Dans les termes les plus généraux, les études de physique se concentrent sur les objets physiques, leur matière de composition et leurs interactions et mouvements dans l’espace et le temps. La physique est utilisée comme un moyen d’expliquer les événements et les situations qui se produisent dans le monde naturel, et les théories de la physique sont donc une composante importante de plusieurs disciplines scientifiques, notamment l’astronomie, la biologie et les études nucléaires. L’utilisation de la physique en médecine nucléaire implique l’application de principes et de théories physiques tels que la désintégration radioactive et la fusion ou la fission à la génération de technologies médicales. L’étude de la matière aux niveaux les plus élémentaires des cellules de particules est la pierre angulaire de la physique en médecine nucléaire. Les principes de la physique nucléaire sont le plus souvent utilisés médicalement dans les tests d’images et la création pharmaceutique.
La médecine nucléaire est une forme de physique appliquée. Les applications de la physique en médecine nucléaire utilisent des théories et des sous-disciplines physiques pour concevoir et créer des objets de travail ou de nouvelles méthodes pour effectuer des tâches. Ils utilisent des méthodes scientifiques rigoureusement testées et tentent d’appliquer des lois scientifiques stables et immuables. La mécanique quantique, par exemple, est un sous-domaine de la physique qui examine comment les particules telles que celles générées lors de la désintégration radioactive ont également des propriétés ondulatoires et comment ces particules interagissent les unes avec les autres et avec les forces énergétiques.
La physique nucléaire est le fondement de la technologie nucléaire, y compris la médecine nucléaire. Ce vaste domaine se concentre sur les noyaux présents dans les atomes, en particulier leur structure et leurs interactions. Les scientifiques peuvent manipuler les parties internes de ces cellules et créer des réactions puissantes, qui produisent généralement des radiations – un principe physique de base de l’énergie se déplaçant dans l’espace. Les activités de recherche nucléaire qui peuvent générer de l’énergie comprennent l’accélération, le réchauffement, le transfert, la désintégration, la division et la fusion. Ces dernières activités sont particulièrement importantes en médecine nucléaire.
La fission et la fusion sont des réactions nucléaires qui peuvent être utilisées pour générer de l’énergie pour la physique en médecine nucléaire. Le premier événement implique la division de particules atomiques, tandis que le second implique la combinaison de matériaux atomiques. Les physiciens induisent ces réactions dans des dispositifs appelés réacteurs nucléaires. Dans le domaine médical, les réacteurs de recherche sont souvent utilisés pour l’analyse, le test et la production de radio-isotopes, ou de la matière nucléaire des atomes.
Une composante principale de la physique nucléaire en médecine concerne l’imagerie diagnostique. Ces processus, également appelés imagerie des nucléides, ont lieu lorsque le médecin injecte des particules de nucléides dans le corps. Au fur et à mesure que ces particules se désintègrent, elles génèrent des formes radioactives d’énergie appelées rayons gamma. Des équipements spécifiques comme les gamma caméras détectent alors les différences de radioactivité. Les variations donnent souvent un aperçu des capacités fonctionnelles des différentes régions et parties du corps.
Dans la désintégration radioactive telle que celle trouvée dans les pratiques d’imagerie, les activités des particules sont connues en physique comme des interactions faibles car elles ne créent pas d’effet fort et contraignant. D’autres types de types d’interaction de base en physique comprennent l’électromagnétisme et la gravité. Les médecins utilisent les interactions de particules chargées électriquement dans l’électromagnétisme pour créer des machines d’imagerie par résonance magnétique (IRM).
Une autre application de la physique en médecine nucléaire se produit lorsque des matériaux nucléides sont utilisés pour des traitements médicaux. Par exemple, lorsque du matériel radionucléide est associé à certains types de médicaments, le résultat de cette interaction est un produit radiopharmaceutique. Ces traitements sont utilisés le plus souvent pour des types de conditions spécifiques, comme le cancer. Les sources de rayonnement à énergie directe peuvent également être utilisées dans les traitements de radiothérapie anticancéreuse, dans lesquels des faisceaux de rayons de rayonnement sont dirigés vers des zones cibles du corps dans l’espoir qu’ils détruisent les substances nocives.