Физика ядерной медицины
 Скачать 9.62 Mb.
|
ВведениеЯдерная медицина является относительно молодым многодисциплинарным направлением современной науки и практической деятельности человека. Развитие ядерной медицины (ЯМ) все время осуществлялось совместными усилиями физиков, особенно ядерных физиков, химиков, математиков, специалистов по информационным технологиям и, конечно, медиков Ее принципиальная особенность заключается в широком использовании радиоактивных материалов в виде радиофампрепаратов (РФП) для диагностики и терапии болезней пациентов, а также для исследования самих заболеваний человека. Отличительной чертой методов диагностической ядерной медицины является их функциональность. Не обладая столь высоким пространственным разрешением, как изображения, получаемые с помощью рентгеновской компьютерной или магнитно-резонансной томографии, сцинтиграммы способны отражать физиологические и патофизиологические изменения, происходящие в организме. Это дает возможность выявлять отклонения от нормы на самых ранних стадиях и точно локализовать патологию. В РФП терапевтического назначения радионуклид является основным лечебным началом, позволяющим локализовать лечебную дозу излучения непосредственно в органе-мишени или, иногда, в пораженных клетках и, соответственно, обеспечить минимальное облучение окружающих здоровых клеток органов и тканей. . Дату рождения ЯМ условно по предложению известного ученого C. Edwards [1] можно поместить где-то между изобретением циклотрона в 1930 г. (O. Lawrence) и открытием искусственной радиоактивности (F. Joliot and I. Curie) в 1934 г. Уже в 1937 г. J. Lawrence впервые применил циклотрон для получения 32P, который он успешно использовал для лечения пациент, больного лейкемией. Хотя дату рождения ЯМ можно совместить и с другими более ранними знаменитыми открытиями в физике, химии и медицине, например, создание атомной теории материи (J. Dalton, 1808 г.) или открытием рентгеновских лучей (W. Rontgen, 1895 г.) и эффекта их воздействия на биологические ткани и др. Следующий мощный толчок развитию ЯМ дал процесс мирного использования атомной энергии, начавшийся в конце 40-х годов и начале 50-х прошлого века в США, СССР, Великобритании и Франции. Важной вехой на этом этапе можно считать директиву президента США Трумена (1946 г.) о производстве на реакторе Окриджской национальной лаборатории 131I с целью его использования квалифицированными медиками в лечебном процессе. Несколько позднее подобные решения были приняты и в СССР. Уже в декабре 1946 г. была опубликована знаменитая работа Seidlin в Журнале Американской Медицинской Ассоциации, в которой автор описывал полное исчезновение метастазов в щитовидной железе в результате лечения радиоактивным йодом [2]. Хотя первоначальное применение 131I произошло в терапии, очень скоро 131I стал использоваться и в диагностических целях. Для автоматизации и убыстрения процедуры радиоизотопной диагностики состояния щитовидной железы были созданы в 1950 г. первые подвижные сцинтилляционные сканеры [3,4]. В течение нескольких лет после этого события в научных лабораториях и клиниках наблюдалась высокая активность по изучению возможности применить радиоизотопное сканирование для решения других клинических проблем кроме болезней щитовидной железы. Несмотря успешное использование подвижных сцинтилляционных сканеров молодой физик H.O. Anger, работавший в Калифорнийском университете, пришел к убеждению, что наилучшим подходом к визуализации является разработка неподвижного детекторного устройства. В результате своих исследований он создал свою стационарную сцинтилляционную камеру, которую описал в 1957 г. в работе [6]. Эта камера имела неподвижный кристалл NaI(Tl) диаметром 10 см и толщиной 6,2 мм. Используя один пинхольный коллиматор, H.O. Anger успешно визуализировал щитовидную железу. Так родилась знаменитая гамма-камера Ангера, сыгравшая замечательную роль в прогрессе ЯМ. Выдающимся достижением этого периода является также открытие для медицины короткоживущего низкоэнергетического радионуклида 99mTc и разработка на его основе первых представителей этого семейства РФП, которые очень скоро стали самым назначаемыми РФП в ЯМ. Сам радионуклид был открыт в 1937 г. C. Perrier и E. Segre, но так как он является радиоактивным и в природе не существует, то его можно получить только искусственным путем. Отсюда и название этого изотопа, которое дали ему первооткрыватели, означающее в переводе с греческого "искусственный" (не существующий в природе). Доступным для использования в медицине этот радионуклид стал после того, как группа ученых под руководством P. Richards создала в 1960 г. 99Mo/99mTc генераторную систему. После нескольких лет интенсивных клинических исследований свойств 99mTc, обобщенных в работе [5], генератор 99Mo/99mTc поступил в 1965 г. на рынок. Первые попытки использовать радиоактивные индикаторы для исследования в области кардиологии относятся к 1927 г., когда H. Blumgart изобрел метод введения радона в кровеносную систему для измерения скорости крови [7]. Однако широкое применение радионуклидной диагностики началось значительно позднее в 1975 г. после работ E. Leibowitz с коллегами, которые продемонстрировали визуализацию системы кровоснабжения, используя РФП, меченный радионуклидом 201Tl [8]. Важнешим достижением 80-х годов прошлого века явилось внедрение в клиническую практику однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионной томографии. Возможность ОФЭКТ была продемонстрирована ранее в 1979 г. R. Jasczak, а "позитронная камера совпадений" была предложена создателем гамма-камеры H. Anger еще в 1957 г. Однако только через пять лет системы ОФЭКТ стали коммерчески доступными. Еще через несколько лет на рынок поступили 82Ru/82Kr генераторы, которые существенно облегчили проблему снабжения медицинских учреждений радионуклидами, излучающими позитронны. Это послужило сильным импульсом для начала широкого распространения позитронно-эмиссионной томографии в медицине. В последние десятилетия происходит энергичная разработка и выпуск на рынок комбинированных систем ПЭТ/КТ, ОФЭКТ/КТ и ОФЭКТ/ПЭТ, которые очень существенно подняли качество медицинских диагностических изображений за счет объединения изображений от разных модальностей. Таким образом, формирование ЯМ как высокотехнологичного направления современной медицины происходило с участием специалистов из разных областей знаний, которые активно внедряли в медицину важнейшие открытия и достижения из своих областей в научную и практическую медицину. Параллельно с развитием методов и инструментальной базы ЯМ происходило и организационное оформление специалистов в области ЯМ. Наиболее активные участники нарождающейся атомной медицины организовали в начале 1954 г. Общество Ядерной Медицины США, первый съезд которого состоялся в мае того же года в Сиетле (США). Через шесть лет в 1960 г. Общество ЯМ начало публикацию научного периодического журнала "Journal of Nuclear Medicine". В 1972 г. специальность "ядерная медицина" получила в США официальный статус с соответствующими экзаменами и сертификацией. Радиоизотопные методы диагностики и терапии несколько позднее начали развиваться и в СССР, однако организационное оформление в виде аналогичного американскому обществу ЯМ произошло только в 1996 г. Первым президентом Общества ядерной медицины России стал д. м. н., профессор, заведующий отделом радиофармацевтических препаратов ФМБЦ им. А.И. Бурназяна В.Н. Корсунский. |