Разве излучение не вызывает рак? Самое важное о ядерной медицине
Каждый, кому хотя бы раз приходилось делать компьютерную томографию при обследовании, уже сталкивался с ядерной медициной. Эта область совмещает в себе разработки в области клинической медицины, молекулярной биологии, фармакологии, ядерной физики и даже органической химии. Конвергенция этих дисциплин позволяет использовать ионизирующее излучение в процессе диагностики и лечения онкологических болезней, заболеваний сердца, щитовидной железы, неврологических проблем. Кроме этого, радиация помогает при операциях на головном мозге.
Ядерная медицина улучшила процесс диагностики заболеваний новыми практиками и технологиями. Один из новых методов — позитронно-эмиссионная томография, или ПЭТ. Пациенту вводится специальный радиофармпрепарат, в составе которого — радиоизотопы, излучающие античастицы электрона. Самый распространенный из них — 18F-ФДГ. По строению он похож на обычную глюкозу и безвреден для человека. Затем тело сканируют и получают изображение. На нем клетки опухоли подсвечены яркими пятнами, так как они поглощают больше препарата. Процедура позволяет сделать выводы о размерах опухоли и стадии заболевания, локализации и скорости распространения очагов. Таким образом ускоряется процесс выработки индивидуального лечения.
Кроме позитронно-эмиссионной томографии, для диагностики используются компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, однофотонная эмиссионная компьютерная томография. Помимо радиоизотопных методов диагностики ядерная медицина используется в исследованиях без радионуклидов, то есть без введения в организм человека радиофармпрепаратов, накапливающихся в той или иной области. Например при компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии. При проведении МРТ используется метод ядерного магнитного резонанса. Ядра атомов водорода в теле человека способны генерировать сигналы при внешнем воздействии на них специальными радиочастотными импульсами. Эти сигналы похожи на эхо, с помощью которого формируется изображение внутренних органов в разных плоскостях. Специалисты расшифровывают снимки и делают выводы о состоянии здоровья пациента. Магнитно-резонансная томография считается одним из наиболее эффективных и безопасных методов выявления серьезных заболеваний на ранних бессимптомных стадиях.
Ядерные технологии применяют и для лечения заболеваний. Врачи используют прицельное адресное лучевое воздействие на раковые клетки и пораженные органы, минимизируя ущерб для здоровых тканей. Это позволяет облегчить последствия от процедуры для организма и общего самочувствия пациента и одновременно воздействовать на все очаги. Один из самых эффективных и безопасных способов лечения рака — дистанционная лучевая терапия. В этом случае доза излучения доставляется бесконтактно, с небольшого расстояния. Так врачам удается добраться до самых глубоких опухолей, окруженных здоровыми тканями. При контактной лучевой терапии источник излучения воздействует на пораженный орган через прямой контакт с ним.
С помощью ядерных технологий производятся радиофармацевтические препараты, которые используются как при диагностике, так и в лечении. При терапии их задача — доставить конкретную дозу радиации напрямую к опухоли или метастазам. Радионуклиды производят ионизирующее излучение, убивающее раковые клетки. Их ДНК повреждается, что приводит к сокращению ракового очага. Специальные составы, вводимые пациенту, накапливаются в очаге распространения клеток, разрушая их. Например, таргетная радионуклидная терапия требует введения радиофармпрепаратов под кожу или его поглощения пациентом, чтобы по кровотоку добраться до пораженных клеток.
По сравнению с хирургическими методами лечения рака, ядерная медицина более эффективна. Ее методы позволяют врачам избавляться даже от мельчайших метастазов и единичных клеток в организме человека.
В теории ясно, а как на практике?
Первое отделение лучевой терапии открылось в 1903 году в Институте имени Морозовых. Сейчас это Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена. Первая в мире научно-исследовательская рентгенорадиологическая клиника появилась в Петрограде в 1918 году. Сейчас это Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. академика A. M. Гранова. Его основатель, Михаил Неменов, был одним первых в мире радиологов.
Еще в советские времена в стране работали 650 лабораторий радионуклидной диагностики, позволяющие проводить полтора миллиона исследований в год. Специалисты советских научных и промышленных предприятий выпускали 38 радиофармацевтических препаратов, использовавшихся в медицинских и промышленных целях.
Ежегодно в мире проводится более 50 миллионов процедур с использованием методов ядерной медицины. Как следствие, растет потребность в радиоизотопах как основе для радиофармпрепаратов и источников излучения в ядерной медицине — каждый год на 10-15%. Количество больниц и исследовательских центров, использующих радиоизотопы для диагностики и лечения заболеваний превышает 10 тысяч учреждений по всему миру. По данным компании «Атомэнергопром», мировой рынок ядерной медицины в 2019 году оценивается в 13,2 млрд долларов. Российская доля в процессе выработки радиоизотопов в мире составляет 25-40%
Росатом занимается производством радиоизотопов, изготовлением радиофармпрепаратов, а также выпуском радиоизотопных генераторов. Так, компания производит и поставляет более 20 видов радионуклидов медицинского назначения, в том числе — на зарубежные рынки. Интегратор изотопного бизнеса компании Росатом «В/О Изотоп» сотрудничает с сотней зарубежных компаний в 50 странах по всему миру. В его ведении — оборот не только изотопной продукции, но и радиационной техники, а также медицинского и промышленного оборудования.
