Точно в цель!

На благо людей: отечественная ядерная медицина вчера, сегодня, завтра

Развитие ядерной медицины было бы невозможным и без открытий, связанных с проникающей способностью ионизирующего излучения, и без создания циклотронов, ускорителей и атомных реакторов, и, конечно же, без людей и их изобретений. Основоположником ядерной медицины как направления считается венгерский химик Дьёрдь де Хевеши, предложивший метод меченых атомов для биологических исследований. В каждой стране мира у этой комплексной и высокотехнологичной науки свой путь развития, свои открытия и свои герои. Благодаря базе, заложенной в советский период, и достижениям XXI века отечественная ядерная медицина развивается в соответствии с общемировыми тенденциями.

Первые шаги

Один из основоположников радиобиологии в СССР, Глеб Михайлович Франк, отмечал, что природные радиоактивные изотопы начали использоваться в СССР вскоре после Октябрьской революции — как для лечения рака, так и для задач аналитической химии и проверки возраста минералов. Работа по применению искусственных радиоактивных изотопов началась в 1939 году во Всесоюзном институте экспериментальной медицины им. А. М. Горького (ВИЭМ). С созданием необходимой аппаратуры помогли научные сотрудники Физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР. В итоге уже в 1940 году были представлены первые результаты по применению фосфора и брома как радиоактивных индикаторов. Исследования прервала Великая Отечественная война, но вскоре после нее, вслед за реализацией советского атомного проекта, ядерная медицина получила новый импульс к развитию. При Министерстве здравоохранения СССР в 1947 году было создано Третье главное управление — секретная структура, в чьи задачи входило медико-санитарное обеспечение вначале атомного, а затем и космического проекта. Параллельно шло внедрение методов ядерной медицины. Так, например, метод меченых атомов начал применяться в ряде лабораторий институтов республик СССР уже в 1949 году, а производство искусственных изотопов осуществлялось с помощью циклотронов и ядерных реакторов.

Первая «раковая лечебница» в Москве была построена семьей купцов Морозовых в начале ХХ века и получила название «Институт лечения опухолей имени Морозовых». Институт стал первым в Европе центром лечения онкологии. Радиобиологические методы начали внедряться в 60-х годах ХХ века. Современное название учреждения — Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П. А. Герцена (МНИОИ).

Решение об организации Института медицинской радиологии АМН СССР (сейчас — Медицинский радиологический научный центр им. А. Ф. Цыба) было принято в 1958 году, его первым директором стал Георгий Артемьевич Зедгенидзе. Он широко внедрял экспериментальные рентгенологические исследования, разрабатывал рентгеноконтрастные и радиоизотопные методы диагностики, совершенствовал методы лучевой терапии.

Оба учреждения вместе с НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н. А. Лопаткина сейчас входят в состав ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

Особенность ядерной медицины заключается в том, что только с помощью ее специализированных методов — применения радиоактивных изотопов — можно получить информацию о функциональной активности ткани без оперативного вмешательства.

Сила изотопов

В 1960 году советский поэт Леонид Мартынов написал стихотворение:

Добрый мир,
Который я люблю,
Ты недавно вышел из окопов.
Я тебе чего-нибудь куплю
В магазине изотопов.

И он не преувеличивал: магазин «Изотопы» действительно располагался в Москве в доме № 70 по Ленинскому проспекту. Его открыли в 1959 году. Конечно, купить радиоактивное вещество обычный гражданин не мог — в магазине были только каталоги продукции, а также необходимого оборудования. Заказывать и покупать изотопы имели право только научные, промышленные и учебные организации, да и то при наличии разрешающего документа от Государственной санитарной инспекции. Зачем же был открыт этот магазин? Ответ прост: это была вполне успешная информационно-рекламная кампания. Заинтересовавшиеся посетители могли увидеть в магазине экспонаты, стенды, схемы и демонстрационную аппаратуру. Продавцы-консультанты — специалисты с физическим и техническим образованием — объясняли, что такое изотопы и в каких сферах, от промышленности до медицины, их применяют. Информация о необычном магазине разошлась и за рубежом. Ко второй половине 1970-х годов изотопы, сделанные в СССР, экспортировались в 44 страны. Спрос на ценную продукцию рос.

Развитие производства: от НИИ и заводов до реакторов

Местом рождения отечественной ядерной медицины называют Институт биофизики Министерства здравоохранения СССР. Уже в 1948 году на него были возложены задачи по изучению воздействия радиации на человека и безопасному применению радиоактивных источников в медицине и других сферах. Сырьем для препарационной лаборатории института служили мишени, облученные на циклотронах в Радиевом институте и Лаборатории № 2, а также в первом промышленном реакторе А (знаменитой «Аннушке»). Радиохимик Г. Е. Кодина отмечает, что «по инициативе И. В. Курчатова уже в первые годы работы реактора были выделены отдельные ячейки для получения ⁶⁰Со, ²¹⁰Po, ³²P, ³⁶Cl, ¹⁴С и некоторых других «неоружейных» радионуклидов. По заказу медиков в урановых блоках нарабатывался короткоживущий изотоп ¹³¹I».

В период с 1948 по 1967 год в препарационной лаборатории производились источники для аппликационной радионуклидной терапии в виде специальных кожных аппликаторов, а также для внутритканевой и внутриполостной радионуклидной терапии в виде игл, стержней и аппликаторов.

Завод «Медрадиопрепарат» был создан в 1967 году на базе производственного сектора препарационной лаборатории Института биофизики. Первые 10 лет работы завод оставался единственным предприятием, специализирующимся на выпуске радиоактивных изотопов. Его основная деятельность — производство лекарственных средств, меченных радиоактивными изотопами, наборов реагентов, радиоизотопных генераторов и источников ионизирующего излучения, применяемых при лечении и диагностике заболеваний.

Производство медицинских изотопов в советское время было освоено в Научно-исследовательском институте атомных реакторов. В 80-е годы ХХ века изотопы начали производиться и на промышленных реакторах, которые изначально строились для наработки плутония или трития. Один из таких реакторов, изменивших свое целевое назначение, — «Людмила», который находится на ПО «Маяк». Первоначально реактор назывался ЛФ-2. Имя «Людмила» реактор получил благодаря своему «соседу» — реактору «Руслан». Название «Руслан» представляет собой звуковую аббревиатуру, которая расшифровывается как «Реакторная установка с лантановым наполнением». Первая поэма Пушкина, завершенная в 1820 году, полтора с лишним столетия спустя «ожила» и в атомном исполнении.

Литературные мотивы в названиях реакторов, нарабатывающих изотопы, на этом не заканчиваются. Еще один уникальный — единственный в мире — реактор на растворе солей (бак реактора наполнен водным раствором уранилсульфата — UO₂SО₄), предназначенный для этих целей, назвали «Аргус». Аргус в древнегреческой мифологии — многоглазый великан, неусыпный страж. Первоначально реактор разрабатывали для нейтронно-активационного анализа геологических проб. Создатели реактора сразу выбрали в качестве названия имя собственное, без дополнительной расшифровки аббревиатуры, как это было, например, с «Русланом». В начале 2000-х годов в Курчатовском институте пристальное внимание уделялось проблеме наработки на реакторе медицинских радионуклидов стронций-89 и молибден-99 (технеций-99m, продукт распада молибдена-99, вот уже полвека доминирует в ядерной медицине — с его помощью проводятся диагностические процедуры в онкологии и кардиологии). При этом производство радионуклидов на «Аргусе» позволяло использовать уран-235 с эффективностью, приближающейся к 100%.

Дело техники

Развитие ядерной медицины было бы невозможным без специализированной техники. Линейные медицинские ускорители начали производиться на ФГУП «НПК ЛУЦ» (сейчас — АО «НИИЭФА им. Д. В. Ефремова») в 60-х годах ХХ века. Они используются для лучевой терапии: электроны или фотоны ускоряются с помощью магнитного излучения и в виде пучка (луча) направляются на опухоль, уничтожая ее клетки и минимизируя воздействие на здоровые ткани.

Чтобы направить луч как можно более точно, выяснить границы локализации опухоли, проводится исследование на томографе. Магнитно-резонансная томография — один из самых совершенных методов визуализации внутренних органов, при котором томограф делает послойные снимки организма с помощью ядерного магнитного резонанса. Сверхпроводящий магнит создает мощное магнитное поле, которое влияет на атомы водорода в организме человека, а затем их облучают электромагнитным импульсом. Протоны поглотят энергию этого импульса, а после его прекращения отдадут излишки энергии в виде радиоволн. Этот волновой «отклик» позволяет получить четкие изображения органов и тканей, а также выявить опухоль или другие патологические изменения.

