Хотя ядерное излучение и может быть опасно, часто его, наоборот, используют для спасения жизни. Рассказываем, как радиотехнологии помогают онкологам и хирургам в лечении даже тех опухолей, которые раньше считались неизлечимыми.
В обществе есть ошибочное представление, что атомная энергия обязательно вызывает онкологические болезни. Это мнение подпитывают истории об авариях прошлых лет: ЧАЭС, «Фукусима» и другие. Но аварии случаются очень редко: после той же катастрофы на ЧАЭС в течение первых трёх месяцев скончался 31 человек, ещё 19 смертей на 2004 год предположительно можно отнести к её прямым последствиям. При этом, скажем, в ДТП каждый год погибают десятки тысяч. А вот лечение с помощью радиотехнологий — уже норма в современной медицине. Атом помогает лечить рак чаще, чем провоцирует болезни.
Первые методы лечения онкологических заболеваний с помощью радиологии появились ещё в XX веке. С тех пор наука и технологии серьёзно продвинулись — и прямо сейчас в больницах по всему миру применяют методы ядерной медицины, которые раньше казались фантастическими. Вот что это за методы.
Лучевая терапия
Это один из самых известных видов ядерной медицины при лечении рака. Суть метода в том, что на злокачественные клетки прицельно воздействуют с помощью ионизирующего излучения. Так называют излучение, которое обладает достаточной энергией, чтобы отрывать от атомов и молекул электроны и повреждать клетки. К нему относятся, например:
- рентгеновские или гамма-лучи — электромагнитное излучение с высокой энергией, которое испускают радиоактивные вещества;
- потоки тяжёлых частиц — например, протонов или нейтронов, которые имеют большую массу и используются для разрушения опухолей;
- потоки электронов.
Излучение повреждает ДНК раковых клеток — из-за этого они постепенно разрушаются и теряют способность делиться, и опухоль уменьшается в размере.
В основе метода лежит одно из важных свойств раковых клеток: они делятся быстрее обычных, и радиационное облучение воздействует на них более интенсивно. Поэтому прицельное воздействие излучения способно уничтожить больные клетки, практически не затрагивая здоровые ткани: даже если какое-то их количество попадёт под удар, они успешно восстановятся. Раковые же клетки такую способность потеряют.
Впервые лучевую терапию пытались применить ещё в конце XIX века. А сейчас это один из трёх наиболее распространённых методов лечения рака наряду с химиотерапией и хирургическим вмешательством. По данным МАГАТЭ, в какой-то момент лечения она бывает нужна примерно половине всех онкобольных.
Лучевую терапию могут применять как самостоятельное лечение — иногда она способна помочь пациенту полностью избавиться от опухоли. Но чаще её используют как вспомогательный метод. Различаются:
- адъювантная лучевая терапия — такая, которая проводится после операции, чтобы закрепить результат. Она уничтожает оставшиеся в организме раковые клетки или часть опухоли;
- индукционная терапия — такая, которая назначается до операции, чтобы уменьшить опухоль. Это помогает сделать оперативное вмешательство менее обширным.
Например, при раке молочной железы вспомогательная радиотерапия помогает снизить риск рецидива с 50% до менее чем 10% — в пять раз.
Иногда лучевую терапию применяют и в качестве паллиативного лечения — если излечить рак полностью невозможно. В этом случае излучение помогает сдержать рост опухолей, продлить жизнь пациента и улучшить её качество.

Чтобы лучевая терапия была эффективной, врачи тщательно подбирают дозу излучения и тип частиц — это в том числе влияет на глубину их проникновения. Планирование лечения может занимать несколько дней. Различаются и частота процедур, и способ, с помощью которого излучение доставляют к опухоли. Чаще всего применяется один из двух методов.
