Как работают технологии ядерной медицины? И что ждёт ядерную медицину в ближайшем будущем? Об этом и многом другом узнали зрители на «ИЦАЭ OPEN. Ядерная медицина», который прошёл 11 апреля в Информационном центре по атомной энергии Кирова (ИЦАЭ). Приглашённым гостем выступил старший преподаватель Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ Леонид Дубов.
Спикер начал свою лекцию с того, что рассказал, как была открыта радиоактивность. Так, в 1903 году за открытие радиоактивности Нобелевскую премию по физике получили трое учёных: Анри Беккерель, Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри.
«Радиоактивность – это способность нестабильного ядра самопроизвольно изменяться с одновременным испусканием ионизирующего излучения. Изотопы химических элементов, склонные спонтанно распадаться, называют радиоактивными. С ионизирующим излучением ядро выбрасывает избыток энергии. В зависимости от вида распада испускаемое излучение может состоять из положительно заряженных альфа-частиц, отрицательных и положительных бета-частиц и нейтрального гамма-излучения. Все виды ионизирующего излучения нашли применение в медицине», — рассказал спикер.
Леонид Дубов напомнил, что это изотопы – это разновидность атомов одного и того же химического элемента, которые отличаются друг от друга количеством нейтронов в ядре. Так, например, для водорода самый лёгкий его изотоп — протий, более тяжёлый — дейтерий, а самый тяжёлый — тритий. Его ядро состоит из протона и двух нейтронов. Первые два изотопа стабильны, а тритий — это радиоактивный изотоп, который при распаде излучает бета-частицы. На основе радиоактивных изотопов разрабатывают специальные химические соединения, которые накапливаются в определённых тканях и органах.
Отцом-основателем ядерной медицины считается венгерский физик Дьёрдь де Хевеши, который получил Нобелевскую премию по химии за разработку метода меченых атомов, который и лёг в основу ядерной медицины. Хевеши разработал методику исследования различных химических реакций с помощью изотопов — он заменял обычный нерадиоактивный изотоп вещества на радиоактивный и с помощью детектора следил за его перемещением. Например, поливал радиоактивными солями свинца растения и смотрел, с какой скоростью эти соединения проникают в стебли, листья, плоды растений и там накапливаются. Другой его эксперимент — изучение накопления радиоактивного фосфора в организме крысы. С помощью радиоактивного фосфора Хевеши смог измерить не только накопление фосфора в костях и зубах, но и скорость роста раковой опухоли в крысе и остановку роста при радиоактивном облучении.
«Ядерная медицина – это совокупность медицинских технологий, в которых используются радиоактивное излучение атомных ядер. К ней относятся и радиоизотопная диагностика, и радионуклидная терапия, и лучевая терапия, и тераностика», — подчеркнул Леонид Дубов.
Радиоизотопная диагностика используется для исследования функций систем организма и отдельных органов. «Радиофармпрепараты, или РФП – это соединения, содержащие радиоизотопы, то есть нестабильные формы химического элемента, которые испускают излучение. Препараты с изотопами вводятся в организм пациента в виде раствора, суспензии или гранул, которые усваиваются организмом. Гамма-излучение помеченных радиоактивным изотопом биологически активных соединений позволяет обнаружить зоны с нарушенным клеточным обменом веществ (метаболизмом) и таким образом найти очаги воспаления и опухоли на самых ранних стадиях», — пояснил эксперт.
Следующий метод – тераностика. Здесь для диагностики используются гамма-излучатели, а для лечения – альфа- и бета-радиоактивные изотопы. «Подбирается пара двух разных радиофармпрепаратов и двух разных изотопов. Первая пара позволяет диагностировать наличие заболевания и определить местоположение патологических тканей в организме, а вторая – уничтожить больные клетки», — подчеркнул спикер.
При лучевой терапии радиоактивные вещества в организм не вводятся: пучок разогнанных на ускорителе атомных частиц фокусируется и облучает опухоль извне, разрушая её клетки.
Для радиоизотопной диагностики и контроля лечения используются сложные устройства, совмещающие компьютерную томографию и системы, которые регистрируют распределение радиоактивности в организме. Например, на КТ составляется трёхмерная карта морфологической структуры человека. Затем эта карта совмещается с трёхмерной картой распределения радиофармпрепарата. В итоге врач может определить, в каком органе, в какой ткани накопился РФП.
Другая технология – позитрон-эмиссионный томограф (ПЭТ). Там используются два гамма-кванта, которые образуются при столкновении электрона и его античастицы-позитрона. Гамма-кванты разлетаются в прямо противоположных направлениях, что позволяет намного точнее определить место, где находится выпустивший позитрон атом. «Информация, которую регистрирует детекторы, попадает в систему. Врач, благодаря трёхмерному изображению, чётко видит, в каких тканях накапливается РФП. Мы можем буквально «путешествовать» по организму, выделяя соответствующую область на изображении», — рассказал Леонид Дубов.
Леонид Дубов также показал, как работает ПЭТ-центр. Например, нужен циклотрон, который будет нарабатывать изотопы. Так как они короткоживущие, его нужно как можно скорее доставить пациенту. Однако в Кирове в центре «ПЭТ-технолоджи» циклотрона нет: изотопы доставляются из Казани в Киров на самолёте.
Развитием ядерной медицины в нашей стране занимается ГК «Росатом».
«Так, «Русатом Хэлскеа» – это единый интегратор ГК «Росатом» в области ядерной медицины, «РДС Росатом» – интегратор в области производства техники и электроники, а АО «Наука и инновации» проводит исследования в области ядерной физики. Ядерной медициной занимаются 14 предприятий, где разрабатывается современное медицинское оборудование», — с гордостью отметил спикер.
В завершение Леонид Дубов рассказал о будущем ядерной медицины. В настоящее время создаётся комплекс нейтронной терапии на базе нейтронного генератора – «Нейтроникс». Это уникальная российская разработка, которая не имеет мировых клинических аналогов по компактности и безопасности использования. Технически прибор испытан и готов, его запуск планируют осуществить в ближайшее время.
Перед лекцией гости послушали короткие выпуски подкаста «Объект А» о ядерных технологиях и истории атомной промышленности.
