Fizika – bene vienas įdomiausių gamtos mokslų, tiriantis ne tik apčiuopiamus fizikinius kūnus, medžiagas, jų savybes, bet ir naujų technologijų kūrimą, galintį sukelti tikrą revoliuciją medicinoje. Fizikos mokslas taip pat ieško atsakymų į dar neatsakytus klausimus apie nepažinias materijas tolimosiose galaktikose, apie galimą kitų kūnų sąveiką su mūsų planeta ar apie mūsų namų – visatos likimą. Ne visas mįsles mokslas dar įminė, ne į visus klausimus galima atsakyti čia ir dabar, todėl natūralu, kad fizikai nuolat susiduria su vis naujais iššūkiais, ieškodami atsakymų į žmonijai rūpimus klausimus.
Fizikos mūsų gyvenime iš tiesų yra labai daug. Su Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto Fizikos katedros profesore Diana Adliene kaip tik ir kalbėsimės šiandieną apie bendrąją fiziką, moderniąją fiziką, apie medicinos fiziką ir apie pačius medicinos fizikus, kurių darbą profesorė prilygina ekstremaliai kūrybai…
Nors kalbėtis ketiname apie fiziką ir medicinos fiziką, bet kažkodėl pirmiausia prisimenu graikų matematiko ir filosofo Pitagoro teiginį – „visa yra skaičius“. Ar tai reiškia, kad galima suskaičiuoti ne tik tai, kas mus supa aplinkui, bet ir pačią visatą apskaičiuoti matematinėmis formulėmis? Tiksliai nusakyti jos gyvavimo pradžią, o gal net ir baigmę?
D. Adlienė. Pradėsiu nuo žemiškesnių dalykų. Manau, kad daugelis mūsų kasdieniame gyvenime jaučiamės geriau gebėdami skaičiuoti ir baigtiniais skaičiais įvertinti bent dalį savo galimybių. Neieškant gilios prasmės galima net savo intelekto koeficientą įsivertinti! Deja, visko suskaičiuoti neįmanoma net ir naudojantis galingiausiomis programomis ar teorijomis. Nes tam reikia žinojimo apie analizuojamus reiškinius ir duomenų. Kaip pavyzdį galėčiau pateikti mokslininkų greituoju būdu sukurtus prognostinius COVID-19 plitmo ir rizikos dinaminio vertinimo modelius. Daugelis jų – turime pavyzdžių ir Lietuvoje – nepasiteisino. Ir ne todėl, kad patys teoriniai modeliai yra blogi, o todėl, kad trūko žinių apie patį virusą, jo gyvybingumo ciklą, taip pat nebuvo galimybės atsižvelgti į įvairius aplinkos faktorius. Su fizika – dar sudėtingiau: procesams vertinti nepakanka turėti eksperimentinių ir teorinių žinių, nepakanka puikių modelių – reikalinga gamtamokslinė samprata ir priežastinių ryšių supratimas, kurį riboja esamas žinių lygis. Štai kodėl dar teks palaukti, kol įminsime daugybę gamtos, tarp jų ir visatos sandaros mįslių. Manau, kad fizika yra beribė, todėl mes, būdami tik siauros srities mokslininkais, galime tik prisiliesti prie jos.
Fizikos mokslas lengvai gali atsakyti į klausimus: kaip veikia įvairūs elektronikos prietaisai, kokia yra medžiagų sandara, struktūra, kokios jų savybės ir pan. Kaip Jūs manote, ar fizikos mokslas netolimoje ateityje galės atsakyti ir į labiausiai diskutuotinus fundamentinius būties klausimus, pvz., kokia yra tikrovės prigimtis ir kas iš tiesų yra toji tikrovė? Ar mums žinomi fizikos dėsniai tokie kaip gravitacija, branduolinė sąveika ir pan. veikia ne tik mūsų planetoje?