Телетерапия. Это самый известный способ, который обычно и ассоциируется у людей со словами «лучевая терапия». Он ещё называется дистанционной лучевой терапией: в этом случае на опухоль воздействуют извне. Пациента укладывают в нужную позу и просят лежать неподвижно. А в нужную зону направляют пучок излучения. Форму и размер этого пучка регулируют так, чтобы излучение попадало только на опухоль, но не на здоровые ткани.
Существует отдельный подвид телетерапии — ИЛТ, или интраоперационная лучевая терапия. В этом случае опухоль облучают во время операции. Сперва врач удаляет само новообразование. Затем устанавливает защитный экран, чтобы не навредить здоровым тканям, и облучает участок, где располагалась опухоль. Это помогает снизить риск рецидива.
Обычно в телетерапии применяют высокоэнергетическое излучение, то есть такое, где частицы движутся с большой скоростью. Такое излучение создают линейные ускорители — приборы, которые ускоряют заряженные частицы. Иногда также применяют кобальтовые установки — в них используется радиоактивный кобальт-60, который даёт гамма-излучение. Элементы аппарата перемещаются вдоль тела пациента так, чтобы направить излучение на разные участки опухоли, но только на них.
Телетерапию проводят курсами. Обычно пациент проходит около 5 процедур в неделю, а весь курс длится до 5–8 недель. Иногда процедуры могут проводить дважды в день, чтобы разделить дневную дозу излучения на два сеанса и минимизировать влияние на здоровые ткани.
Вопреки одному из существующих мифов, пациент во время курса телетерапии не становится источником излучения и полностью безопасен для окружающих.
Брахитерапия. Этот способ «доставки» излучения в опухоль ещё называют внутренней, или контактной, лучевой терапией. Источник излучения помещают внутрь тела пациента, чтобы воздействовать на опухоль с минимального расстояния. Обычно этот источник представляет собой закрытую капсулу размером приблизительно с рисовое зерно — её имплантируют в ткани, полости или сосуды. Иногда её фиксируют внутри тела на рассасывающейся нити, чтобы избежать риска смещения.
В зависимости от вида опухоли врачи могут использовать один из двух вариантов размещения:
- временное — на срок от нескольких минут до нескольких дней. Чаще всего капсулу вводят в тело с помощью иглы или аппликатора, а через некоторое время удаляют. В качестве источника излучения обычно используют радиоактивные изотопы цезия, иридия, палладия или кобальта. Они считаются наиболее подходящими по характеру распространения излучения по тканям;
- постоянное — на неограниченный срок. Капсула остаётся в теле пациента и воздействует на опухоль постоянно, пока не перестанет излучать. В качестве изотопа в этом случае чаще всего используют радиоактивный йод-125. У него удобный период полураспада — всего 60 дней. Обычно к моменту завершения лечения источник полностью теряет радиоактивность.
Брахитерапию используют, если опухоль небольшая и локализованная. Например, её активно применяют в лечении рака предстательной железы, прямой кишки, матки. А отдельный её вид — радиоэмболизация — используется при лечении рака печени и печёночных метастазов. В этом случае микрокапсулы с изотопом вводят в сосуды, питающие опухоль. К слову, так лечат не только рак: внутрисосудистую брахитерапию используют ещё и при рестенозе коронарных артерий, при котором сосуды патологически сужаются.

В отличие от телетерапии, во время брахитерапии и некоторое время после неё пациент может сам быть источником радиации. Правда, глубина проникновения излучения очень маленькая — обычно не больше сантиметра. Такой пациент может общаться с людьми, но ему нужно избегать тесных контактов, например не сажать на колени детей.
Как лучевая терапия используется в России
По данным 2020 года, в России насчитывалось 134 аппарата для брахитерапии и 373 аппарата для лучевой терапии, среди которых:
- 201 линейный ускоритель;
- 172 установки для гамма-терапии.
