야이다. 영상의학 물리학, 방사선 치료 물리학, 핵의학 물리학, 보건 물리학 등 다양한 분야를 포함하며, 의료 기기의 성능 최적화, 환자 및 의료진의 안전 관리, 새로운 치료 기술 개발 등 폭넓은 역할을 수행한다. 의학물리사는 의료 기기 관리, 선량 측정, 환자 안전 관리, 교육, 연구 등 다양한 활동을 통해 의료 서비스의 질을 향상시키는 데 기여한다.

2. 의학물리학의 주요 분야

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리학의 주요 분야로 다음을 인정하고 있다.

* 영상의학 물리학
* 방사선 치료 물리학
* 보건물리학 (방사선 안전 또는 방사선 방호)
* 비전리 방사선 물리학
* 생리학적 측정
* 의료 정보학 및 전산 물리학

2.1. 영상의학 물리학

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리 분야의 주요 고용 및 중점 분야로 영상의학 물리학을 인정하고 있다. 영상의학 물리학은 진단 방사선 물리학 및 핵의학 물리학을 포함한다.

2.1.1. 진단 방사선 물리학

의학 영상 물리학은 진단 및 중재적 방사선 물리학이라고도 한다. 임상 물리학자들은 X-선, 투시법, 유방 조영술, 혈관 조영술, 컴퓨터 단층 촬영과 같은 진단 방사선 물리학 분야의 검사, 최적화 및 품질 보증을 수행한다. 또한 초음파, MRI와 같은 비이온화 방사선 방식과 관련하여 업무를 수행하며, 선량 측정(직원 및 환자)과 같은 방사선 방호 문제와 관련될 수 있다. 많은 영상 물리학자들은 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT) 및 양전자 방출 단층 촬영(PET)을 포함한 핵의학 시스템과 관련된 경우가 많다.

때로는 임상 분야에 참여할 수 있지만, 연구 및 교육 목적으로 특정 혈관 객체를 영상화하는 가능한 방법으로서 혈관 내 초음파를 정량화하는 것과 같은 일을 하기도 한다.

2.1.2. 핵의학 물리학

핵의학은 방사선을 사용하여 특정 장기의 기능을 파악하거나 질병을 치료하는 의학의 한 분야이다. 갑상선, 뼈, 심장, 간 및 다른 많은 장기를 쉽게 영상화할 수 있으며, 이들의 기능 장애를 밝혀낼 수 있다. 어떤 경우에는 방사선원을 사용하여 질병이 있는 장기나 종양을 치료할 수 있다. 5명의 노벨상 수상자가 의학에서 방사성 추적자 사용과 밀접한 관련이 있다.

전 세계 10,000개 이상의 병원에서 의학에 방사성 동위원소를 사용하며, 절차의 약 90%가 진단을 위한 것이다. 진단에 가장 흔히 사용되는 방사성 동위원소는 테크네튬-99m이며, 연간 약 3,000만 건의 시술이 이루어져 전 세계 핵의학 시술의 80%를 차지한다.

2.2. 방사선 치료 물리학

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리 분야의 주요 고용 분야 및 중점 분야로 방사선 치료 물리학을 인정하고 있다. 방사선 치료 물리학은 방사선 치료 물리학 또는 방사선 종양학(radiation oncologist) 물리학이라고도 알려져 있다.

2.2.1. 방사선 종양학 물리학

방사선 치료 물리학 또는 방사선 종양학(radiation oncologist) 물리학이라고도 알려져 있다. 현재 미국, 캐나다 및 일부 서방 국가에서 일하는 대부분의 의학 물리학자들은 이 그룹에 속한다. 방사선 치료 물리학자는 일반적으로 매일 선형 가속기 (Linac) 시스템과 킬로볼트 X선 치료 장치를 다루며, 토모테라피, 감마 나이프, 사이버나이프, 양성자 치료, 근접 방사선 치료 와 같은 다른 치료법도 다룬다. 치료 물리학의 학문적 및 연구 측면은 붕소 중성자 포획 치료, 밀봉 선원 방사선 치료, 테라헤르츠 방사선, 고강도 집속 초음파 ( 쇄석술 포함), 광선 레이저, 자외선 등을 포함하며, 광역학 치료 뿐만 아니라 개봉 선원 방사선 치료를 포함한 핵의학 및 질병의 치료 및 진단을 위해 빛을 사용하는 광의학도 포함될 수 있다.

2.2.2. 근접 방사선 치료

방사선 치료 물리학자가 다루는 치료법 중 근접 방사선 치료가 있다.

2.3. 보건 물리학

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리 분야의 주요 고용 분야 및 중점 분야로 보건물리학을 인정하고 있다. 보건물리학은 방사선 안전 또는 방사선 방호라고도 알려져 있다.

* 배경 방사선
* 선량 측정
* 보건물리학
* 환자의 방사선 방호

2.3.1. 방사선 방호

보건물리학은 방사선 안전 또는 방사선 방호라고도 알려져 있으며, 건강 및 의료 목적을 위한 방사선 방호의 응용 물리학이다. 이는 이온화 방사선의 안전한 사용 및 적용을 허용하기 위해 건강 위험을 인식, 평가 및 관리하는 과학이다. 보건물리학 전문가는 방사선 방호 및 안전 분야의 과학 및 실천에서 탁월함을 증진한다.

2.4. 비전리 방사선 물리학

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리 분야의 주요 고용 분야 및 중점 분야를 인정하고 있다. 비전리 방사선 물리학의 일부는 방사선 방호 또는 진단 영상 물리학으로 간주될 수 있다. 영상 기법에는 자기 공명 영상(MRI), 광학 영상, 초음파가 있으며, 레이저는 안전 고려 사항에 포함된다.

2.4.1. 레이저 의학

비전리 방사선 물리학의 일부는 방사선 방호 또는 진단 영상 물리학으로 간주될 수 있다. 영상 기법에는 자기 공명 영상(MRI), 광학 영상, 초음파가 있으며, 안전 고려 사항에는 이러한 분야와 레이저가 포함된다.

2.5. 생리학적 측정

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리 분야의 주요 고용 분야 및 중점 분야를 인정하고 있다. 생리학적 측정은 다양한 생리학적 매개변수를 모니터링하고 측정하는 데 사용되어 왔다. 많은 생리학적 측정 기술은 비침습적이며, 다른 침습적 방법과 함께 사용되거나 대체 방법으로 사용될 수 있다. 측정 방법에는 심전도 등이 있다. 이러한 분야 중 많은 부분은 의료 공학 또는 혈관 과학과 같은 다른 전문 분야에서 다루어질 수 있다.

2.6. 의료 정보학 및 전산 물리학

국제의학물리협회(IOMP)는 의학물리 분야의 주요 고용 분야 및 중점 분야를 인정하고 있다. 의학물리학과 밀접하게 관련된 다른 분야로는 의학 데이터를 다루는 분야, 정보 기술 및 의학 컴퓨터 과학이 있다.

* 의학 정보 및 통신
* 의료 정보학
* 영상 처리, 디스플레이 및 시각화
* 컴퓨터 보조 진단
* 영상 저장 전송 시스템(PACS)
* 표준: DICOM, ISO, IHE
* 병원 정보 시스템
* e-헬스
* 원격 의료
* 디지털 수술실
* 워크플로우, 환자 맞춤형 모델링
* 사물 인터넷 기반의 의료
* 원격 모니터링 및 재택 의료

3. 의학물리사의 역할 및 책무

유럽 의학물리 기구 연맹(EFOMP)은 의학물리사의 역할과 책무를 다음과 같이 정의한다.