D. Adlienė. Tiesa, kad fizikos mokslas gali paaiškinti daugybę gamtoje ir mokslinėse laboratorijose vykstančių procesų ir reiškinių ir atsakyti į daugelį klausimų, tačiau ne į visus. Atsakymai yra grindžiami gamtamoksline samprata ir disponuojamomis teorinės ir eksperimentinės fizikos žiniomis. Tačiau fizikos mokslas evolvuoja, atrandami nauji reiškiniai, sukuriamos naujos teorijos, kurios kartais pralenkia laiką, todėl išskyrus fundamentaliuosius dėsningumus, t. y. tai, kas vakar buvo priimama kaip absoliuti tiesa, šiandien ar rytoj gali būti paaiškinama naujai. Fizikai yra būdinga savotiška aplinkos suvokimo filosofija. Prisiminkime Higgso bozono – masyvios dalelės – istoriją. Ši dalelė ilgą laiką egzistavo tik teoriniu lygmeniu (teorija buvo paskelbta 1964 m.) ir tik išsprendus technologinę problemą – sukūrus didelės energijos (GeV) dalelių greitintuvą, Higgs‘o bozonas buvo užfiksuotas 2012 m. CERN atlikto bandymo metu. Arba imkime gravitaciją. Ji yra silpniausia iš gamtoje žinomų keturių sąveikų (gravitacinė, elektromagnetinė, silpnoji ir stiprioji), tačiau tik prieš kelerius metus buvo paskelbta apie gravitacines bangas ir gravitonus – hipotetines sąveikos daleles-kvantus, kurios neturi krūvio ir rimies masės, nes kaip ir bet kurioje sąveikoje, gravitacinėje taip pat reikalingi „dalyviai“ – dalelės. Tokios išvados buvo prieita mėginant sugretinti kvantinę mechaniką ir bendrąją reliatyvumo teoriją, tačiau kol kas patikimų eksperimentinių rezultatų neturime. Jei kvantinės gravitacijos teorija pasitvirtintų, galėtume „naujomis akimis“ pažvelgti į didįjį sprogimą, visatos sandarą ir visatoje vykstančius reiškinius.
Vidurinę mokyklą baigėte aukso medaliu. Ir tai reiškia, kad Jūs galėjote pasukti ir humanitariniu, ir realiniu keliu, rinktis bet kurią specialybę – Jums buvo atviri visi keliai. Kodėl būtent fizika? Ar šį mokslą mėgote labiau nei kitus? Kas lėmė tokį Jūsų pasirinkimą?
D. Adlienė. Mano mama buvo mokytoja, baigusi klasikinės filologijos studijas (senovės graikų ir romėnų kalbų specializacija) Kauno valstybinio universiteto Filologijos fakultete (taip vadinosi Vytauto Didžiojo universitetas 1949 m.), todėl Homero „Iliada“ ir „Odisėja“ buvo vienos iš daugybės knygų mūsų namuose. Anksti išmokau ir labai mėgau skaityti, dar būdama pradinukė perskaičiau šias knygas, nors graikų hegzametras nebuvo lengvai įkandamas. Ilgą laiką maniau, kad būsiu mokytoja arba žurnalistė, nes sekėsi rašyti esė ir net laimėti prizines vietas Kauno moksleiviams organizuojamuose konkursuose. Vėliau akiratyje atsirado matematika, kiek vėliau – fizika, kai netikėtai, be jokio specialaus pasirengimo, Kauno miesto fizikos olimpiadoje laimėjau prizinę vietą, o Lietuvos fizikų olimpiadoje buvau tarp 10 geriausiųjų. Turėjau puikų fizikos mokytoją Juozą Dilką, kuriam esu dėkinga už tai, kuo esu dabar – fizike. Norėjau studijuoti astrofiziką, bet neturėjau galimybės vykti į kitą miestą, tad įstojau į tuo metu labai perspektyvią automatizuotų valdymo sistemų specialybę tuometiniame KPI, nors dauguma aplinkinių taip ir nesuprato, kodėl baigusi mokyklą aukso medaliu, nepasirinkau ekonomiškai naudingesnės mediko ar ekonomisto specialybės. Visai netikėtai išvykau tęsti studijų į tuometinę Vokietijos Demokratinę Respubliką, kur 1977 m. baigiau Drezdeno technikos universiteto fizikinės elektronikos specialybę. Beje, Vokietijoje turėjau galimybę rinktis tarp Leipcigo ir Drezdeno universitetų. Jei būčiau pasirinkusi Leipcigą, Vokietijos Kanclerė Angela Merkel būtų buvusi mano bendrakurse…
