Какое сопутствующее слово в первую очередь вспоминается по ассоциации к слову «ядерная»? Кто-то назовет слово «энергетика», кто-то — «бомба». А MedAboutMe предлагает поговорить об ядерной медицине — одном из наиболее перспективных направлений развития медицинской науки и практики.
Как все начиналось
Сегодня трудно в это поверить, но первые попытки лечения с помощью радионуклидов были предприняты более века назад, в 1901 году, когда два французских физика предложили попробовать лечить кожный туберкулез с помощью радиоактивного радия (простите за тавтологию). Через два года один из изобретателей телефона, А. Белл, предположил, что радий может быть использован и для лечения рака.
Еще через 10 лет, в 1913 году, венгерским ученым, химиком Д. Хевеши был предложен в качестве диагностического средства метод меченых атомов. За это, кстати, через три десятка лет Хевеши получил Нобелевскую премию в области химии.
Первое лекарство на радионуклидной основе было приготовлено в 1941 году американским ученым С. Герцем.
Через 10 лет появляется первый сканер для радионуклидной диагностики, его создала команда под руководством Б. Кассена. Через два года после этого в лаборатории Гордона Броунелла создается прототип позитронно-эмиссионного (ПЭТ) сканера. В 1959 году в Пенсильвании начинает испытываться прототип однофотонного эмиссионного аппарата для компьютерной томографии, в 1961 году появляется ПЭТ-томограф, родоначальник большинства современных компьютерных томографов.
Годом раньше появляется работа Розалин Ялоу и Соломона Берсона, в которой описывается метод радиоиммунного анализа, давшего начало целому направлению диагностики In vitro, то есть вне организма, в пробирке.
Первая попытка лечения опухоли направленным пучком альфа-частиц была предпринята в 1952 году в США.
Какие вещества применяются?
В самом начале применялся только радий, но уже через несколько десятков лет ученые начали производство различных радиоактивных изотопов специально для биологии и медицины. Для производства использовался циклотрон, первый из которых был создан в 1929 году Э. Лоуренсом.
В СССР специальная Радиационная лаборатория была создана в 1946 году, сразу после окончания Великой Отечественной войны, руководил ею Г. М. Франк. Вскоре это научное учреждение было преобразовано в Институт биофизики при Академии медицинских наук СССР. И с тех пор именно там разрабатываются и производятся радиофармакологические препараты для нужд медицины и науки.
Кстати, в современном мире Россия является одним из ведущих производителей и поставщиков медицинских радиоизотопов на мировом рынке. Основными критериями при выборе наиболее подходящего радиоизотопа являются не только низкая радиотоксичность, но также период полураспада и подходящее по типу излучение.
В настоящее время в медицине применяются изотопы йода, фосфора, углерода, таллия, технеция, фтора, иттрия, самария, стронция и другие.
По статистике, более половины всех производимых изотопов, 51%, используются в медицине.
Более 90% изотопов, вырабатываемых в России, экспортируется за рубеж, так как не находит применения внутри страны из-за недостаточного развития ядерной медицины. Однако, в последнее время приняты государственные программы развития ядерной медицины, что позволяет надеяться на улучшение ситуации. В частности, в 2021 году в Подмосковье начал работу Институт ядерной медицины, в котором пациентам предлагается полный спектр услуг по диагностике и терапии, в учреждении имеется и собственный комплекс, производящий в необходимом количестве радиологические фармпрепараты.
Применение радионуклидов в медицине
В терапии применяется метод брахитерапии, при котором после введения радиоактивного препарата его частицы уничтожают больные клетки в пораженных тканях. Этот метод может быть использован, помимо онкологии, в лечении заболеваний суставов, гемофилии и других заболеваний.
Лучевую терапию иногда включают в ядерную медицину, но часто выделяют ее в отдельное направление. Однако, несмотря на это, во многих клиниках два этих направления объединяются в одном подразделении. К методам лучевой терапии относят гамма- или кибер-нож, протонную и нейтрон-захватную терапию.
Гамма-нож является высокоэффективной системой радиохирургии, при котором поток излучения направляется на определенную область с высокой точностью. Применяется для лечения опухолей различных частей тела — головного мозга, простаты, печени, позвоночника и т. д.