* 의료 기기의 사양, 선택, 인수 테스트, 시운전, 품질 보증/관리 및 최적화된 임상 사용과 관련된 전문적인 활동을 통해 의료 서비스의 질, 안전 및 비용 효율성을 유지하고 개선한다.
* 의도하지 않은 또는 우발적인 노출 예방을 포함하여 관련 물리적 요인(예: X-선, 전자기장, 레이저 광선, 방사성 핵종)으로부터 환자의 위험과 보호에 기여한다.
* 모든 활동은 현재의 최상의 증거를 기반으로 하거나, 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 과학 연구를 기반으로 한다.
* 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인 및 위로자에게까지 범위를 확장한다.
* 특히 환자의 위험에 영향을 미치는 경우, 근로자와 공공의 위험을 포함한다.

여기서 "물리적 요인"은 이온화 및 비이온화 전자기파, 정전기 및 자기장, 초음파, 레이저 광선, 컴퓨터 단층 촬영(CT)의 X-선, 핵의학의 감마선/방사성 핵종, 자기 공명 영상(MRI)의 자기장 및 무선 주파수, 초음파 영상의 초음파 및 도플러 초음파 측정과 관련된 모든 물리적 요인을 의미한다.

EFOMP에서 정의한 의학물리사의 주요 활동 11가지는 다음과 같다.

1. 과학적인 문제 해결 서비스
2. 선량 측정
3. 환자 안전/위험 관리
4. 직업 및 공공 안전/위험 관리
5. 임상 의료 기기 관리
6. 임상 참여
7. 서비스 품질 및 비용 효율성 개발
8. 전문 컨설팅
9. 의료 전문가 교육
10. 보건 기술 평가(HTA)
11. 혁신

3.1. 의학물리사의 사명 선언 (EFOMP 기준)

유럽 의학물리 기구 연맹(EFOMP)에서 채택한 의학물리사의 사명 선언은 다음과 같다:

의학물리사는 의료 기기의 사양, 선택, 인수 테스트, 시운전, 품질 보증/관리 및 최적화된 임상 사용과 관련된 전문적인 활동, 참여 또는 조언이 필요한 환자 중심 활동을 통해 의료 서비스의 질, 안전 및 비용 효율성을 유지하고 개선하는 데 기여할 것이다. 또한 의학물리사는 의도하지 않은 또는 우발적인 노출 예방을 포함하여 관련 물리적 요인(예: X-선, 전자기장, 레이저 광선, 방사성 핵종)으로부터 환자의 위험과 보호에 기여할 것이다. 모든 활동은 현재의 최상의 증거를 기반으로 하거나, 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 과학 연구를 기반으로 할 것이다. 범위는 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인 및 위로자에게까지 확장된다. 범위에는 종종 근로자와 공공의 위험이 포함되는데, 특히 환자의 위험에 영향을 미치는 경우에 그렇다.

여기서 "물리적 요인"은 이온화 및 비이온화 전자기파, 정전기 및 자기장, 초음파, 레이저 광선 및 컴퓨터 단층 촬영(CT)의 X-선, 핵의학의 감마선/방사성 핵종, 자기 공명 영상(MRI)의 자기장 및 무선 주파수, 초음파 영상의 초음파 및 도플러 초음파 측정과 관련된 다른 모든 물리적 요인을 의미한다.

EFOMP에서 정의한 의학물리사의 주요 활동 11가지는 다음과 같다.