Nieko sau viražai. Kad Angela Merkel baigusi fiziką Leipcigo universitete ir, kad yra fizikos daktarė – žinojau, bet kad judviejų buvo tie patys studijų metai Vokietijoje ir, kad kada nors galėjo susikirsti keliai – niekada nebūčiau pagalvojusi…
Jūsų apsisprendimą rinktis fiziką – supratau, ačiū, bet besikalbant paaiškėjo ir dar labai svarbus dalykas – Jums viskas buvo įdomu ir nuolat rūpėjo paieškos kažko naujo, kažko kito šalia to, ką veikiate. Tai, ko gero, najovių beieškant, Jūsų gyvenime šalia fizikos atsirado ir medicinos fizika? 2002 m. Jūs buvote viena iš pagrindinių iniciatorių įsteigti fakultete magistro studijų programą „Medicinos fizika“, o jau 2005 m. buvo išleista pirmoji medicinos fizikų laida.
D. Adlienė. Grįžus po sudijų Vokietijoje nepavyko rasti darbo pagal specialybę. Kreipiausi į daugelį įmonių, buvau mielai išklausyta, bet vos pasakius, kad mokiausi užsienyje, visi darbdaviai mandagiai paaaiškindavo, kad jiems ir Lietuvoje baigusiųjų absolventų pakanka. Tik vėliau supratau, kodėl… Tad grįžau į KPI, iš kur ir išvykau, ir visai atstiktinai buvau nukreipta dirbti į Integralinių schemų laboratoriją, kurios veikla buvo susijusi su Fizikos katedra, kurioje dirbu nuo 1977m. iki šiol. Praktiškai visa mano mokslinė veikla susijusi su įgreitintų dalelių sąveikos su medžiaga procesų tyrimais. Tačiau įgijus mokslų daktaro laipsnį atsirado būtinybė susirasti savo mokslinių tyrimų nišą, todėl po vienos iš mokslinių stažuočių Malmės universitetinėje ligoninėje (Švedija) nusprendžiau išbandyti jėgas Lietuvoje tuo metu menkai žinomoje medicinos fizikos srityje, kuri susijusi su jonizuojančios spinduliuotės taikymu onkologinių pacientų gydymui spindulinėje terapijoje ar diagnozuojant ligas. Suprasdama, kad „vienas lauke ne karys“, inicijavau magistro studijų programos įsteigimą Fizikos katedroje ir kartu su kolegomis pradėjome ugdyti savus medicinos fizikus – būsimus sveikatos apsaugos sistemos specialistus ir mokslininkus. Šiandien didžiuojuosi savo mokiniais ir kolegomis, su kuriais dirbame iki šiol.
Kokius mokslinius tyrimus atliekate šioje srityje ir kas Jums pačiai įdomiausia medicinos fizikoje?
D. Adlienė. KTU įkūrėme Radiacinės ir medicinos fizikos mokslo grupę, kurios veikla orientuota į jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio aplinkai, individui ir medžiagoms tyrimus. Bandome kurti įvairius spinduliuotės registravimo in vivo ir in vitro metodus, įrangą ir medžiagas spinduliuotės jutikliams. Specializuojamės gelinės dozimetrijos srityje (dozimetrinis gelis = spinduliuotei jautrus monomeras želatinos matricoje, kuris dėl spinduliuotės poveikio polimerizuojasi, atkartodamas sugertosios energijos pasiskirstymą gelio tūryje).