В том же году терапию получили 192,3 тысячи пациентов — 60% от общего количества тех, кому она показана. Но количество аппаратов увеличивают, а сами установки обновляют. Скажем, в 2022 году «Русатом Хэлскеа» (сейчас — «Росатом Технологии здоровья») начал серийный выпуск линейных ускорителей «Оникс» и аппаратов «Брахиум» для брахитерапии. А НМИЦ радиологии Минздрава России — первый российский центр, где среди прочих процедур стали проводить радиоэмболизацию сосудов при опухолях печени. При этом используют микросферы с изотопами, произведённые в России.
Радионуклидная терапия
Этот вид терапии тоже подразумевает, что на опухоль будут воздействовать с помощью излучения. Только метод иной: вместо линейных ускорителей и капсул используют радиофармпрепараты. Это препараты, которые содержат радионуклиды — радиоактивные изотопы. Человек принимает эти препараты в ходе лечения, а те, в свою очередь, накапливаются в очаге болезни.
У опухолей есть свойство, которое позволяет радионуклидной терапии действовать точечно — не вредить здоровым тканям. Дело в том, что новообразования активно поглощают питательные вещества. Они склонны накапливать в себе всё, что попадает в организм, включая радионуклиды. А некоторые вещества связываются с опухолями особенно активно. Это, например, определённые гормоны.
Именно эту особенность врачи используют при радионуклидной терапии:
- изучают опухоль и выбирают вещество, которое образует с ней особенно сильную связь — скажем, связывается с определёнными ее антителами;
- используют это вещество в качестве носителя и связывают его с радионуклидами;
- создают препарат, который доставляет нуклиды непосредственно в выбранную мишень — те или иные опухолевые клетки.
Принцип радионуклидной терапии можно спутать с брахитерапией: в обоих случаях внутрь тела человека помещают радиоактивный источник. Но при брахитерапии используют один источник, который размещают в конкретной точке с помощью аппликаторов. А у радионуклидной терапии системное действие: частицы изотопов циркулируют по организму, сами находят опухоль и оседают на её поверхности.
Системной называют терапию, эффект которой распространяется на весь организм. Поэтому её можно использовать не только для небольших локализованных опухолей. Радиофармпрепарат может попасть в любую точку организма, где есть раковые клетки, — в первичную опухоль или метастазы.

При радионуклидной терапии обычно используют изотопы, которые излучают альфа- или бета-частицы:
- альфа-частицы — положительно заряженные частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов;
- бета-частицы — электроны и позитроны.
Оба вида излучения испускаются некоторыми радиоактивными веществами. Альфа- и бета-частицы довольно крупные, поэтому выделяют большое количество энергии, но слабо проникают в ткани. То есть с меньшей вероятностью хоть как-то затронут здоровые клетки.
Радиофармпрепараты принимают по-разному, в зависимости от диагноза и используемого вещества. Какие-то из них колют внутривенно, какие-то — вводят в ткани организма. Есть и препараты, которые можно пить.
Каждый метод радионуклидной терапии направлен на конкретные виды опухоли — вот несколько примеров.
Радиойодабляция и радиойодтерапия. В этом случае в качестве источника используют радиоактивный изотоп йода — I-131. Он же выступает аффинным веществом, то есть таким, которое будет активно связываться с опухолью. С помощью этих методов лечат патологии щитовидной железы — органа, который склонен накапливать в себе йод.
- Радиойодабляция проводится после хирургического лечения рака щитовидной железы. Пациент принимает препараты радиоактивного йода, чтобы уничтожить возможные оставшиеся в организме раковые клетки.
- Радиойодтерапия — самостоятельный вид лечения. Она применяется не только при злокачественных опухолях, но и при других патологиях, например синдроме Грейвса. Он также известен как диффузно-токсический зоб: работа щитовидной железы нарушается, она начинает выделять больше гормонов и приводит к тиреотоксикозу.
Препараты с I-131 существуют в жидком виде и в форме капсул — их можно просто пить, для их приёма не нужны уколы и разрезы.
