Ядерная физика
- 1 year ago
- 0
- 0
Я́дерная медици́на — раздел клинической медицины , который занимается применением радионуклидных фармацевтических препаратов в диагностике и лечении . Иногда к ядерной медицине относят также методы дистанционной лучевой терапии . В диагностике использует главным образом однофотонные эмиссионные компьютерные томографы ( SPECT , улавливают гамма-излучение) и позитронно-эмиссионные томографы ( ПЭТ-сканеры ), в лечении преобладает радиойодтерапия .
Код науки по 4-значной классификации ЮНЕСКО (англ.) — 3204.01 (раздел — медицина)
Как отрасль медицины официальный статус получила в 1970—1980 годах онкологических заболеваниях , потребляет свыше половины радиоактивных изотопов в мире . В развитии отрасли лидируют США , Япония и некоторые европейские страны . Россия входит в число стран-лидеров по производству сырьевых медицинских изотопов, однако принятие федеральной целевой программы по развитию ядерной медицины пока находится на повестке дня .
. Применяется главным образом при кардиологических иЯдерная медицина применяется в следующих областях (на примере США ): кардиология — 46 % от общего числа диагностических исследований, онкология — 34 %, неврология — 10 % . В частности, в онкологии ( радиобиология опухолей ) ядерная медицина выполняет такие задачи, как выявление опухолей , метастазов и рецидивов , определение степени распространённости опухолевого процесса, дифференциальная диагностика , лечение опухолевых образований и оценка эффективности противоопухолевой терапии .
Отцом радиоизотопной диагностики считается венгр Д. Хевеши , в 1913 году предложивший использовать в биологических исследованиях метод меченых атомов , за что в 1943 году удостоился Нобелевской премии по химии . В 1951 году с коллегами создал для целей . Сканер Кассена более чем на два десятилетия стал главным инструментом ядерной медицины. В 1953 году создаёт в Массачусетском технологическом институте первый прототип ПЭТ -сканера. В 1958 году усовершенствовал свою первую гамма-камеру , создав « сцинтиляционную камеру» ( камера Anger ), которая дала возможность одномоментного диагностирования объекта без перемещения сканера. создаёт в 1959 году в Пенсильванском университете предшественника однофотонного эмиссионного компьютерного томографа . В 1960 году Розалин Сасмен Ялоу и Соломон Берсон опубликовали информацию об открытом ими методе радиоммунного анализа , открывшем дорогу для диагностики in vitro . В 1961 году Джеймс Робертсон создаёт в Брукхейвенской национальной лаборатории ПЭТ-томограф современного типа .
В 1901 году французские физики радий для лечения кожного туберкулёза . Американский изобретатель Александр Белл предложил в 1903 году использовать радий для лечения опухолей . В 1923 году Наркомат здравоохранения СССР издал приказ о применении 224 Ra для облегчения болей в суставах . В 1936 году , брат изобретателя циклотрона, лечит в Радиационной лаборатории Беркли лейкемию с помощью 32 P . В январе 1941 года приготовил первый лечебный препарат на основе 131 I для пациента , страдавшего диффузным токсическим зобом . В 1952 году тот же Джон Лоуренс совместно с использует пучок альфа-частиц для лечения опухоли гипофиза .
и впервые применилиВ 1929 году Эрнест Лоуренс изобрёл циклотрон , ставший главным инструментом для получения радионуклидов. В 1938 году Гленн Сиборг вместе с Эмилио Сегре получили на циклотроне Лоуренса 99 TC . 26 ноября 1940 года зав. биофизическим отделом Всесоюзного института экспериментальной медицины Г. М. Франк выступил на V Всесоюзном совещании по вопросам атомного ядра с докладом об использовании радиоактивных изотопов в биологии . В августе 1946 года был создан изотоп специально для медицинских целей — 14 C , и первые образцы его переданы для использования в Barnard Free Skin&Cancer Hospital и Mallinckrodt Institute of Radiology (оба — Сент-Луис ) . В 1946 году в СССР под руководством Г. М. Франка создаётся Радиационная лаборатория № 8, которая через 2 года преобразуется в (с 2007 года — Федеральный медицинский биофизический центр имени А. И. Бурназяна). С момента создания Институт являлся ведущим советским разработчиком радиофармпрепаратов . В 1951 году американское Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств официально разрешает 131 I к применению на людях .