Manau, kad esame maži, bet mūsų vykdomi darbai yra žinomi tarp šios srities mokslininkų Europoje ir pasaulyje. Buvome pirmieji, pasiūlę in vivo intraaudininės kateterinės dozimetrijos metodą brachiterapijoje, kurį dabar sėkmingai plėtoja įmonė BrachyDose (vadovė – mano buvusi doktorantė Neringa Šeperienė) – geriausia 2019 m. Lietuvos sveikatos sektoriaus pumpurinė įmonė, tais pačiais nmetais apdovanota Europos inovacijų ir technologijų sveikatos srityje platformos (EIT Health) „Health Innostars“ premija už inovacijas sveikatos srityje. Esame sukūrę dozimetrinio gelio receptą, kuris leidžia apšvitos metu gelio tūryje suformuoti tvarų objektą, savo forma atitinkantį paciento kūne ketinamą švitinti tūrį, o esant neatitikimimas su realaus auglio forma, leidžiantį koreguoti spindulinio gydymo planą ir padidinti paciento gydymo efektyvumą. Buvome pirmieji, pasiūlę ir realizavę plazmoninio gelinio dozimetro koncepciją (mano buvęs doktorantas, dabar kolega, Benas Gabrielis Urbonavičius). Esame Lietuvoje užpatentavę akvariumo tipo apsauginio nuo spinduliuotės ekrano, užpildyto skystu bešviniu polimeriniu kompozitu koncepciją. Ši patirtis man pačiai labai pravertė, kai tapau NATO programos „Mokslas taikai ir saugumui“ eksperte, „Cheminių, biologinių radiacinių ir branduolinių (CBRN) jutiklių“ sekcijos vadove. Pastaraisiais metais mūsų mokslinė grupė kuria modulinius individualizuotus spindulinės terapijos fantomus, kurie gaminami 3D spausdinimo būdu, naudojant realaus paciento kompiuterinės tomografijos vaizdus. Fantomų gamybai naudojame lygiavertes biologiniams audiniams spausdinimo medžiagas, kurių paieškai ir gamybai skiriame išskirtinį dėmesį. Sąrašą galima tęsti ir plėsti, bet tenka apgailestauti, kad neturint didesnių technologinių ir analitinių pajėgumų bei specifinės infrastruktūros, o ir trūkstant Lietuvos verslo susidomėjimo spindulinės medicinos sektoriumi, – daugelis klinikinėje aplinkoje išbandytų ir patvirtintų koncepcijų taip ir lieka prototipo lygmenyje…
Tai iš tiesų labai įdomu, ką Jūs pasakojate – visi išradimai ir tyrimai, atliekami šioje srityje ir todėl keista, kad verslas atlieka pasyvų stebėtojo vaidmenį. Kaip Jūs manote, kokio postūmio reikia, kad verslas tuo susidomėtų ir pradėtų investuoti į naujos įrangos gamybą?
D. Adlienė. Tai yra globali problema: spindulinės medicinos įrangos kelias nuo prototipo iki gaminio yra ilgas, reikalauja daugybės tyrimų, tarp jų ir klinikinėje aplinkoje, kur susiduriama su medicininės etikos reikalavimais, investicijos į naujos koncepcijos įrenginius pradeda grįžti ne anksčiau, kaip po 7–10 metų. Nedidelės įmonės negali sau leisti tokios „prabangos“. Taigi mėginame ieškoti verslo partnerių svetur.
Daugelis Jūsų buvusių studentų – medicinos fizikų – dirba įvairiose šalies medicinos įstaigose. Ką iš tiesų veikia medicinos fizikas realiame darbe?