Радиотерапия 177Lu-ПСМА. Этот вид терапии используют при лечении рака простаты. Он показывает эффективность даже при тех видах опухолей, которые нечувствительны к гормональному лечению и химиотерапии. В качестве радионуклида используют изотоп лютеция Lu-177. А носителем выступает вещество, способное связываться с рецепторами ПСМА — антигена, на который реагируют опухолевые клетки при раке простаты. Этот антиген выбрали в качестве мишени по двум причинам:
- все опухоли простаты и их метастазы имеют рецепторы к ПСМА;
- на здоровых тканях предстательной железы на 90% меньше рецепторов к ПСМА, чем на раковых. То есть здоровые ткани реагируют на антиген куда слабее — и радиофармпрепарат прицельно действует на раковые клетки.
Терапия, при которой мишенью выбирают рецепторы, существующие и в здоровом организме, называется пептид-рецепторной. Её используют для лечения нейроэндокринных опухолей — таких, которые возникли из тканей, выделяющих гормоны. Обычно клетки подобных опухолей имеют те же рецепторы, что и здоровые, но в куда большем количестве, и из-за этого становятся мишенью для препарата.
Радиолечение костных метастазов. На поздних стадиях рака метастазы могут появиться в костях — раковые клетки проникают туда и разрушают костную ткань изнутри. Такие поражённые участки особенно чувствительны к некоторым радиоактивным изотопам. В частности, к самарию-153 и радию-223.
- Самарий-153 используют при лечении метастазов рака молочной железы, лёгких, почки и других органов. Дело в том, что самарий накапливается в костях. Особенно активно его поглощают повреждённые участки костной системы, которые нуждаются в минерализации. В первую очередь — те, где образовались метастазы.
- Радий-223 в основном применяют при раке простаты, метастазирующем в кости. Вещество обладает способностью замещать кальций, в основном там, где патологически усилен обмен веществ — так ведут себя участки тканей, где находятся метастазы. При этом изотоп излучает альфа-частицы с низкой проницаемостью, поэтому имеет минимальную токсичность для костного мозга.
В случае с костными метастазами цель лечения обычно в том, чтобы продлить жизнь пациента и снизить риск осложнений вроде перелома костей. Был случай, когда пациент, которому до терапии прогнозировали несколько недель жизни, после неё прожил ещё 19 месяцев. Кроме того, радионуклидная терапия помогает уменьшить боль, вызванную метастазами.
Радионуклидная терапия в России
Россия входит в мировой топ-5 стран по производству изотопов и лидирует по их номенклатуре, то есть разнообразию. Эти изотопы покрывают все внутренние нужды и поставляются в 50 стран мира. А в 2023 году «Росатом» начал строительство крупнейшего в Европе завода радиофармпрепаратов в Обнинске.
Сейчас в России на предприятиях «Росатома» выпускают десять видов препаратов. А вот пройти радионуклидную терапию пациенты могут только в крупных центрах. Среди них:
- Центр ядерной медицины в Красноярске;
- филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» в Обнинске;
- ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» в Москве;
- Российский научный центр рентгенорадиологии в Москве;
- Московский международный онкологический центр и другие.
Дело в том, что при радионуклидной терапии используют открытые источники излучения. А они требуют серьёзных мер по защите от радиации, которые есть не во всех клиниках.
Радиохирургия
Этот метод сложно назвать хирургической операцией в привычном смысле. Радиохирургию иногда называют одним из направлений лучевой терапии: на поражённый участок точно так же воздействуют с помощью излучения. Но если лучевая терапия проводится курсами, то при радиохирургии воздействие однократное. Оно настолько мощное, что порой опухоль можно устранить полностью за одну процедуру.