# 과학적인 문제 해결 서비스: 의료 기기의 최적화되지 않은 성능 또는 사용, 가능한 원인 또는 오용을 식별하고 제거하며, 제안된 솔루션이 장치 성능과 사용을 허용 가능한 상태로 복원했는지 확인하는 포괄적인 문제 해결 서비스이다. 모든 활동은 현재의 최상의 과학적 증거를 기반으로 하거나, 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 연구를 기반으로 한다.
# 선량 측정: 환자, 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인, 위로자 및 비의료 영상 노출 대상자(예: 법적 또는 고용 목적)가 받는 선량 측정, 선량 관련 계측기 선택, 교정 및 유지 관리, 선량 보고 장치(소프트웨어 장치 포함)에서 제공하는 선량 관련 수량의 독립적인 확인, 선량 보고 또는 추정 장치(소프트웨어 포함)에 입력해야 하는 선량 관련 수량의 측정을 포함한다. 측정은 현재 권장되는 기술 및 프로토콜을 기반으로 한다.
# 환자 안전/위험 관리: 최신 발표된 증거에 따라 또는 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 연구에 따라 환자, 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인, 위로자 및 비의료 영상 노출 대상자를 물리적 요인의 유해한 영향으로부터 지속적으로 보호하기 위한 의료 기기 감시 및 임상 프로토콜 평가를 포함한다. 위험 평가 프로토콜 개발도 포함된다.
# 직업 및 공공 안전/위험 관리: 환자, 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인, 위로자 및 비의료 영상 노출 대상자의 노출에 영향을 미치거나 자체 안전에 대한 책임이 있는 경우 근로자와 공공의 보호와 관련하여 의료 기기 감시 및 임상 프로토콜 평가를 포함한다. 직업/공공 위험과 관련된 다른 전문가와 함께 위험 평가 프로토콜 개발도 포함된다.
# 임상 의료 기기 관리: 최신 유럽 또는 국제 권장 사항에 따른 의료 기기의 사양, 선택, 인수 테스트, 시운전 및 품질 보증/관리 및 관련 프로그램 관리 및 감독을 포함한다. 테스트는 현재 권장되는 기술 및 프로토콜을 기반으로 한다.
# 임상 참여: 의료 방사선 장치의 지속적인 효과적이고 최적화된 사용을 보장하기 위해 일상적인 방사선 방호 및 품질 관리 절차를 수행, 참여 및 감독하고 환자별 최적화를 포함한다.
# 서비스 품질 및 비용 효율성 개발: 새로운 의료 방사선 장치를 임상 서비스에 도입하고 새로운 의학물리 서비스를 도입하며 경제적 문제에 적절한 주의를 기울이면서 임상 프로토콜/기술의 도입/개발에 참여한다.
# 전문 컨설팅: 외부 고객(예: 자체 의학물리 전문 지식이 없는 진료소)에게 전문가 조언을 제공한다.
# 의료 전문가 교육: 임상적으로 효과적이고 안전하며 증거 기반의 경제적인 의료 방사선 장치 사용을 지원하는 기술-과학적 지식, 기술 및 역량과 관련된 지식 이전 활동을 통해 양질의 의료 전문가 교육에 기여한다. 의학물리 학생 교육 참여 및 의학물리 레지던트 프로그램 조직도 포함한다.
# 보건 기술 평가(HTA): 의료 방사선 장치 및/또는 방사성 물질/소스의 의료 사용과 관련된 보건 기술 평가의 물리 구성 요소에 대한 책임을 진다.
# 혁신: 아직 해결되지 않은 임상 문제의 해결을 위해 새로운 장치(소프트웨어 포함) 및 프로토콜을 개발하거나 기존 장치(소프트웨어 포함) 및 프로토콜을 수정한다.

3.2. 주요 활동

유럽 의학물리 기구 연맹(EFOMP)에서 채택한 의학물리사의 사명 선언은 다음과 같다.

의학물리사는 의료 기기의 사양, 선택, 인수 테스트, 시운전, 품질 보증/관리 및 최적화된 임상 사용과 관련된 전문적인 활동, 참여 또는 조언이 필요한 환자 중심 활동을 통해 의료 서비스의 질, 안전 및 비용 효율성을 유지하고 개선하는 데 기여할 것이다. 또한 의학물리사는 의도하지 않은 또는 우발적인 노출 예방을 포함하여 관련 물리적 요인(예: X-선, 전자기장, 레이저 광선, 방사성 핵종)으로부터 환자의 위험과 보호에 기여할 것이다. 모든 활동은 현재의 최상의 증거를 기반으로 하거나, 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 과학 연구를 기반으로 할 것이다. 범위는 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인 및 위로자에게까지 확장된다. 범위에는 종종 근로자와 공공의 위험이 포함되는데, 특히 환자의 위험에 영향을 미치는 경우에 그렇다.