D. Adlienė. Medicinos fizikas yra tarpininkas tarp gydytojo ir fiziko. Jis privalo turėti gydytojui reikalingų žinių ir suprasti bei taikyti fizikinius metodus pacientų gydymui. Medicinos fiziko kasdienybė – dinamiška ir besikeičianti. Dirbdami medicinos įstaigose jie yra atsakingi už saugų jonizuojančiosios spinduliuotės panaudojimą spindulinėse procedūrose, kurios taikomos onkologiniams pacientams gydyti ar diagnozuoti. Tačiau bet kokia, net ir mažiausia apšvita, yra siejama su individo ląstelių pažaidomis, kurios gali inicijuoti antrinio vėžio atsiradimą. Taigi svarbiausia medicinos fizikų užduotis – teisingai parinkti optimalias apšvitos dozes (dozė yra energija, sugerta vienetinėje taikinio masėje) ir parengti pacientų apšvitos planus, nukreipiant spindulį į probleminę sritį paciento kūne ir apsaugant spinduliuotei jautrius organus nuo nepagrįstos apšvitos.
Kartais pasigirsta skeptiškų nuomonių, kad medicinos fizikas yra labai siauro profilio specialistas ir juo gali būti bet kokį išsilavinimą turintis žmogus. Leisiu sau pajuokauti: sugedus prabangiam automobiliui, nesikreipiame į pirmą pasitaikiusį šaltkalvį, bet ieškome specializuoto serviso ir kvalifikuotų darbuotojų. Tas pats ir su onkologinėmis ligomis: susirgę tikrai nenorėtume, kad spindulinės apšvitos procedūras planuotų ir vykdytų personalas, neturintis specialiųjų žinių ar gebėjimų. Atsižvelgus į tai, kad spindulinės procedūros kokybė priklauso nuo įrangos ir nuo ją valdančio žmogaus kvalifikacijos ir įvertinus tai, kad kiekvienas pacientas yra kitoks, su jam būdinga savita onkologinės ligos eiga, medicinos fiziko darbą prilyginčiau kūrybai ekstremaliomis sąlygomis.
Savo moksliniuose tyrimuose Jūs analizavote jonizuojančiosios spinduliuotės poveikį aplinkai ir individui. Ar galite teigti, kad radioterapija pats tinkamiausias būdas onkologiniams susirgimams gydyti? Gal galėtumėte trumpai apibūdinti šio gydymo metodo naudą ir grėsmes? Ar radiologinės procedūros yra pačios saugiausios tokiems pacientams?
D. Adlienė. Daugumai žmonių žodis „radiacija“ siejasi su neigiamomis emocijomis. Visi esame girdėję, kad net mažiausia apšvitos dozė sukelia pažaidas ląstelėse. Tačiau radiacija (= jonizuojančioji spinduliuotė) gali būti ir labai naudinga gydant onkologinius ligonius ar diagnozuojant ligas. Spindulinė terapija yra vienas iš trijų pripažintų vėžio gydymo metodų (chemoterapija, spindulinė terapija, chirurgija). Šiuolaikinės spindulinės technologijos leidžia parinkti pacientui labiausiai tinkantį gydymo metodą, kuris yra mažiausiai žalingas šalia auglio esantiems periferiniams organams. Pavyzdžiui, Gama peilio įrenginys leidžia sufokusuoti gama spindulių pluoštą į kelių milimetrų plotą, sukurdamas prielaidą gydyti ne tik smegenų auglius, bet ir kitas smegenų ligas, pavyzdžiui, Parkinsono ligą. Šią problemą gvildename kartu LSMU mokslininkais vykdomame projekte „Neurochirurginio Parkinsono ligos gydymo galimybių plėtra pritaikant molekulinius žymenis, gama peilio technologiją ir individualizuotą dozimetriją“.
Iš Jūsų pasakojimo susidariau nuomonę, kad medicinos fiziko profesija – labai įdomi. Kaip Jūs manote, ar medicinos fizikos mokslinė bazė Lietuvoje yra lygiavertė Vakarų šalims? Ar jaunas žmogus, nusprendęs rinktis medicinos fiziko kelią, tokių pat žinių gali įgyti ir mūsų universitete? Ar studijuodami jie turi galimybę išvykti stažuotis į užsienio gydymo įstaigas, turinčias gilias spindulinės medicinos tradicijas?