В 1954 году в Рестоне (штат Вирджиния) создаётся неправительственное , начиная с 1964 года оно издаёт « ». В 1971 году Общество выступило одним из учредителей . Будучи членом , Палата получила право официально сертифицировать специалистов в области ядерной медицины. В 1974 году появилась , которая уполномочена присваивать специалистам в области ядерной медицины степень .
В 1980 году в Милане создано Европейское общество терапевтической радиологии и онкологии ( European Society for Therapeutic Radiology and Oncology, ESTRO ) , а в 1985 году в Лондоне — .
По отношению к человеческому телу различается диагностика in vitro (в пробирке) и in vivo (в теле). В первом случае у человека отбираются образцы тканей и помещаются в пробирку, где взаимодействуют с радиоактивными изотопами — метод называется радиоиммунным анализом .
В случае диагностики in vivo производится инъекция радифармпрепаратов внутрь человеческого организма, а измерительные приборы фиксируют излучение (эмиссионная томография ). В качестве изотопов используются гамма-излучатели — чаще всего 99 Tc m , 123 I и 201 Tl , а также позитронные излучатели — в основном 18 F . Изотопы производятся в ядерных реакторах и на циклотронах , затем синтезируются с биологическими маркёрами в готовые радиофармпрепараты .
Гамма-излучение в диагностике in vivo улавливается гамма-камерами , метод называется сцинтиграфией . Первоначально использовалась планарная сцинтиграфия, дающая плоскостную проекцию , сейчас набирает популярность однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT), работающая уже с трёхмерными моделями .
Позитронное излучение фиксируют позитронно-эмиссионные томографы (ПЭТ-сканеры) .
Первым методом лечения в ядерной медицине была брахитерапия (французы предпочитают термин кюритерапия ). Она подразумевает доставку к поражённому органу внутри человеческого тела радиофармпрепарата — микроисточника радиации, который уничтожает или изолирует больные клетки. Изначально широко применявшимся для лечения радиоактивным изотопом был 32 P . Однако выявилось повреждающее действие на костный мозг большинства пациентов, поэтому применение фосфора-32 было ограничено лечением гемофилии , полицитемии и заболеваний суставов. Главным используемым для лечения изотопом является сейчас 131 I ( радиойодтерапия ), источник гамма-лучей и электронов . Набирают также популярность такие излучатели электронов, как 153 Sm , 89 Sr и 90 Y .
Сегодня в качестве вероятного направления эволюции брахитерапии рассматривается тераностика , которая объединяет в рамках одной процедуры как диагностику, так и лечение .
Спорным является вопрос о возможности отнесения дистанционной лучевой терапии ( нейтрон-захватная терапия , протонная терапия , гамма-нож ) к методам лечения в ядерной медицине. Теоретики стремятся отделить дистанционную лучевую терапию от ядерной медицины, ограничивая терапевтические методы последней применением радиоактивных препаратов. В частности, подобной позиции придерживается Ассоциация Медицинских Физиков России в рубрикаторе журнала «Медицинская физика» , а также российское Общество ядерной медицины — в разработанном им проекте национального стандарта «Ядерная медицина. Термины и определения» и названии газеты «Вестник ядерной медицины и лучевой терапии» .
В то же время на практике разделение ядерной медицины и дистанционной лучевой терапии соблюдается далеко не всегда. Так, МИФИ готовит специалистов как по ядерной медицине, так и по лучевой терапии . Открываемые в российских регионах центры ядерной медицины тоже часто предусматривают в составе оказываемой медицинской помощи лучевую терапию (напр, центр в Казани , проекты в Томске и Владивостоке ).
