Hvad er fysikens rolle i nuklearmedicin?
I det bredeste perspektiv fokuserer fysikstudier på fysiske objekter, deres sammensætningsstof og deres interaktion og bevægelse gennem rum og tid. Fysik bruges som et middel til at forklare begivenheder og situationer, der forekommer i den naturlige verden, og fysikteorier er derfor en stærk komponent i flere videnskabelige discipliner, herunder astronomi, biologi og nukleare studier. Brug af fysik i nukleær medicin involverer anvendelse af fysikprincipper og teorier såsom radioaktivt henfald og fusion eller fission til generering af medicinsk teknologi. At studere stof på de mest basale partikelcelleniveauer er hjørnestenen i fysik inden for nuklearmedicin. Principper inden for nukleær fysik bruges ofte medicinsk til billedprøvning og farmaceutisk oprettelse.
Nuklearmedicin er en form for anvendt fysik. Anvendelser af fysik i nuklearmedicin bruger fysikteorier og underdiscipliner til at designe og skabe arbejdsobjekter eller nye metoder til udførelse af opgaver. De bruger strengt testede videnskabelige metoder og forsøger at anvende stabile og uforanderlige videnskabelige love. Kvantemekanik er for eksempel et fysik-underfelt, der adresserer, hvordan partikler som dem, der frembringes ved radioaktivt forfald, også har bølgelignende egenskaber, og hvordan disse partikler interagerer både med hinanden og med energikræfter.
Kernefysik er grundlaget for nuklear teknologi, herunder nuklearmedicin. Dette brede felt er fokuseret på de kerner, der findes i atomer, især deres struktur og interaktioner. Forskere kan manipulere de indre dele af disse celler og skabe kraftige reaktioner, der normalt producerer stråling - et grundlæggende fysikprincip for energi, der bevæger sig gennem rummet. Atomforskningsaktiviteter, der kan generere energi, inkluderer fremskyndelse, opvarmning, overførsel, henfald, opdeling og smeltning. Sidstnævnte aktiviteter er især fremtrædende inden for nuklearmedicin.
Fission og fusion er nukleare reaktioner, der kan bruges til at generere energi til fysik inden for nuklearmedicin. Den førstnævnte begivenhed involverer opdeling af atompartikler, mens den sidstnævnte involverer at kombinere atommateriale sammen. Fysikere inducerer disse reaktioner i apparater kaldet atomreaktorer. På det medicinske område anvendes forskningsreaktorer ofte til analyse, til test og til fremstilling af radioisotoper eller atomernes nukleare materiale.
En hovedkomponent i nukleær fysik i medicin vedrører diagnostisk billeddannelse. Disse processer - også kaldet nuklidafbildning - finder sted, når lægen indsprøjter nuklidpartikler i kroppen. Når disse partikler forfalder, genererer de radioaktive former for energi kaldet gammastråler. Specifikt udstyr såsom gammakameraer registrerer derefter forskelle i radioaktivitet. Variationer giver ofte indsigt i funktionelle kapaciteter i forskellige kropsområder og dele.
Ved radioaktivt henfald som det, der findes i billeddannelsespraksis, kendes partikelaktiviteterne i fysik som svage interaktioner, fordi de ikke skaber en stærk og bindende virkning. Andre typer basale interaktionstyper i fysik inkluderer elektromagnetisme og tyngdekraft. Læger bruger de elektrisk ladede partikelinteraktioner i elektromagnetik til at skabe magnetisk resonansafbildning (MRI) maskiner.
En anden anvendelse af fysik i nukleær medicin opstår, når nuklidmaterialer bruges til medicinsk behandling. Når f.eks. Radionuklidmateriale kombineres med visse typer lægemidler, er resultatet af denne interaktion radiofarmaka. Disse behandlinger bruges ofte til specifikke typer tilstande, såsom kræft. Direkte energistrålingskilder kan også bruges i kræftbestrålingsterapibehandlinger, hvor stråler af stråling er rettet mod målområder i kroppen i håb om, at de vil ødelægge skadelige stoffer.