Атомные технологии ассоциируются со здравоохранением не в первую очередь, при этом их используют в онкологии, кардиологии, эндокринологии, пульмонологии и многих других областях. В статье расскажем, как атом помогает врачам диагностировать и лечить болезни и какие приборы для этого разрабатывают российские учёные.
Как работает ядерная медицина?
Врачи вводят в организм пациента в небольших и безопасных дозах радиофармацевтические препараты. Это химические соединения, которые содержат радиоактивный материал. Они используются для диагностики и лечения заболеваний — например, помогают не только находить опухоль в любых органах человека, но и следить за всем, что с ней происходит. Здоровые клетки организма на радиофармацевтические препараты никак не реагируют.
Главное отличие от привычных способов диагностики — более высокая точность исследования.
Также ядерная медицина использует методы лучевой и протонной терапии, о них мы подробнее расскажем дальше.
Получается, компьютерная томография менее эффективна для диагностики?
Не совсем так. Методы ядерной медицины позволяют наблюдать физиологию — то, как в органах человека протекают те или иные процессы. При компьютерной томографии (КТ) видна только анатомия — то есть форма и размер изучаемого объекта. Как правило, врачи комбинируют оба способа диагностики. Например, сочетают с КТ позитронно-эмиссионную томографию — о ней и других методах ядерной медицины расскажем дальше.
Какие методы диагностики есть у ядерной медицины?
Их четыре. Коротко расскажем, чем они различаются.
1. Сцинтиграфия. С её помощью получают двухмерную модель того, как радиофармпрепарат распределился в организме. Специальный прибор — гамма-камера — делает снимок органов, накопивших препарат. Так выявляют онкологические процессы, изменения в тканях, а также переломы и трещины, которые не видны на обычных рентгеновских снимках. Но это не самый информативный из способов диагностики.
2. ОФЭКТ. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография — это как сцинтиграфия, только трёхмерная: гамма-камера поворачивается вокруг пациента. Так диагностируют болезни, связанные с обменом веществ, онкологические заболевания и другие изменения в работе организма.
3. ПЭТ. Позитронная эмиссионная томография похожа на ОФЭКТ, разница — в используемых радионуклидах. ПЭТ надёжно диагностирует рак даже на ранних стадиях, также её используют после курса лечения для контроля воспалительных процессов.
4. In vitro. В отличие от трёх предыдущих методов, личное присутствие пациента здесь не требуется. Образцы тканей его организма или кровь помещают в пробирку с радиоактивными изотопами, отмеченными биологическими молекулами. Так можно определить количество гормонов, ферментов или белков.
С диагностикой разобрались. А как достижения ядерной медицины используют в терапии?
Таких способов больше пяти, но мы расскажем об основных — наиболее часто используемых и перспективных.
1. Радионуклидная терапия. В этом случае радиофармпрепараты вводят в организм пациента внутривенно или перорально. Они накапливаются в патологических тканях и уничтожают их, при этом здоровые клетки в организме практически не страдают. Радионуклидной терапией лечат рак и другие болезни, например воспаления в суставах.
2. Контактная, она же брахитерапия. Радионуклиды размещают в аппликаторе и прикладывают к коже. Ещё их можно подвести к очагу опухоли через внутренние органы, имеющие полостное строение, или внутритканево через катетеры. Брахитерапию используют для лечения шейки матки, предстательной железы, пищевода, прямой кишки, а также глаз.
3. Дистанционная лучевая терапия. Её проводят при помощи кобальтовой установки, направляющей гамма-лучи, или линейного ускорителя, производящего рентгеновское излучение или электроны высокой энергии. Источник находится на расстоянии от 80 до 150 см от пациента. Для глубоко лежащих опухолей лучи направляют под несколькими углами.
4. Протонная терапия. Работает по тому же принципу, что дистанционная лучевая, но более эффективна из-за характера распределения дозы. При торможении в биологических тканях протоны теряют очень мало энергии. Максимальный её выброс приходится на последние миллиметры, то есть пучок лучей воздействует строго на опухоль, никак не задевая соседние ткани.
5. Нейтронзахватная терапия. В организм пациента вводят изотоп бор‑10. Элемент в большом количестве накапливается в опухоли, которую затем облучают потоком нейтронов. После облучения происходит реакция: бор-10 взаимодействует с нейтронами, при этом выделяется большой объём энергии, из бора образуется альфа-частицы и литий. Частицы «взрывают» клетки опухоли, а здоровые ткани остаются невредимыми.
Чего российские учёные уже достигли в ядерной медицине и над чем работают?
Установки для терапии с использованием радиофармпрепаратов выпускает Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации. Специалисты создали линейный ускоритель «Оникс», чтобы лечить пациентов с помощью лучевой терапии в радиологических отделениях любых онкоучреждений. По подсчётам компании «Русатом Хэлскеа», потребности всех пациентов в России могут обеспечить 485 таких аппаратов. Пока их не хватает — по данным Росстата, в 2021 году работали 262 устройства, 71 из которых был старше десяти лет (такие аппараты пора менять).
Вторая действующая разработка института — аппарат контактной лучевой терапии «Брахиум», которым можно лечить онкологические заболевания органов малого таза, молочной железы, пищевода, носоглотки и полости рта. Дефицит таких аппаратов меньше, чем у «Оникса», — 32 единицы (работают 148 устройств при потребности в 180).
Ещё одно устройство — комплекс дистанционной лучевой терапии «Торус» — пока лишь разрабатывают. Модель создают по принципу аппаратов компьютерной томографии с туннельным рабочим пространством. Она будет компактнее аналогов.
Кроме устройств, в России создают новые центры радионуклидной терапии — в дополнение к десяткам уже действующих. Два из них откроются в Уфе и в Липецке в 2024 году и будут оказывать три тысячи медицинских услуг ежегодно жителям ближайших регионов. А в Обнинске Калужской области строят завод по производству радиофармпрепаратов. К 2025 году на 21 технологической линии будут выпускать продукты на основе йода-131, самария-153 и молибдена-99, лютеция-177, актиния-225, радия-223 и других изотопов.
Ядерная медицина в пяти коротких фактах
1. Ядерная медицина использует радиофармацевтические препараты. Их вводят в организм пациента в небольших дозах. Это безопасно.
2. Методы ядерной медицины позволяют как диагностировать болезни, так и лечить.
3. Ядерная медицина может лечить болезни любых внутренних органов человека.
4. Диагностику методами ядерной медицины и другими способами можно совмещать — более того, врачи зачастую так и делают.
5. Российские учёные разрабатывают установки для лечения радиофармпрепаратами, методами лучевой и протонной терапии — этим, в частности, занимается Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации.