объединяет ядерную медицину и лучевую терапию под крышей Института радиологии и ядерной медицины ( Institut für Radiologie und Nuklearmedizin ) , Центр ядерной медициныКибернож (CyberKnife) — радиохирургическая система производства компании Accuray, состоящая из 2 элементов:
Метод воздействия системы основан на лучевой терапии с целью более точного воздействия, чем при обычной лучевой терапии.
С августа 2001 Управление по санитарному надзору (США) разрешило использовать систему CyberKnife для лечения опухолей в любых частях человеческого тела . Система используется для лечения опухолей поджелудочной железы, печени, простаты, позвоночника, рака горла и мозга и доброкачественных опухолей.
Сегодня [ когда? ] свыше 50 % радиоактивных изотопов в мире тратится на нужды ядерной медицины . Мировой рынок радиофармпрепаратов и медтехники контролируют главным образом 5 компаний:
По степени обеспеченности ядерной медициной можно выделить следующие группы государств (по состоянию на 2005 год) :
По оценкам аналитиков Национального исследовательского ядерного университета МИФИ , мировой объём рынка ядерной медицины с 2014 года по 2020 год вырос в полтора раза — с 16,3 млрд долларов до 24 млрд долларов. Предполагается, что к 2030 году он достигнет 43 млрд. долларов .
Обеспеченность страны ядерной медициной пока что довольно низка. По состоянию на 2007 год обеспеченность гамма-камерами составляла 1 на миллион жителей ( для сравнения : Северная Америка — 33, Восточная Европа — 2,2, Латинская Америка — 2,1) . По оценкам экспертов, для достижения заметного экономического и социального эффекта необходим 1 ПЭТ-томограф на 1 млн населения, в то время как в 2012 году в России действовало только 24 ПЭТ-томографа (при норме 143). В 2021 году Россия имела 0,52 сканера на 1 млн человек . В области радионуклидной терапии функционировало только 4 % от необходимого количества койко-мест . По словам бывшего министра здравоохранения Т. А. Голиковой , потребности населения в радиофармпрепаратах удовлетворены на 1—3 % .
В 2009 году в рамках национального проекта «Здоровье» в России стартовала Национальная онкологическая программа. Программа предусматривала совершенствование учёта онкологических заболеваний, повышение квалификации медицинских работников, модернизацию оборудования региональных онкологических диспансеров . Постановлением Правительства РФ от 17 февраля 2011 года № 91 была утверждена федеральная целевая программа «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» . Вслед за ней ожидалось принятие ФЦП «Развитие ядерной медицины в РФ» , однако такая программа пока не принята .
По оценкам аналитиков Национального исследовательского ядерного университета МИФИ , российский рынок ядерных медтехнологий растёт в среднем на 5 % ежегодно. В 2020 году он составил около 1,2 млрд долларов, к 2030 году должен вырасти до 3,5-4 млрд долларов. Скромную динамику российского рынка эксперты объясняют недостатком медицинской инфраструктуры и высокой капиталоёмкостью проектов .
Основными отечественными центрами исследований в области методов ядерной медицины являются НБИК-центр Курчатовского института и Институт теоретической и экспериментальной физики (оба — Москва ), Институт физики высоких энергий (ИФВЭ, Протвино ), Петербургский институт ядерной физики (ПИЯФ, Гатчина ) , МРНЦ им. А.Ф. Цыба, Обнинск . Ведущий научный центр, отвечающий за разработку технологий радиофармпрепаратов, методов их контроля и проведение испытаний — Федеральный медицинский биофизический центр имени А. И. Бурназяна .
В 1993 году была создана Ассоциация Медицинских Физиков России , с 1995 года она издаёт журнал «Медицинская физика», в котором имеется раздел ядерной медицины . В 1996 году создано российское Общество ядерной медицины . 2 марта 2000 года в России официально появилась специальность 010707 «медицинская физика» . Сейчас ежегодно выпускаются до 100 медицинских физиков при потребности 400 специалистов в год .