여기서 "물리적 요인"은 이온화 및 비이온화 전자기파, 정전기 및 자기장, 초음파, 레이저 광선 및 컴퓨터 단층 촬영(CT)의 X-선, 핵의학의 감마선/방사성 핵종, 자기 공명 영상(MRI)의 자기장 및 무선 주파수, 초음파 영상의 초음파 및 도플러 초음파 측정과 관련된 다른 모든 물리적 요인을 의미한다.

의학물리사의 11가지 주요 활동은 다음과 같다.

# 과학적인 문제 해결 서비스: 의료 기기의 최적화되지 않은 성능 또는 사용, 가능한 원인 또는 오용을 식별하고 제거하며, 제안된 솔루션이 장치 성능과 사용을 허용 가능한 상태로 복원했는지 확인하는 포괄적인 문제 해결 서비스이다. 모든 활동은 현재의 최상의 과학적 증거를 기반으로 하거나, 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 연구를 기반으로 한다.
# 선량 측정: 환자, 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인, 위로자 및 비의료 영상 노출 대상자(예: 법적 또는 고용 목적)가 받는 선량을 측정한다. 선량 관련 계측기 선택, 교정 및 유지 관리, 선량 보고 장치(소프트웨어 장치 포함)에서 제공하는 선량 관련 수량의 독립적인 확인, 선량 보고 또는 추정 장치(소프트웨어 포함)에 입력해야 하는 선량 관련 수량의 측정을 포함한다. 측정은 현재 권장되는 기술 및 프로토콜을 기반으로 하며, 모든 물리적 요인의 선량 측정을 포함한다.
# 환자 안전/위험 관리: 최신 발표된 증거에 따라 또는 이용 가능한 증거가 불충분할 경우 자체 연구에 따라 환자, 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인, 위로자 및 비의료 영상 노출 대상자를 물리적 요인의 유해한 영향으로부터 지속적으로 보호하기 위한 의료 기기 감시 및 임상 프로토콜을 평가한다. 위험 평가 프로토콜 개발도 포함한다.
# 직업 및 공공 안전/위험 관리: 환자, 생물 의학 연구의 자원 봉사자, 간병인, 위로자 및 비의료 영상 노출 대상자의 노출에 영향을 미치거나 자체 안전에 대한 책임이 있는 경우 근로자와 공공의 보호와 관련하여 의료 기기 감시 및 임상 프로토콜을 평가한다. 직업/공공 위험과 관련된 다른 전문가와 함께 위험 평가 프로토콜 개발도 포함한다.
# 임상 의료 기기 관리: 최신 유럽 또는 국제 권장 사항에 따른 의료 기기의 사양, 선택, 인수 테스트, 시운전 및 품질 보증/관리 및 관련 프로그램 관리 및 감독을 수행한다. 테스트는 현재 권장되는 기술 및 프로토콜을 기반으로 한다.
# 임상 참여: 의료 방사선 장치의 지속적인 효과적이고 최적화된 사용을 보장하기 위해 일상적인 방사선 방호 및 품질 관리 절차를 수행, 참여 및 감독하고 환자별 최적화를 포함한다.
# 서비스 품질 및 비용 효율성 개발: 새로운 의료 방사선 장치를 임상 서비스에 도입하고, 새로운 의학물리 서비스를 도입하며, 경제적 문제에 적절한 주의를 기울이면서 임상 프로토콜/기술의 도입/개발에 참여한다.
# 전문 컨설팅: 외부 고객(예: 자체 의학물리 전문 지식이 없는 진료소)에게 전문가 조언을 제공한다.
# 의료 전문가 교육: 의학물리 수련생을 포함한 의료 전문가에게 임상적으로 효과적이고 안전하며 증거 기반의 경제적인 의료 방사선 장치 사용을 지원하는 기술-과학적 지식, 기술 및 역량과 관련된 지식 이전 활동을 통해 양질의 의료 전문가 교육에 기여한다. 의학물리 학생 교육 참여 및 의학물리 레지던트 프로그램 조직도 포함한다.
# 보건 기술 평가(HTA): 의료 방사선 장치 및/또는 방사성 물질/소스의 의료 사용과 관련된 보건 기술 평가의 물리 구성 요소에 대한 책임을 진다.
# 혁신: 아직 해결되지 않은 임상 문제의 해결을 위해 새로운 장치(소프트웨어 포함) 및 프로토콜을 개발하거나 기존 장치(소프트웨어 포함) 및 프로토콜을 수정한다.

