Hva er fysikkens rolle i kjernemedisinen?
I det bredeste uttrykket fokuserer fysikkstudier på fysiske objekter, deres komposisjonsstoff og deres interaksjoner og bevegelse gjennom rom og tid. Fysikk brukes som et middel til å forklare hendelser og situasjoner som oppstår i den naturlige verden, og fysikkteorier er derfor en sterk komponent i flere vitenskapelige fagområder, inkludert astronomi, biologi og kjernefysiske studier. Bruken av fysikk i nukleærmedisin innebærer anvendelse av fysikkprinsipper og teorier som radioaktivt forfall og fusjon eller fisjon til generering av medisinsk teknologi. Å studere materie på de mest grunnleggende partikkelcellnivåene er hjørnesteinen i fysikken i kjernemedisin. Prinsipper i kjernefysikk brukes ofte medisinsk i bildetesting og farmasøytisk skapelse.
Atommedisin er en form for anvendt fysikk. Anvendelser av fysikk i kjernemedisin benytter seg av fysikkteorier og underdisipliner for å designe og lage arbeidsobjekter eller nye metoder for å utføre oppgaver. De bruker strengt testede vitenskapelige metoder og forsøker å anvende stabile og uforanderlige vitenskapelige lover. Kvantemekanikk, for eksempel, er et fysikk-underfelt som adresserer hvordan partikler som de som genereres ved radioaktivt forfall også har bølgelignende egenskaper og hvordan disse partiklene samvirker både med hverandre og med energikrefter.
Atomfysikk er grunnlaget for kjerneteknologi, inkludert kjernemedisin. Dette brede feltet er fokusert på kjernene som finnes i atomer, spesielt deres struktur og interaksjoner. Forskere kan manipulere de indre delene av disse cellene og skape kraftige reaksjoner, som vanligvis produserer stråling - et grunnleggende fysikkprinsipp om energi som beveger seg gjennom rommet. Kjernefysiske aktiviteter som kan generere energi inkluderer å få fart på, oppvarming, overføring, forråtnelse, splitting og smelting. Sistnevnte aktiviteter er spesielt fremtredende innen nukleærmedisin.
Fisjon og fusjon er kjernefysiske reaksjoner som kan brukes til å generere energi til fysikk i kjernemedisin. Den førstnevnte hendelsen innebærer splitting av atompartikler, mens den sistnevnte innebærer å kombinere atommateriale sammen. Fysikere induserer disse reaksjonene på apparater som kalles kjernefysiske reaktorer. I det medisinske feltet blir forskningsreaktorer ofte brukt til analyse, for testing og for å produsere radioisotoper, eller atomer.
En hovedkomponent i kjernefysikk i medisin knytter seg til diagnostisk avbildning. Disse prosessene - også kalt nuklidavbildning - finner sted når legen injiserer nuklidpartikler i kroppen. Når disse partiklene forfaller, genererer de radioaktive energiformer som kalles gammastråler. Spesifikt utstyr som gammakameraer oppdager da forskjeller i radioaktivitet. Variasjoner gir ofte innsikt i funksjonelle kapasiteter i forskjellige kroppsregioner og deler.
Ved radioaktivt forfall som det man finner i avbildningspraksis, er partikkelaktivitetene kjent i fysikk som svake interaksjoner fordi de ikke skaper en sterk og bindende effekt. Andre typer grunnleggende interaksjonstyper i fysikk inkluderer elektromagnetisme og tyngdekraft. Leger bruker de elektrisk ladede partikkelinteraksjonene i elektromagnetisme for å lage MRI-maskiner (magnet resonance imaging).
En annen anvendelse av fysikk i nukleærmedisin oppstår når nuklidmaterialer brukes til medisinsk behandling. Når for eksempel radionuklidmateriale kombineres med visse typer medisiner, er resultatet av denne interaksjonen radiofarmasøytika. Disse behandlingene brukes ofte til spesifikke typer tilstander, for eksempel kreft. Direkte energistrålingskilder kan også brukes i kreftbestrålingsterapibehandlinger, der stråler stråler er rettet mot målområder i kroppen i håp om at de vil ødelegge skadelige stoffer.