Самый распространенный изотоп — технеций-99 m. Его получают в результате распада изотопа молибден-99. Технеций-99 m используется в четырех из пяти случаев радиоизотопной диагностики заболеваний. Это более 30 миллионов процедур не только в области онкологии, но и в кардиологии и неврологии. Росатом обеспечивает до 10% мировых потребностей молибдена-99. Также, в структуру компании входят два из трех мировых центров производства нишевого заменителя изотопа йод-131 — цезия-131. Его преимущества — быстрое действие, короткие сроки реабилитации пациентов, низкие риски осложнений после процедуры.
Уникальный изотоп — калифорний-252 — не только самый дорогой металл в мире, но и источник нейтронов для лучевой терапии раковых опухолей. Его производят всего в двух исследовательских центрах в мире, один из которых — НИИ атомных реакторов в Димитровграде.
Следующие шаги развития радиационной медицины в России
Помимо упомянутых направлений, Росатом занимается разработкой новых образцов медицинской техники — ОФЭКТ-аппаратов гамма-терапевтических аппаратов и комплексов лучевой терапии на базе ускорителя электронов. В конце прошлого года входящий в структуру компании Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации завершил работу над линейным ускорителем для лучевой терапии. Эта радиотерапевтическая установка получила название «Оникс» и стала итогом трехлетней работы российских ученых. Ожидается, что к концу 2021 года «Оникс» появится в отделениях лучевой терапии. Дополнительно ведется работа над инфраструктурой для обслуживания установки, куда войдет сервисная служба для обучения и сертификации врачей для работы с комплексом и удаленная круглосуточная поддержка программного обеспечения.
Институт занимается разработкой нового поколения еще одного аппарата — гамма-терапевтического комплекса «АГАТ», применяемого для контактной лучевой терапии на базе радионуклидных источников кобальт-60 и иридий-192.
В перспективе отечественных разработок — линейные ядерные ускорители, необходимые для высокоточной лучевой терапии, контролируемой трехмерными изображениями облучаемой зоны. Уникальность таких аппаратов в том, что они могут помочь даже тогда, когда оперативное или химиотерапевтическое лечение невозможно.
В ближайшее время под контролем Росатома планируется строительство специального комплекса в Обнинске — завода по производству радиофармпрепаратов. Этот атомград выбран не случайно: там находятся одни из ведущих институтов по производству радиоизотопов и радиофармпрепаратов — НИИ им. Л. Я. Карпова и ФЭИ им. А. И. Лейпунского.
«Мы видим, что мы лечим, мы лечим, что мы видим»
В отделении радионуклидной терапии Медицинского радиологического научного центра им. А.Ф. Цыба в городе Обнинск лечение получают 70–90 человек в неделю. Здесь же потребляется больше половины терапевтических радиофармацевтических лекарственных препаратов, производимых в России.
Заведующий отделением радионуклидной терапии, доктор медицинских наук Валерий Крылов рассказывает, что проект Росатома по строительству завода по производству радиофармпрепаратов станет решением множества проблем в отрасли.
«Ядерная медицина — возможность увидеть, как работают клетки с точки зрения их функций. Радионуклидная диагностика, основанная на получении функциональных молекулярных изображений, позволяет наблюдать биологические процессы. Важно видеть их на той стадии, которая еще не привела к появлению масштабной опухоли. В небольшом количестве опухолевые клетки еще не создали такого количества измененной ткани, чтобы это можно было увидеть в рентгеновском изображении. Оно не позволит понять, сколько в ткани опухолевых клеток, а сколько — здоровых.
Современная диагностика с помощью ядерной медицины — это всегда как функциональное видение биологического процесса, так и его структурное видение. То есть как в телевизоре — есть изображение, есть звук. Именно тогда складывается самая полная картина заболевания. Радионуклидная диагностика позволяет наблюдать за процессами на ранней стадии и во время лечения. В динамике крайне важно отслеживать, сколько клеток убито, насколько изменилось количество раковой ткани.
Ядерная медицина — это ярчайший пример тераностики — соединения диагностики и терапии с помощью одних и тех же инструментов. Прежде чем нанести удар по опухолевым тканям, нужно точно выяснить, какой идет метаболический процесс, идет ли он там вообще. Лозунг ядерной медицины и тераностики: „Мы видим, что мы лечим, мы лечим, что мы видим“ . В других областях медицины вот такого высокоточного распознавания и эффективного воздействия пока нет».
Еще больше об атомной промышленности на www.atom75.ru
Это тоже интересно: