Lékařské přístroje: Úvod Lékařská biofyzika Ø V lékařské biofyzice se zabýváme fyzikálními principy biomedicínských metod a přístrojů a jejich interakcemi s lidským tělem, které je činí užitečnými ve zdravotní péči, včetně otázek bezpečnosti pacientů i uživatelů a kvality zdravotní péče. Ø Popis fyzikálních procesů probíhajících v živém organismu a účinků fyzikálních faktorů na živé organismy považujeme za důležité východisko. Vazby Ø Přírodní vědy (fyzika, chemie a biochemie, biologie) Ø Morfologické obory Ø Fyziologie a patologická fyziologie Ø Klinické obory (téměř všechny!) Doporučená učebnice Jak studovat? Studium lékařské biofyziky nepředstavuje problém z hlediska rozsahu požadovaných znalostí. Problémem může být pochopení fyzikálních principů a jejich aplikace. Memorování bez pochopení podstaty je nedostatečné pro úspěch u zkoušky (nemá ani valný smysl z hlediska budoucí profese). Lékařské přístroje: Úvod Co to je lékařský přístroj? “Jakýkoliv nástroj, přístroj, spotřebič, materiál nebo jiný předmět, používaný samostatně nebo v kombinaci s jiným, včetně softwaru potřebného pro vlastní aplikaci, zamýšlený výrobcem pro použití na lidských bytostech za účelem: – Diagnózy, prevence, monitorování, léčby nebo ulehčení nemoci, – Diagnózy, monitorování, léčby nebo ulehčení či kompenzaci při zraněních nebo tělesném postižení, – Zkoumání, nahrazování nebo modifikování částí těla či fyziologických procesů, – Kontroly početí a který nedosahuje svého základního zamýšleného účinku na lidský organismus farmakologicky, imunologicky nebo metabolicky, který však takto může být podpořen ve své funkci.” (Směrnice EU o lékařských přístrojích, článek 1(2a)) Směrnice EU týkající se lékařských přístrojů Ø The Medical Devices Directive (MDD) (93/42/EEC, OJ L169 p0001-0043): from bandages, tongue depressors, thermometers to contact lenses, stethoscopes, splints, first-aid kits, breathalysers, heart valves and imaging equipment Ø The In-Vitro Diagnostic Medical Devices Directive (IVDD) (98/79/EC OJ L331 p0001-0037): reagents, control standards, test-kits, equipment … intended for the in-vitro examination of human specimens e.g. blood grouping reagents, pregnancy test kits, Hepatitis B test kits Ø The Active Implantable Medical Devices Directive (AIMDD) (90/385/EEC OJ L189 p0017-0036): active (i.e. include an energy source) implants or partial implants e.g. heart pacemakers Ø Většina zemí inkorporovala tyto směrnice do své národní legislativy. Aktivity v oblasti zdravotní péče Ø Prevence Ø Diagnóza Ø Léčba Ø Rehabilitace Ø Paliativní péče (jestliže léčba není možná) Lékařské zobrazovací přístroje (in vivo diagnostika) Ø Projekční rtg přístroje Ø Výpočetní tomografie (CT) Ø Ultrazvukové zobrazení včetně dopplerovského Ø Magnetická rezonance (MRI) Ø Radionuklidové zobrazení (nukleární medicína) Ø termografie Ø atd. Lékařské zobrazovací přístroje (in vivo diagnostika) Teoretické pozadí: Ionizující záření (vznik, měření, interakce s látkou), vlastnosti atomového obalu a jádra, základní pojmy akustiky, spektrum elektromagnetického záření…. Lékařské laboratorní přístroje (in vitro diagnostika) Ø Separační technika, centrifugy atd. Ø Elektroforéza, kapilární elektroforéza Ø pH-metry, iontově selektivní elektrody Ø Počítače částic a buněk Ø Spektrofotometry Ø Flow-cytometrie Ø Mikroskopie Ø Vysokotlaká kapalinová chromatografie Ø Přístroje pro klinickou biochemii, hematologii, imunologii Ø Scintilační počítače Ø Přístroje pro genetickou analýzu Ø …… Lékařské laboratorní přístroje (in vitro diagnostika) Teoretické pozadí: Struktura biopolymerů, vlastnosti vody a elektrolytů, elektrické vlastnosti živé hmoty, galvanický článek, sedimentace částic, dozimetrie, absorpce světla… Přístroje pro sledování fyziologických projevů organismu (in vivo diagnostika) Ø Přístroje pro měření fyzikálních a chemických veličin in vivo • teploměry • Měření parametrů kardiovaskulárního systému: monitory krevního tlaku, průtokoměry, dopplerovské ultrazvukové systémy • Přístroje pro elektrofyziologická měření: EKG, EEG, EMG • Audiologické a oftalmologické přístroje • Měření parametrů respiračního systému: spirometry, pulzní oximetry, impedanční pneumografy • Endoskopy Přístroje pro sledování fyziologických projevů organismu (in vivo diagnostika) Teoretické pozadí Úvod do termodynamiky, základní zákony hydrodynamiky, vznik bioelektrických potenciálů, vlastnosti zvuku a světla, ucho a sluch, oko a zrak, mechanické vlastnosti živé hmoty… Intenzivní péče v pediatrii Endoskopy POC (Point of Care) přístroje Ø Splňují požadavky klinických lékařů na rychlý přístup k informacím podporujícím rozhodování v péči o pacienty v kritickém stavu Ø Pokroky v mikroelektronice a výrobě biosenzorů umožňují použití miniaturizované techniky přímo u lůžka pacienta. Ø Příklady: – Provádění krevních testů u lůžka pacienta místo v centrální laboratoři – Přenosné (hand-held) ultrazvukové zobrazovací přístroje Přístroje pro radioterapii Ø Zdroje rentgenového záření a elektronových svazků (urychlovače, s možností měnit plynule tvar, směr a intenzitu svazku záření) Ø Radioizotopové zdroje záření gama, např. s využitím Co-60 Ø Systémy pro plánování radioterapie Ø Simulátory Ø Přístroje pro brachyterapii Ø Dosimetry Přístroje pro radioterapii Teoretické pozadí Ionizující záření (vznik, měření, interakce s látkou), vlastnosti atomového jádra, radioaktivita, biologické účinky ionizujícího záření, dozimetrie... Přístroje pro fyzikální terapii Ø Elektroterapie Ø UV a IR terapie Ø Krátkovlnná diatermie Ø Ultrazvuková terapie Ø Laserová terapie… Přístroje pro fyzikální terapii Teoretické pozadí Biologické interakce ultrazvuku, elektromagnetických polí, elektrického proudu, infračerveného, viditelného a ultrafialového záření…. Přístroje používané na operačních sálech, litotriptory Přístroje používané na operačních sálech, litotriptory Teoretické pozadí Biologické interakce ultrazvuku, elektromagnetických polí, elektrického proudu, infračerveného, viditelného a ultrafialového záření, princip laseru, působení nízkých teplot na živou hmotu, akustické rázové vlny… Přístroje používané na operačních sálech Přístroje používané na operačních sálech Přístroje pro náhradu a podporu orgánů - implantáty Přístroje pro náhradu a podporu orgánů – „umělé orgány“ Jednorázová zařízení a pomůcky Přístroje pro samovyšetření pacientů (‘domácí přístroje’) Ø ‚přístroje pro samovyšetření` jsou jakékoliv přístroje určené výrobcem k laickému použití v domácím prostředí Ø Teploměry, tlakoměry atd. Ø Vyšetřovací soupravy používané v těhotenství a pacienty trpícími cukrovkou (stanovení hladiny glukózy v krvi) Přístroje pro vyhodnocování ukazatelů výkonnosti přístrojů I takováto zařízení považujeme za lékařské přístroje Co je účelem tohoto předmětu? Ø Uvědomit si, že by lékařský přístroj měl být používán efektivně a bezpečně (snížit pacientské, pracovní i jiné riziko na minimum) Ø Používat lékařské přístroje profesionálním a vědeckým způsobem Ø Poznat užitnou hodnotu lékařských přístrojů v klinických oblastech a ve výzkumu Ø Mít základní představu o používání některých přístrojů v jiných profesích Některé kompetence uživatelů lékařských přístrojů Co by měl umět lékař, který přístroj používá Ø Specifikovat diagnostické, terapeutické aj. přínosy používání daného přístroje Ø Vysvětlit fyzikální principy, které jsou základem činnosti přístroje a protokolu pro práci s tímto přístrojem Ø Popsat hlavní části komerčně dostupných přístrojů, včetně uživatelského nastavení a ovládání Ø Identifikovat možná zdravotní rizika (např. mechanická, elektrická, radiační aj.) pro pacienta, sebe i spolupracovníky Ø Popsat měřitelné objektivní ukazatele výkonnosti přístroje, které mají přímý vztah k efektivními využívání přístroje nebo bezpečnosti Pokračování Ø Být schopen pracovat s přístrojem tak, aby byla zajištěna požadovaná úroveň efektivity a byla minimalizována rizika pro pacienty i zdravotnický personál Ø Vysvětlit omezení při používání přístroje a kontraindikace jeho použití Ø Znát dopad chybného fungování přístroje a chybného protokolu na efektivitu jeho používání i z toho plynoucí rizika Ø Rozpoznat aktuální vadnou funkci přístroje a vědět, jak se s ní vypořádat Ø Mít dovednosti v oblasti preventivní údržby a kontroly kvality včetně kalibrace na uživatelské úrovni Ø Vědět, že přístroj by měl být zkontrolován před použitím a po práce zanechán ve stavu potřebném pro další práci s ním Ø Dodržovat mezinárodní, evropskou, národní a místní legislativu či omezení při práci s daným přístrojem Grafika: Lucie Mornsteinová