Чтобы добиться настолько мощного и при этом точного потока частиц, могут использовать разные источники излучения:
- изотопы, подобранные так, чтобы обеспечить точную дозу, и приборы, которые направляют их излучение в нужную точку;
- линейные ускорители, создающие рентгеновское или электронное ионизирующее излучение;
- протонные ускорители — приборы, которые создают излучение за счёт ускорения протонов. Это могут быть циклотроны, синхротроны и другие аппараты. Протонная терапия отличается от других видов: частицы более тяжёлые и после разгона постепенно тормозят. Чем медленнее они движутся, тем больше влияние излучения. А задача ускорителя — разогнать их так, чтобы они затормозили именно в зоне роста опухоли.

Радиохирургические методы используют, если опухоль сложно или невозможно вырезать с помощью обычной операции. Например, если речь идёт о новообразованиях в головном мозге или других участках, куда тяжело получить хирургический доступ.
Аппаратов для радиохирургии существует немало, но самых известных два.
Гамма-нож. Первый прототип этого прибора изобрели ещё в 60-х годах XX века. Он точечно облучал опухоль мощной дозой радиации с помощью стереотаксической рамы.

Конечно, прибор из 60-х был только первой ступенью развития метода. Современные аппараты на его основе куда точнее классического гамма-ножа: они надёжнее фиксируют голову пациента и точнее определяют мишень. Увеличились и возможности самой установки: можно регулировать интенсивность воздействия на разные зоны опухоли или автоматически рассчитывать глубину проникновения луча.

Кибернож. Вершиной автоматизации радиохирургии стал кибернож — установка с линейным ускорителем, подключённым к промышленному роботу. Этот аппарат используется для высокоточной радиохирургии:
- с помощью рентгеноскопии кибернож в реальном времени сканирует поражённую область, определяет положение и размер опухоли;
- робот-манипулятор перемещается вокруг пациента и направляет поток частиц в нужную зону;
- при необходимости робот меняет интенсивность и глубину излучения.

Кроме того, его можно использовать не только при опухолях головного мозга. Например, аппарат применяют при лечении рака спинного мозга, а также поджелудочной железы, лёгких и других органов.
Радиохирургия в России
Данные о том, сколько в России видов установок, разнятся. По данным 2020 года, в стране насчитывалось 15 аппаратов для стереотаксической радиохирургии, из них 9 киберножей и 6 гамма-ножей. Аппаратов для протонной терапии в России, по данным 2019 года, всего 4, и 2 из них — экспериментальные. Но таких аппаратов в принципе очень мало — несколько десятков на весь мир. Это связано с их высокой сложностью, огромными размерами и дороговизной.
Что ещё используют, чтобы лечить атомом
Учёные и врачи по всему миру каждый год делают ядерную медицину всё точнее и безопаснее. И помогают им в этом не только сами атомные технологии, но и достижения кибернетики. Вот какие направления для развития мы видим сейчас:
- автоматизация — автоматический расчёт дозировки при лучевой терапии и трекинг расположения опухоли уже используются в тех же киберножах. Можно развивать эти методы и дальше, чтобы максимально повысить точность воздействия и исключить человеческий фактор;
- искусственный интеллект — использование нейросетей пока ограничивается диагностикой. Например, Институт ядерной медицины использует ИИ для оценки результатов лучевых исследований. Но в будущем, возможно, сфера применения технологий расширится, и искусственный интеллект будет полноценно помогать с лечением — скажем, рассчитывать дозировки и длительность терапии;
- расширение сферы использования — ядерную медицину можно применять не только для лечения рака. Например, уже сейчас с помощью изотопов успешно устраняют сосудистые мальформации в мозгу и предотвращают стеноз артерий. Возможно, накопленный опыт со временем позволит использовать атомные технологии для лечения многих других болезней.
Конечно, у использования ядерной медицины есть свои ограничения. Но она спасает жизни уже сейчас — и продолжит спасать в будущем. Так что радиоактивное излучение способно принести не только вред, но и пользу. И пользу — куда чаще.