Одной из важнейших сфер применения радионуклидов является диагностика, в том числе — диагностическая визуализация, особенно важная при выявлении сердечно-сосудистых заболеваний, рака, различных нейродегеренативных расстройств, диабета и других патологий. Получение точной и наглядной информации позволяет врачу подбирать тактику лечения, максимально учитывая индивидуальные особенности в каждом сложном случае.
В частности, в онкологии с применением позитронно-эмиссионной томографии удается выявлять опухолевые очаги, недоступные для обнаружения другими методами. Это связано со способностью раковых клеток накапливать радионуклиды, вводимые пациенту для проведения диагностических процедур. ПЭТ/КТ метод позволяет также наблюдать за результатами лечения в динамике, и корректировать терапию в зависимости от результата.
Особенно хорошо ПЭТ/КТ проявляет себя в терапии лимфом, опухолей в области шеи и головы, рака легкого, желудка и пищевода, рака шейки матки, яичников и молочных желез у женщин, предстательной железы у мужчин, а также меланомы и нейроэндокринных опухолей.
Использование ПЭТ-сканеров позволяет исследовать метаболизм опухоли для определения индивидуального биологического профиля новообразования, и выбора оптимальной терапии.
Ведутся также работы по применению ядерной медицины в неврологии, в частности — в эпилептологии. ПЭТ-индикаторы могут помочь идентифицировать эпилептогенные очаги.
Одним из наиболее высокоэффективных диагностических инструментов является сканирование костей с применением радионуклидов. Это позволяет диагностировать различные заболевания, включая метастазы при раке, инфекции и другие повреждения костей.
Для терапии в онкологии применяется контактная и дистанционная лучевая терапия. В первом случае на опухоль оказывается прицельное дистанционное воздействие пучком излучения, что позволяет максимально уменьшить ущерб, наносимый здоровым тканям. При контактной лучевой терапии микроисточники излучения вводят в организм пациента в составе радиофармацевтических препаратов. Попадая в опухоль или метастазы, радионуклиды убивают излучением раковые клетки, что приводит к уменьшению очага.
Отечественная корпорация «Росатом» разрабатывает и внедряет новые ядерные технологии для лечения онкологических заболеваний, в том числе для контактной лучевой терапии. Проект по производству изотопа йода-125 для внутритканевой лучевой терапии успешно осуществляется в НИИ атомных реакторов в Димитровграде. Здесь же производится еще один источник нейтронов для лучевой терапии: редчайший изотоп калифорний 252. Помимо димитровградского НИИАР, его выпускает только один исследовательский центр, это самый дорогой из существующих источников нейтронов медицинского применения.
Помимо этого, предприятиями «Росатома» производится более 20 видов радионуклидов для применения в медицине, а также медицинское и промышленное оборудование.
Ядерная медицина в педиатрии
В педиатрии ядерная медицина применяется в нефроурологии для диагностики инфекций мочевыводящих путей, гидронефроза, врожденных почечных аномалий. В детской онкологии, в частности, в лечении нейробластных опухолей, ключевую роль играет применение радиофармпрепаратов на основе изотопов йода.
При выявлении причин боли в костях проводится сцинтиграфия костей у детей и подростков, и диагностическая визуализация с применением методов ядерной медицины оказывается наиболее точным методом, а иногда — единственным, дающим результат.
У младенцев с врожденным гипотиреозом сцинтиграфия щитовидной железы позволяет выявить участки эктопически функционирующей ткани.
Разрабатываются также методы диагностики с применением радионуклидов при нарушении моторики кишечника у детей, однако до сих пор не утверждены стандартные протоколы проведения подобных исследований.
Ядерная медицина появилась не так давно, но ее значение трудно переоценить как в диагностике различных заболеваний, так и в лечении. За два десятилетия 21 века ее возможности существенно расширились благодаря работе исследователей. В настоящее время ядерная медицина применяется в самых разных областях медицины, наиболее востребована в онкологии, кардиологии, неврологии и нейрохирургии. Помимо этого, методы ядерной медицины находят применение в травматологии, гепатологии, урологии и нефрологии, иммунологии, пульмонологии, педиатрии, эндокринологии, аллергологии и гематологии.
Полагаю, не будет ошибкой предположить дальнейшее развитие этой отрасли медицинской науки. Тем, кто только выбирает, в какой области медицины искать свой путь, стоит обратить на ядерную медицину самое пристальное внимание.