4. 관련 입법 및 자문 기구

원본 소스에 관련 입법 및 자문 기구에 대한 내용이 없어 해당 섹션을 작성할 수 없습니다.

4.1. 국제 기구

* 국제 방사선 단위 및 측정 위원회 (ICRU)
* 국제 방사선 방호 위원회 (ICRP)
* 국제의학물리학기구 (IOMP)
* 국제 원자력 기구 (IAEA)

5. 추가 정보

Bionanotechnology^영어의 대부분의 과학적 개념은 다른 분야에서 파생되었다. 생물학적 시스템의 물질적 특성을 이해하는 데 사용되는 생화학적 원리는 바이오나노기술의 핵심인데, 동일한 원리가 새로운 기술을 만드는 데 사용되기 때문이다.

바이오나노과학에서 연구되는 물질 특성 및 응용 분야는 다음과 같다.

* 기계적 특성: 변형, 접착, 파괴 등
* 전기/전자: 전기 기계적 자극, 축전기, 에너지 저장/배터리 등
* 광학: 흡수, 발광, 광화학 등
* 열: 열 변성, 열 관리 등
* 생물학적: 세포가 나노물질과 상호 작용하는 방식, 분자 결함/결손, 바이오센싱, 기계수용과 같은 생물학적 메커니즘 등
* 질병의 나노과학: 유전 질환, 암, 장기/조직 부전 등
* 컴퓨팅: DNA 컴퓨팅 등
* 농업: 살충제, 호르몬 및 비료의 표적 전달 등

5.1. 의학 생물 물리학 및 생물 의학 물리학

일부 교육 기관에서는 "의학 생물물리학", "생물의학 물리학" 또는 "의학 응용 물리학"이라는 명칭의 학과 또는 프로그램을 운영하고 있다. 이러한 학과나 프로그램은 일반적으로 다음 두 가지 범주 중 하나에 속한다.

* 생물물리학, 방사선 생물학 및 의학 물리학을 하나로 묶는 학제간 학과
* 의학 물리학, 생물물리학 또는 의학 분야의 추가적인 연구를 위한 학생들을 준비시키는 학부 프로그램

5.2. 바이오나노기술과의 연관성

바이오나노기술의 대부분의 과학적 개념은 다른 분야에서 파생되었다. 생물학적 시스템의 물질적 특성을 이해하는 데 사용되는 생화학적 원리는 바이오나노기술의 핵심인데, 동일한 원리가 새로운 기술을 만드는 데 사용되기 때문이다. 바이오나노과학에서 연구되는 물질 특성 및 응용 분야는 다음과 같다.

* 기계적 특성: 변형, 접착, 파괴 등
* 전기/전자: 전기 기계적 자극, 축전기, 에너지 저장/배터리 등
* 광학: 흡수, 발광, 광화학 등
* 열: 열 변성, 열 관리 등
* 생물학적: 세포가 나노물질과 상호 작용하는 방식, 분자 결함/결손, 바이오센싱, 기계수용과 같은 생물학적 메커니즘 등
* 질병의 나노과학: 유전 질환, 암, 장기/조직 부전 등
* 컴퓨팅: DNA 컴퓨팅 등
* 농업: 살충제, 호르몬 및 비료의 표적 전달 등