ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА В МЕДИЦИНЕ

 

Вот уже несколько десятков лет ядерная энергия служит человечеству. Но именно в медицине ядерные технологии нашли своё наиболее мирное применение.

 Ядерная медицина — раздел клинической медицины, который занимается применением радионуклидных фармацевтических препаратов
в диагностике и лечении. Она связана с использованием радионуклидов
в медицине для диагностики, определения стадии заболевания, терапии
и мониторинга реакции на процесс заболевания. Ядерная медицина позволяет исследовать практически все системы органов человека и находит применение в неврологии, кардиологии, онкологии, эндокринологии, пульмонологии
и других сферах. Ядерные технологии позволяют врачам максимально точно видеть изменения в теле человека, в костях, органах и тканях, а затем меткими снайперскими выстрелами уничтожать опасные клетки внутри организма. Такая терапия существует на стыке физики, химии и клинической медицины. Она основана на диагностике и лечении с помощью радиоактивных изотопов.

К стандартным и широко известным методам диагностики сегодня можно отнести рентгеновскую компьютерную томографию (КТ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ), каждый из этих методов имеет свою нишу приложения.

 С помощью КТ регистрируют степень поглощения рентгеновского излучения биологическими тканями, которая зависит от плотности среды. Эти изображения имеют высокую контрастность в случае соседства сред с существенно различающейся плотностью, например, «мягкие ткани — кости», из-за чего КТ наиболее широко используется для диагностики травм и болезней костей и оценки состояния легких. А с использованием контрастных веществ КТ применяют и для исследования кровеносных сосудов, в том числе для выявления инсульта.

Метод МРТ основан на явлении ядерного магнитного резонанса.  
С его помощью получают изображение пространственного распределения протонов (ядер атомов водорода, входящих в состав молекулы H2O), которое наиболее контрастно для мягких тканей с различным                                                                                      мозга, диагностики опухолей, заболеваний нервной системы.

 

Обычно в ядерной медицине выделяют три основных направления:

  • радионуклидную диагностику (например, позитронноэмиссионную томографию). Она позволяет с использованием ядернофизических методов и РФП (соединения, содержащие радиоизотопы, то есть нестабильные формы химического элемента, которые испускают излучение), способных накапливаться в определенных структурах организма, выявить структурнофункциональные изменения, получить информацию о состоянии тканей, органов и систем;
  • лучевую терапию. Это дистанционное или контактное использование различных видов излучения для лечения опухолей и некоторых других заболеваний;
  • радионуклидную терапию. При этом методе пациенту вводится РФП (радиофармпрепарат), который целенаправленно накапливается в патологическом очаге (любую молекулу, принимающую участие
    в жизнедеятельности организма, можно пометить радионуклидом, именно это и называют радиофармпрепаратом). Его излучение разрушает поврежденную ткань.

Для медицинских целей выбирают изотопы с низкой радиотоксичностью, подходящим типом радиоактивного излучения, энергией и периодом полураспада — от нескольких минут до нескольких часов и дней. Даже при малых дозах радиации нужно, чтобы изотопы наносили минимальный урон здоровью и быстро распадались в организме.

При радионуклидной диагностике регистрируется энергия, излучаемая при распаде радиоизотопов. На этой базе строится трехмерное изображение, которое показывает распределение РФП в организме. Основными современными методами такой диагностики являются ОФЭКТ  (однофотонная эмиссионная компьютерная томография) и ПЭТ (позитронная эмиссионная томография). Радиофармацевтический лекарственный препарат (РФП) — лекарственный препарат, который в готовой для использования форме содержит один или несколько радиоактивных изотопов, пригодных для диагностического и/или терапевтического применения. РФП для диагностики состоит из рабочего вещества (особое соединение, которое участвует в естественных метаболических процессах в организме) и присоединенной к нему радиоактивной «метки». Для ПЭТ ­диагностики в качестве «метки» служат изотопы, испускающие позитроны (античастица электрона), для ОФЭКТ ­диагностики — изотопы, которые при распаде испускают гамма-квант (фотон). Для ПЭТ используют фтор­18, кислород­15, углерод­11, галлий­68 и другие изотопы, распадающиеся на стабильные изотопы.

Лучевая терапия традиционно считается одним из наиболее эффективных методов воздействия на опухоль. При ней под воздействием потока частиц разрушается ДНК злокачественных клеток, что препятствует их делению. Активные быстро делящиеся раковые клетки больше подвержены ионизации и быстрее погибают при облучении. ДНК раковой клетки также нарушается опосредованно во время лучевой терапии — за счет радиолиза воды и изменений цитоплазмы клетки, не совместимых с ее жизнедеятельностью. Воздействие при лучевой терапии может идти дистанционно (поток частиц проходит к опухоли через здоровые ткани) или контактно (т. н. брахитерапия, когда к патологическому органу непосредственно подводится микроисточник с радиоактивным изотопом в виде капсулы, иглы или микросферы). Современные методики брахитерапии с использованием методов визуализации и компьютерных технологий позволяют повысить точность планирования, улучшить локальный контроль.

Радионуклидная терапия — селективная доставка дозы ионизирующего излучения к органу мишени. Она использует молекулы носители радиоактивных изотопов с высоким сродством к антигенам на поверхности опухолевых клеток. В отличие от лучевой терапии этот метод относят к системным, который вызывает меньшее число повреждений нормальных тканей. В последние годы активное развитие получило направление «тераностики» (терапия плюс диагностика). Основная идея — получение диагностического и терапевтического РФП на основе одного целевого соединения, которое мечено различными изотопами, предназначенными для диагностики или терапии.

 

Сегодня ядерная медицина активно развивается — больше половины вырабатываемых в мире радиоизотопов используются именно в области здравоохранения. В России сейчас производят радиофрампрепараты для диагностики и терапии заболеваний щитовидной железы, сердечно-сосудистой и мочеполовой систем, желудочно-кишечного тракта.