Рассчитывая на рост спроса после принятия ФЦП по развитию ядерной медицины, « Росатом » подписал с Philips соглашение, предусматривающее размещение в стране производств однофотонных и позитронных эмиссионных томографов со степенью локализации не менее 51 % . Госкорпорация нацелена также и на выпуск циклотронов . Среди отечественного оборудования для автоматизированной брахитерапии котируется аппарат «Агат», производимый ОАО «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации» (входит в АО «Наука и инновации») .
Россия входит в число 5 крупнейших производителей сырьевых медицинских изотопов в мире . Изотопы производятся: на ядерных реакторах — в ПО «Маяк» и ГНЦ-НИИАР ( Димитровград , Ульяновская область ); на циклотронах — в ЗАО « » ( Обнинск , Калужская область ) , Курчатовском институте ( Москва ), Радиевом институте им. В. Г. Хлопина и Российском научном центре радиологии и хирургических технологий (оба — Санкт-Петербург ), ( Томск ) . Правда, более 90 % сырьевых медицинских изотопов не находит применения в стране и экспортируется . Сейчас «Росатом» реализует в Димитровграде проект « Молибден -99» (используется для изготовления 99 Tc m ), с которым рассчитывает занять 20 % мирового рынка .
Радиофармпрепараты для диагностики in vitro в стране не выпускаются. Из числа прочих радифоармпрепаратов в России производятся 20 наименований из 200 ; считается, что они в основном закрывают потребности внутреннего рынка . Ведущими отечественными производителями радиофармпрепаратов выступают:
Свердловская область приступила в 2013 году к реализации плана по созданию в Екатеринбурге Циклотронного центра ядерной медицины на месте циклотронной лаборатории ускорительного комплекса кафедры экспериментальной физики УрФУ . Предполагается, что в перспективе центр будет снабжать изотопами и радиофармпрепаратами ПЭТ-центры Уральского федерального округа .
Сейчас в России действуют более 200 подразделений радионуклидной диагностики, проводящих исследования in vivo (столько же занимаются анализами in vitro ) . При этом в 2012 году насчитывалось только 8 полных центров (оборудованных собственными циклотронами и лабораториями по синтезу радиофармпрепаратов ) и 4 отделения позитронно-эмиссионной томографии ( Москва , Санкт-Петербург , Челябинск и Магнитогорск ). Данные учреждения позволяли в совокупности диагностировать и лечить 5 000 больных в год при потребности 40 000 . На различных стадиях подготовки и запуска находились ещё около 40 центров .
В 2010 году Минздрав, Федеральное медико-биологическое агентство и «Росатом» запланировали создание трёх национальных кластеров ядерной медицины на основе существующих производств: в Томске с зонами ответственности по оказанию медицинской помощи Сибирь и Дальний Восток , в Димитровграде с зоной ответственности Урал и в Обнинске с зоной ответственности Европейская Россия . В результате в конце 2013 года должен вступить в строй Центр медицинской радиологии в Димитровграде ёмкостью 400 коек, рассчитанный на обслуживание 40 000 пациентов в год , Томск и Обнинск пока только строят планы .
Начали строить планы и другие регионы. Так, планируется к созданию Центр ядерной медицины ДВФУ ( Владивосток ) , « Роснано » объявило об открытии до конца 2013 года ПЭТ-центров в Уфе , Липецке , Орле , Тамбове и Брянске . В феврале 2012 года открылся Радиологический центр Тюменского областного онкодиспансера , рассчитанный на 4 000 процедур однофотонной и 3 000 процедур протонной эмиссионной диагностики в год, а также на 300 пациентов год по направлению радионуклидной терапии . В 2013 году открылся Центр ядерной медицины в Казани , рассчитанный на 6 000 пациентов в год .
В октябре 2021 года в подмосковных Химках открылся крупнейший в России Институт ядерной медицины полного цикла, предлагающий весь спектр услуг в области ядерной медицины (диагностика, радионуклидная терапия) и рассчитанный на приём 26 000 пациентов в год. Институт имеет собственный циклотронно-радиохимический комплекс для производства радиофармпрепаратов .