Инновационные проекты в ядерной медицине

По данным ООН, каждая пятая смерть на планете происходит вследствие заболевания той или иной разновидностью рака. Существует несколько способов борьбы с этим страшным заболеванием, начиная с известного веками хирургического вмешательства. Но наиболее действенный и щадящий пациента метод лечения – лучевая терапия. Вместо скальпеля хирурга в руках медиков излучатели гамма–квантов или пучки электронов из ускорителей, а в последние годы – пучки ускоренных протонов, либо более тяжелых заряженных частиц- ионов.

В целом эффективность лучевой терапии оценивается за рубежом на уровне 60%, в России – ниже 40%. Во многом это связано с тем, что в наиболее развитых странах лучевая терапия применяется в большинстве случаев назначения лечения, в России статистика значительно хуже. Причина проста: на всю страну у нас насчитывается менее полутора сотен отделений лучевой терапии, причем вместо принятого в мире соотношения количества излучателей (рентгеновских и кобальтовых пушек) к количеству более безопасных ускорителей заряженных частиц 1:7 у нас обескураживающие 2:1. Если в мире работают уже около 10 тысяч специализированных центров на электронных ускорителях (более половины – в США), у нас выпущены лишь единичные экземпляры собственного производства. В общем, отставание налицо.

А почему повсеместно растет интерес к созданию более совершенных центров протонной и ионной терапии, почему научный прогресс в этом направлении зачастую становится «последней надеждой» людей, страдающих этой болезнью?

Дело в том, что при облучении с помощью рентгеновских и электронных излучателей вместе с очагом заболевания практически сопоставимые дозовые нагрузки получают и окружающие здоровые ткани. Это не позволяет лечить опухоли, находящиеся в непосредственной близости от жизненно важных органов. Выход был найден в середине 20 века благодаря развитию ускорительной техники.

Было установлено, что при переходе на облучение ускоренными пучками более тяжелых, чем электроны, частиц – протонов и ионов – можно не только изменить к лучшему распределение дозы, но и увеличить повреждающий клетки опухолей эффект. Физика процесса такова, что в этом случае максимум энергии попавшего в биоткань пучка достигается в конце пробега («пик Брэгга» - по имени первооткрывателя). А поскольку ускоритель позволяет менять энергию пучка, можно создавать максимум облучения как раз в очаге заболевания и тем самым подавлять или даже совершенно уничтожать способность злокачественных клеток к размножению и росту. Этим и объясняются преимущества такой терапии, её активное внедрение в практику здравоохранения.

Именно поэтому к данному времени в мире насчитывается более 20 центров протонной лучевой терапии на «привлеченных» из экспериментальной физики
ускорителях и более 10 – на специально созданных «медицинских ускорителях». Статистика пока невелика - за все время в мире пролечено около 50 тыс. пациентов. При этом около 12% из этого числа – в трех отечественных радиологических центрах, все они были созданы еще в 60-х-70-х годах на базе «физических» ускорителей в Москве (ИТЭФ), Дубне и в Гатчине (близ Санкт-Петербурга – именно его имел в виду президент на пресс-конференции). При этом надо заметить, что большинство из отечественных пациентов получили лечение в «советский» период, а затем отечественная лучевая терапия пошла на спад. И ускорители стали работать меньше, и еще ряд причин.

Тем не менее, в последние годы все чаще говорят о необходимости развития имеющихся и создания новых центров специализированной протонной терапии, а также центров с использованием ускоренных ионов, как обладающих способностью более высокой степени ионизации атомов биоткани. В этом отношении уникальны ядра углерода – «пик Брэгга» здесь таков, что молекула ДНК вещества опухоли буквально перерезается в нескольких местах и теряет способность к восстановлению, то есть, становится полностью «нерезистивной». Эта методика уже с середины 90-х успешно опробована на статистике более 2000 пациентов в Японии, где показано, что можно обеспечить эффективное лечение даже в случаях, ранее считавшихся безнадежными.

Возникает вопрос: сколько же надо иметь центров лучевой терапии? Вот рекомендации западноевропейских специалистов: на каждые 5 млн. жителей необходимо иметь протонный центр на 3 - 4 облучательные кабины, на 35 млн. жителей – один центр терапии на ионах углерода.

И не потому, что «президент сказал», а в силу объективной необходимости в нашей стране с рубежа 1999-2000 годов наметился «ренессанс» лучевой терапии. Так, уже ведутся работы по проектированию второго «протонного» центра в Москве, но не в ИТЭФ, а на базе больницы им. Боткина. В наукограде Троицк ведутся работы по созданию центра с использованием ускорителя ИЯИ РАН. И особое внимание специалистов привлекают работы в Протвино, где в филиале московского ФИАН ведутся работы по созданию лечебного центра на основе специально спроектированного «медицинского» синхротрона с рекордно малыми размерами (диаметр менее 8 метров). Здесь собираются приступить к тестовым испытаниям уже в текущем году, а кроме того – создать подобный центр в соседнем наукограде Пущино, и более того – поставить все дело «на поток». Все зависит, видимо, от первых конкретных результатов. Если всё получится, как ожидает руководитель работ профессор В. Е. Балакин, то высказывание президента Путина о 15 лечебных центрах вполне можно будет увидеть осуществленным, как говорится, «еще при этой жизни».

Что касается ускорения ионных пучков – это дело более сложное, поскольку ускорять надо не протоны, а атомные ядра.
И неспроста разработку этой задачи уже несколько лет ведут в самом крупном российском центре физики на ускорителях – в Институте физики высоких энергий. Совместно со специалистами из Обнинска (радиобиология) и Санкт-Петербурга (электрофизическое оборудование) они работают над тем, чтобы приспособить ускорительный комплекс ИФВЭ к задачам ионной терапии. В течение последних двух лет (особенно после того, как 8 февраля 2006-го, аккурат в День науки, ИФВЭ посетил губернатор Борис Громов и публично пообещал 300 миллионов рублей из областного бюджета) были развернуты работы по проводке ускоренных частиц по только что построенному ионному каналу. Он соединяет 100-метровое кольцо промежуточного ускорителя (бустера) с давно «ждавшим работы» линейным ускорителем И-100. Так фактически началась вторая жизнь этого бывшего инжектора в кольцевой ускоритель – для медицины.

Задачами начавшегося 2008-го года являются проводка протонных, а затем и ионных пучков из И-100 в бустерном (промежуточном) синхротроне, а затем – и в полуторакилометровом кольце главного ускорителя У-70, который будет использоваться в качестве накопителя «медицинского» пучка частиц. Когда будет достигнуто ускорение ионов углерода до нужной энергии более 400 МэВ на нуклон, расчетный «пик Брэгга» может дать максимально возможный лечебный эффект – если только подать этот пучок в соответствующую медицинскую кабину. Но это уже не так сложно. . .

Итак, в нашем городе готовятся «взойти на вершину имени Брэгга». Хочется верить, что настанут времена, когда Протвино будет обеспечивать протонной терапией все Южное Подмосковье, а ионной – и весь Центральный федеральный округ. То есть, ядерная медицина будет, как в Европе. Или даже лучше, как к тому призвал президент страны.

Геннадий Дерновой, научный обозреватель http://www. protvino. ru/

Отзывы и комментарии