Тема нашего модуля "Техногенные источники радиации". Модуль будет состоять из трех частей. Первый – использование радиоактивных источников в ядерной медицине. Второй – использование радиоактивных источников в промышленности. И третий – использование радиоактивных источников в сельском хозяйстве. Переходим к первой части нашего модуля. Для начала определим несколько понятий. Ядерная медицина – это раздел клинической медицины, занимающейся применением радионуклидных фармацевтических препаратов в диагностике и лечении. Радиология – раздел медицины, изучающий применение ионизирующих излучений для диагностики и лечения различных заболеваний, а также заболевания и патологические состояния, возникающие при воздействии ионизирующих излучений на организм человека. Эта диагностика называется радиодиагностикой, а лечение – радиотерапией. История радиологии началась в 1913 году. В этом году венгр Георг де Хевеши предложил использовать в биологических исследованиях метод меченых атомов. Суть этого метода в следующем: меченые атомы содержат изотопы, которые по радиоактивности и атомной массе отличаются от других изотопов данного элемента, их добавляют к химическому соединению, в котором содержится интересующий нас элемент, и отслеживают их поведение. По этому наблюдению и делают вывод о поведении этого элемента в исследуемом процессе. Впервые своим методом Хевеши воспользовался ещё будучи студентом. Когда он учился в университете и жил в студенческом общежитии, ему приходилось обедать в студенческой столовой, и там он обратил внимание на то, что в столовой для приготовления еды использовали недоеденные остатки, порой довольно старые. Хевеши добавил к недоеденному блюду небольшое количество радиоактивных материалов. Через несколько дней, получив подобное блюдо, он с помощью простого электроскопа проверил его на наличие радиоактивных элементов – еда оказалась радиоактивной. Этот метод и дал начало развитию радиоизотопной диагностики. Радиоизотопная диагностика – это раздел радиологии, изучающий возможности применения радиоактивных изотопов и меченых ими соединений для диагностики раковых заболеваний. Существуют диагностики двух типов: in vitro, т.е. "в пробирке", и in vivo, т.е. "в теле". В первом случае у человека отбирают образцы ткани, помещают в пробирку, где они взаимодействуют с радиоактивными изотопами. Этот метод называется радиоимунным анализом. В случае диагностики in vivo производится инъекция радио препаратов внутрь человеческого организма, а измерительные приборы фиксируют испускаемые ими излучения. Это так называемый метод эмиссионной томографии. В качестве изотопов чаще всего используются гамма-излучатели: технеций-99, йод-123 и талий-210. Ещё используются позитронные излучатели, в основном это фтор-18. Изотопы производятся на ядерных реакторах, а затем синтезируются в готовый фармпрепарат. Гамма-кванты, испускаемые излучателем, в диагностике in vivo улавливаются гамма-камерами. Вид гамма-камеры представлен на картинке. В сцинтилляторе гамма-камеры энергия поглощенных или рассеянных гамма-квантов преобразуется в фотоны видимого света, причем количество излученных фотонов прямо пропорционально количеству поглощенной энергии гамма-квантов. Фотоумножители преобразуют световою вспышку в импульс тока, который регистрируется спектрометрической аппаратурой. Кроме гамма-камер еще используются однофотонные эмиссионные компьютерные томографы. Они позволяют создавать томографические изображения распределения радионуклидов, ядра которых при каждом акте радиоактивного распада испускают только один фотон. Существуют также позитронно-эмиссионные томографы, так называемые ПЭТ-сканеры. Они фиксируют позитронные излучения, испускаемые введенным в организм человека фармпрепаратом. Радиотерапия или лучевая терапия – это лечение ионизирующей радиацией (рентгеновским излучением, гамма-излучением, бета-излучением, нейтронным излучением, пучками элементарных частиц, выпускаемых из медицинского ускорителя). Применяется для лечения онкологических заболеваний. Одним из первых методов радиотерапии была брахитерапия. В этом методе источник излучения, например, радий-226, иридий-192, йод-125 или кобальт-60 вводится внутрь пораженного органа. Преимущество метода заключается в возможности подведения максимальных доз лучевой терапии непосредственно в опухолевый очаг при минимальном воздействии на критические органы или смежные ткани. Этот метод широко используется при лечении опухоли шейки-матки, тела матки, предстательной железы, пищевода, прямой кишки, языка и многих других органов. Протонная терапия – это метод, который использует протоны для облучения больной ткани. Благодаря сравнительно небольшой массе протоны испытывают лишь небольшие поперечные рассеяния в ткани, а разброс длинных пробегов очень мал. Пучок можно сфокусировать на опухоль, не внося серьезных повреждений в окружающие здоровые ткани. Гамма-нож – это установка для радиохирургии с помощью ионизирующего излучения, источником которого является кобальт-60. Гамма-нож является наиболее известным устройством среди других установок, использующих данный радиоизотоп. В начале лечения производится диагностическое исследование с помощью томографии. В основе полученных изображений с помощью компьютерной системы планирования облучения создается план лечения, который передается на пульт установки. При этом учитывается расположение и форма опухоли или нескольких опухолей, прилежащих здоровых тканей, критических органов, а также общая дозовая нагрузка на голову пациента. Принцип метода поясняет рисунок и фотография. Пациент укладывается на специальный стол, его голова фиксируется в системе позиционирования таким образом, чтобы выбранная мишень совпадала с изоцентром аппарата. В зависимости от модели аппарата или конкретных особенностей пациента, используется автоматическая или ручная система позиционирования, проводится проверка положения изоцентров и их достижимости, после чего персонал покидает комнату, стол задвигается вовнутрь, и в аппарате начинается облучение. В процессе облучения с пациентом поддерживается двухсторонняя аудио и видео связь. Сам процесс абсолютно безболезненный. Время процедуры может составлять от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от остроты заболевания. После окончания облучения пациент может идти домой. Нейтрон-захватная терапия – метод лечения рака с использованием реакций, возникающих между радиочувствительными медикаментами и нейтронами. Сначала в кровь человека вводится радиоизотоп: либо бор-10, либо гадолиний-157, либо кадмий. Клетки опухоли начинают поглощать и концентрировать в себе молекулы вводимого в организм человека радиоизотопа. При облучении организма тепловыми медленными нейтронами происходит захват этих нейтронов ядрами изотопа и деление этих ядер с последующим излучением. В результате раковые клетки разрушаются. В 1995 году группа ученых МИФИ, а также группа ГНЦ института биофизики провела на реакторе ИРТ МИФИ первый эксперимент по нейтрон-захватной терапии с использованием препарата, содержащего гадолиний. Был специально смонтирован стенд для облучения мелких лабораторных животных в пучке нейтронов реактора, и проведены первые эксперименты, исследующие технологии нейтрон-захватной терапии. В перспективе на реакторе МИФИ планируется создание специального медицинского канала для лечения людей. На этом часть лекции, посвященной радиоактивным источникам в ядерной медицине, закончена.
