Д-р Пенчев завършва медицина през 1992 година.
Придобива специалност по вътрешни болести през 1999 година и по кардиология през 2005 година. Д-р Пенчев е част от екипа специалисти, работещи в Сектора по инвазивна кардиология в лечебното заведение. В него се извършват диагностични инвазивни и интервенционни процедури в пълен спектър. Това включва планови и спешни коронарни интервенции при остър миокарден инфаркт, нестабилна и стабилна ангина пекторис и др.; диагностични процедури при клапни и вродени сърдечни заболявания, перикардиоцентеза; интрааортна балонна контрапулсация; дясна и лява сърдечна катетеризация, ангиография на други съдове – каротидни, ренални и др. Д-р Пенчев извършва имплантация на постоянни пейсмейкъри, имплантация на електрокардиостимуратори.