Метод магнитно-резонансной томографии (МРТ) начал развиваться в начале 70-х годов ХХ века, но, по некоторым данным, первые исследования, связанные с использованием ядерного магнитного резонанса на живых биологических тканях, проводили уже в 1968 году советские ученые Э. Л. Андроникошвили и Г. М. Мревлишвили. А первую заявку на авторское изобретение «Способ исследования внутреннего строения материальных тел» отправил советский ученый В. А. Иванов в 1960 году. На тот момент ему было 24 года, он служил на ракетной базе, где в том числе были приборы, использовавшие ядерный магнитный резонанс. И он предположил, что этот метод можно применять и для «просвечивания» человеческого тела. Но его идея на тот момент не нашла применения, и первые аппараты МРТ появились за рубежом в 1970-е годы.

Компьютерная томография в России ведет свою историю с 1978 года. Один из первых томографов компании General Electric, предназначенных для применения в клинических условиях, был установлен в радиологическом корпусе Центральной клинической больницы (ЦКБ) Четвертого главного управления Совмина РСФСР. Собственные рентгеновские компьютерные томографы производились в отделе № 38 отделения медицинской электротехники ВНИИ источников тока, а затем — в созданном для этих целей ВНИИ компьютерной томографии (ВНИИКТ).

Лучи здоровья

«Росатом» — один из мировых лидеров в производстве медицинских изотопов и радиофармацевтических препаратов. Предприятия госкорпорации производят широкую номенклатуру продукции, в том числе — изотоп молибден-99 для получения технеция-99m; сырьевой изотоп для препаратов на основе йода-131; изотоп для препаратов на основе самария-153; радиотрейсеры на основе иридия-192 и циркония-95; генераторы технеция-99m для диагностических исследований щитовидной и слюнных желез, опухолей головного мозга, сцинтиграфии сердца и других нарушений внутренних органов; РФП основе йода-131, применяемые для диагностики и терапии рака щитовидной железы и сопутствующих метастазов, а также диагностики почек; РФП на основе самария-153 для снижения болевого синдрома при костных метастазах (153Sm оксабифор); изотоп лютеций-177 и радиофармпрепараты на его основе.

Также можно отметить производство офтальмоаппликаторов с рутением-106, применяемых для терапии онкологических заболеваний глаз и окологлазной области; производство микроисточников с йодом-125 в стрендах для брахитерапии рака предстательной железы; генераторов рения-188 ГРЕН-1 для многократного получения стерильного апирогенного раствора с радионуклидом рений-188, используемого для производства РФП, которые применяются в терапии онкологических и неонкологических заболеваний с одновременной визуализацией распределения препарата в организме человека.

Производят в «Росатоме» и актиний-225, который в настоящее время считается одним из самых перспективных радионуклидов для получения РФП, показывающих огромный потенциал в лечении широкого спектра злокачественных новообразований, поскольку они обеспечивают разрушение радиорезистентных клеток опухоли при минимальном поражении окружающих органов. Ведется работа по созданию комплекса для наработки актиния-225 фотоядерным способом, что позволит увеличить объем производства этого крайне востребованного медицинским сообществом изотопа. Фотоядерный способ наработки позволяет получать и другие изотопы, недоступные при проведении облучения в реакторах.

В Обнинске «Росатом» строит завод по производству продукции для радиофармацевтики по стандартам GMP, включая наиболее востребованные активные радиофармацевтические субстанции и радиофармпрепараты. Реализация проекта позволит повысить доступность высокотехнологичной ядерной медицины в России. До 2030 года более 100 клиник получат новое оборудование для тераностики, будут поставлены 17 циклотронов. Все это укрепит позиции «Росатома» как одного из ключевых глобальных игроков в ядерной медицине.

Специалисты «Росатома» разрабатывают и создают инновационное медицинское оборудование, не уступающее по характеристикам зарубежным аналогам. Выпускаемый с 2022 года гамма-терапевтический комплекс «Брахиум» предназначен для реализации процедур высокодозной брахитерапии в условиях радиотерапевтических отделений специализированных онкологических лечебных и лечебно-профилактических медицинских учреждений. Технические характеристики комплекса позволяют проводить процедуру контактной радиационной терапии с высокой точностью воздействия на ткань опухоли и снизить радиационное облучениe здоровых тканей пациента, а также уменьшить общую радиационную нагрузку при сохранении терапевтического эффекта. При разработке комплекса учтены современные требования национальных и зарубежных стандартов, рекомендации международного медицинского онкологического сообщества, а также огромный опыт российских специалистов, полученный за несколько десятилетий применения методики контактного облучения.