Что такое ядерная медицина, кто это придумал и как она работает?
Когда мы думаем об атомной отрасли, на ум обычно приходят реакторы и электростанции (а ещё оружие – но за 80 лет жизни отечественная атомная отрасль стала гораздо большим, чем только это). Но атом – это не только энергия. Вообще 26% облучения население России получает от естественных источников в природе, ещё 43% - от техногенных (все тех же природных радиоактивных веществ в стройматериалах, бетоне и стенах, а также от угольных ТЭЦ). Оставшиеся 31% - это медицинские источники, в основном флюорография и другие рентгены, а также ядерная медицина. Именно она позволяет ставить диагнозы раньше, чем болезнь проявится, и лечить опухоли максимально точно. Потому что атом – это ещё и здоровье.
Что это такое?
Ионизирующее излучение в медицине известно всем: именно с его помощью нам делают рентген и флюорографию. Но под «ядерной медициной» подразумевают другое: это область, в которой радиоактивные изотопы вводятся внутрь организма пациента для диагностики и лечения болезней – этакая «радиология изнутри тела». Главное отличие диагностики и терапии – в количестве используемых радиоизотопов и виде испускаемого ими излучения.
При диагностике в организм пациента вводят специальные вещества (радиофармпрепараты) с радиоактивными «метками», они подсвечивают внутренние органы, показывая, как они работают, а не просто как выглядят. Это позволяет врачам видеть процессы, невидимые обычному рентгену: как орган «дышит», как движется кровь, есть ли злокачественные изменения. Благодаря таким методам можно выявить болезнь очень рано – когда ещё нет боли, но уже есть нарушения на клеточном уровне.
При терапии в организм вводят уже не просто «метки», но лекарство: радиофармпрепарат помещают внутрь опухоли, и он её уничтожает – так лечат рак.
Впрочем, сейчас понятие ядерной медицины расширилось – её направлениями считают и лучевую терапию, и КТ, и многое другое.
Кто и когда это придумал?
Назвать одно имя и одну дату невозможно. О том, что радиация может лечить, учёные подумали практически в момент открытия радиоактивного излучения. Собственно, одними из первых были Пьер и Мария Кюри, разделившие с Антуаном Анри Беккерелем Нобелевскую премию за открытие радиоактивности в 1903 году. У супругов работал ассистент, у которого на руке было непонятное образование, но после работы с радием оно исчезло. Учёные это заметили, и в 1901 году Пьер Кюри навёл своего друга, врача Анри Данло на мысль о брахитерапии.
Уже в 1903 году приложением радиоактивных элементов пробовали вылечить кожную опухоль – в России, в московском Институте имени Морозова. Это была первая в нашей стране онкологическая клиника с радиологическим отделением. А в 1911 году два парижских врача ввели радий в предстательную железу пациента – это был первый зарегистрированный в истории случай применения брахитерапии.
Правда, тогда же случилось «головокружение от успехов»: радиацию стали рекламировать как панацею – средство от всех болезней. Например, в статье в журнале American Journal of Clinical Medicine писали, что «радиоактивность предотвращает умопомешательство, пробуждает благородные чувства, отодвигает старость и даёт прекрасную, энергичную, радостную жизнь». А на рынке появились весьма экзотические товары: зубная паста и кремы для лица с радием, а в 1920–30‑е годы были популярны ревигаторы – кувшины для воды, покрытые изнутри глиной с высоким содержанием урана… Увы, но были и жертвы (что не удивительно) – однако длилось это безумие недолго, об опасности подобных продуктов скоро стало ясно, и развитие собственно ядерной медицины это не остановило.
Методику использования радиоактивных изотопов для изучения внутренних процессов организма придумал венгерский химик Дьёрдь де Хевеши в середине 1920-х: он поливал растения солями свинца с радиоактивной меткой и так проследил их движение от корней к листьям. В 1923 году вышла его статья «Поглощение и транслокация свинца растениями», которая открыла новую страницу в биологии и медицине. В 1943 году де Хевеши получил Нобелевскую премию по химии за разработку принципа использования меченых атомов в изучении химических процессов.
Ещё один «отец ядерной медицины» - американский физик Джон Лоуренс, который попробовал с помощью радиоактивного фосфора лечить лейкемию. Тогда же впервые искусственно создали технеций-99, самый популярный изотоп для диагностики. А в Великобритании профессор радиотерапии Дэвид Смитерс применил йод-131 для лечения рака щитовидной железы у двадцатилетней пациентки – и вылечил, она прожила ещё как минимум 40 лет.
Ранний диагноз
Первым диагностическим методом стала сцинтиграфия, дающая двумерную картину. Это как рентген, только аппарат (его называют гамма-камера) не просто просвечивает тело, а считывает сигналы радиофармпрепарата. По сей день с её помощью подтверждают наличие опухоли и её примерное положение.
Первую гамма-камеру собрал в 1957 году Джордж Ангер, учёный Калифорнийского университета – сейчас её называют «камера Ангера». В СССР гамма-камеры появились в 1970-х годах – на них врачи смотрели, как опухоль уменьшается под воздействием терапии. Пациенты проходили сцинтиграфию до и после лечения, и врачи наблюдали в режиме «до-после», корректировали курс. А в 1976 году первый на Урале гамма-томограф был установлен в Свердловске в онкодиспансере, и врачи начали применять сцинтиграфию для диагностики костных метастаз и заболеваний щитовидной железы.
Следующий этап – трёхмерный скан, который делают при помощи ПЭТ. Сегодня один из важнейших инструментов в ядерной медицине – ПЭТ КТ, совмещающий сразу два метода: позитронно-эмиссионную томографию, когда радионуклид вводится внутрь пациента, и компьютерную, когда тело «просвечивают» с помощью излучения. Вообще томограф произошёл от рентгена: в 1960‑е британский инженер Годфри Хаунсфилд и американский физик Аллан Кормак делали множество рентгеновских снимков человеческого тела под разными углами и объединяли картинки с помощью компьютера в трёхмерную модель. Первый медицинский компьютерный томограф собрали в больнице Аткинсона Морли в Лондоне в 1972 году, а в 1979‑м Кормак и Хаунсфилд получили Нобелевскую премию за разработку компьютерной томографии.
ПЭТ КТ работает так: радионуклид вводят внутрь пациента (чаще всего человек просто пьёт воду, в которой растворён препарат), а томограф «ловит» его излучение. Препараты специально «настраивают», чтобы они накапливались в определённых тканях, и можно было найти именно то, что нужно. Так, например, находят рак: опухоли – «сладкоежки», они «любят» и притягивают глюкозу, поэтому радиофармпрепараты для обнаружения рака делают на её основе. Сейчас на базе Свердловского областного онкологического диспансера работает центр ядерной медицины, где доступны и ПЭТ КТ, и сцинтиграфия.
Есть тут и нюанс: лучевая нагрузка при ПЭТ КТ максимальна среди всех ядерных диагностических методик. Важно соблюдать баланс между пользой и вредом: если есть альтернативные методы, вроде УЗИ, лучше использовать именно их. Но опухоль мозга, например, иначе, чем на ПЭТ КТ, можно не увидеть.
Точечное лечение
Это как раз когда изотоп «лечит»: препарат накапливается в опухолевых клетках и разрушает их изнутри, минимально затрагивая здоровые ткани. Эффективнее всего это работает в кардиологии, неврологии и онкологии.
Брахитерапия, один из первых методов ядерной медицины, широко применяется и сегодня. И используют этот метод не только при онкологических заболеваниях, но и при полицитемии, гемофилии и заболеваниях суставов.
Очень на неё похож другой метод – радиойодтерапия, только здесь радионуклид – в этом случае йод-131 – вводят в кровоток, и он накапливается в опухолевых клетках. Йод-131 помогает при заболеваниях щитовидной железы, уничтожая клетки с аномальным ростом. Радиойодтерапию применяли в московских клиниках уже в 1960-е годы.
Ещё метод – кибернож и гамма-нож. В этом случае на «больное место» - например, на опухоль – направляют несколько пучков гамма-лучей. Каждый отдельный луч безопасен, но когда они все фокусируются в одной точке, то могут опухоль уничтожить. Гамма-нож изобрели в 60-х годах в Швеции, его используют для радиохирургии головного мозга и других неподвижных органов. Кибернож был создан в США в 1990-х, его применяют для движущихся органов – например, лёгких.
Третий метод – радиоиммунотерапия. Принцип чем-то похож на то, как «настраивают» препараты для ПЭТ КТ: пациенту внутривенно вводят антитела, которые умеют распознавать раковые клетки и связываться с их поверхностью. Только в этом случае к ним присоединён радиофармпрепарат (например технеций-99), который работает внутри человека как миниатюрная лучевая установка и прицельно уничтожает клетки опухоли.
Конечно, очень многое зависит от радиофармпрепаратов, которые применяют врачи – их исследования и разработка, производство нужных изотопов, а затем радиофармпрепаратов – огромный пласт в атомной отрасли и России, и всего мира. И, Заречный, гордимся: производят изотопы и прямо у нас. В реакторе ИРМ умеют получать иридий‑192, лютеций‑177, цезий‑131 и тербий-161 – их все используют для лечения разных онкологических заболеваний.
Безопасно ли это?
Современные протоколы безопасности в ядерной медицине рассчитаны так, чтобы пациент получал как можно меньшую дозу, достаточную для диагноза или терапии. При этом риск для окружающих – практически нулевой, а после исследования большая часть препарата выводится из организма естественными путями. При серьёзных заболеваниях в вопросе баланса между пользой и вредом побеждает польза.
А вот радоновые ванны могут быть опасны, если рассчитывать с их помощью вылечиться – потому что они не лечат. Сами по себе они, конечно, безвредны. Но ни одного клинического исследования, которое доказывало бы, что они что-то лечат, нет. С точки зрения доказательной медицины это плацебо.
Что дальше?
Развивается, конечно, инфраструктура ядерной медицины – от производства оборудования и радиофармпрепаратов до создания медицинских центров. Но мы сейчас – не про инфраструктуру, а про науку.
«Горячая» тема в ядерной медицине – это тераностика, сочетающая сразу и диагностику, и терапию с использованием одних и тех же радиофармпрепаратов. Собственно, слово «тераностика» и составлено из этих двух слов.
Развивается «таргетная терапия» рака. Её принцип использует радиоиммунотерапия: изотопы в опухоль доставляют специальные молекулы-носители.
А в 2022 году Нобелевскую премию получили учёные из Дании и США Каролин Бертоцци, Мортен Мелдал и Барри Шарплесс за развитие биоортогональной и клик-химии – метода мгновенного получения нужных химических веществ путём соединения микроэлементов. По сути, это двухфазная радиотерапия: сначала в организм вводят вещество, которое постепенно оседает в клетках нужной ткани, а потом – радионуклиды, которые мгновенно связываются с клетками первого вещества и оказывают терапевтическое воздействие – уничтожают опухоль. Излечение происходит буквально в один клик! А промахнуться и ударить по здоровой клетке в этом случае практически невозможно.
Ядерная медицина – это удивительное пересечение атомной науки и здравоохранения. Ещё Игорь Курчатов говорил, что «атом должен быть рабочим, а не солдатом» - а в итоге он стал ещё и врачом. Это ли не чудо? Впрочем, вы заметили, сколько в этой истории Нобелевских лауреатов? Думается, потому, что лечить – это, пожалуй, одно из самых благородных дел, которому хочется посвятить свой талант. Так атом научили дарить не только свет и энергию, но и жизнь.
Алиса Мучник, по данным открытых источников
Отзывы
Мы в Телеграм