D. Adlienė. Nors mes dažnai burnojame, pagal turimą įrangą ir teikiamas paslaugas Lietuvos sveikatos apsaugos sistema priskiriama prie išsivysčiusių šalių. O kalbant apie spindulinę mediciną, kurios sudedamąja dalimi yra medicinos fizika, – ji tikrai neatsilieka nuo Europos standartų. Turime stiprius onkologijos centrus Nacionaliniame vėžio institute, Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninėje Kauno klinikos su Onkolgijos ligoninės filialu, Respublikinėje Šiaulių ligoninėje, Klaipėdos universitetinėje ligoninėje, Vilniaus universiteto Santaros klinikose, kurie turi infrastruktūrą moksliniams tyrimams vykdyti ir yra aprūpinti naujausiomis spindulinio gydymo ir diagnostikos technologijomis, iš kurių paminėtini: naujos kartos linijiniai greitintuvai True Beam (Varian), didelės galios brachiterapijos įrenginiai (Micro Selectron v2), pažangi gama peilio (Lexell Gamma knife Icon) technologija, kuri yra vienintelė Baltijos regione, hibridinė PET/CT (pozitronų emisijos tomografija/kompiuterinė tomografija, Branduolių magnetinio rezonansu grįsta vaizdinimo technologija. Sąrašą galima tęsti, bet nepamirškime, kad Kaune jau kuriamas unikalus Branduolinių tyrimų centras su ciklotrono infrastruktūra, kuris atvers naujas diagnostikos ir gydymo galimybes ne tik onkologiniams pacientams.
Atsakant į antrąją jūsų klausimo dalį noriu pabrėžti, kad po beveik dešimtmetį trukusių debatų, 2017 m. pavyko įteisinti medicinos fiziko, kaip sveikatos apsaugos specialisto, profesiją. Įgyvendinant Europos komisijos direktyvą 2013/59 Euratom, medicinos įstaigose, kurių veikla susijusi su jonizuojančiosios spinduliuotės taikymu, gali ir privalo dirbti tik medicinos fizikai, turintys specialųjį išsilavinimą, t. y. baigę magistro Medicinos fizikos studijų programą. Lietuvoje ši programa yra išskirtinai vykdoma tik Kauno technologijos universitete bendradarbiaujant su Lietuvos sveikatos mokslų universitetu. Pagal specialistų poreikio skaičiavimus, šiuo metu Lietuvoje vis dar trūksta 20–30 medicinos fizikų, todėl programos absolventų įsidarbinimui yra sudarytos palankios sąlygos. Programa yra harmonizuota su kitomis Europoje ir pasaulyje vykdomomis programomis ir yra įtraukta į Europos medicinos fizikų organizacijų federacijos (EFOMP) rekomenduojamų studijuoti Medicinos fizikos programų sąrašą. Kadangi Europoje yra vos 2–3 anglų kalba dėstomos Medicinos fizikos programos (neįskaitant JK), studijas KTU renkasi vis daugiau užsieniečių, atvykstančių ne tik iš Europos, bet ir iš kitų šalių, pavyzdžiui, Japonijos, Irano, Irako, Indijos, Libano. Palaikome nuolatinius ryšius ir bendradarbiaujame su pasaulinio lygio centrais, todėl mūsų studentai turi galimybę išvykti pasisemti patirties į Vokietijos Vėžio tyrimų centrą Heidelberge, Helmholco centrą Miunchene, OncoRay kliniką Drezdene, Tokijo Technologijų Institutą, Lundo universitetą, Triesto universitetą, Bolonijos universitetą ir kt., o į KTU kasmet atvyksta ne tik ERASMUS studentai iš įvairių šalių, bet ir pasaulinio lygio dėstytojai skaityti paskaitų ir dalintis patirtimi. Beje, mūsų dėstytojai ir jų atliekami moksliniai tyrimai yra taip pat gerai žinomi Europoje.
Dėkoju už pokalbį – jis buvo labai įdomus ir neabejotinai praplėtė mano pačios skurdžias žinias apie medicinos fiziką.
Kalbėjosi Virginija Klusienė
