Что такое изотопы в медицине

Изотопы в медицине

Классификация радионуклидов, используемых в ядерной медицине

Радионуклиды для ядерной медицины и соответствующие РФП на их основе с точки зрения области их применения классифицируют по отдельным группам как диагностические и терапевтические.

В РФП диагностического назначения радионуклид является информационным носителем, излучение которого, проникающее за пределы организма, регистрируется внешними детекторами. При этом в зависимости от типа излучения радионуклиды диагностического назначения могут быть отнесены к двум группам:

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. В зависимости от характера и локализации патологического процесса для радиотерапии используют:

Подавляющее большинство диагностических процедур (

80%) при помощи техники ОФЭКТ выполняется в течение последних 30 лет с препаратами 99m Tc, который называют «рабочей лошадью ядерной медицины». Широко используются I-123, Tl-201, In-111, в отдельных случаях при необходимости применяются диагностические методики с Cr-51, Ga-67, Kr-81m, I-131 и др. Среди позитрон-излучающих радионуклидов в основном используются C-11, N-13, O-15 и F-18 (применяется наиболее широко).

Интенсивно развивается также лучевая терапия открытыми источниками радионуклидами, которая является эффективным средством как самостоятельного, так и комбинированного лечения больных. Эти методы особенно эффективны в лучевой терапии злокачественных лимфом, рака щитовидной железы, гормонозависимых опухолей, при метастатическом поражении скелета и лимфатической системы, ревматоидных артритах и др.

Источник

Диагностика и лечение раковых опухолей с использованием радиоактивных изотопов

Лучевая терапия уже давно является одним из основных способов лечения злокачественных новообразований. Однако среди ее недостатков — широкая зона облучения, которая поражает не только саму опухоль, но и окружающие здоровые ткани.

Современная медицина постепенно отказывается от традиционной лучевой терапии, поскольку появляются новые, более эффективные и безопасные методы ядерной медицины. Одним из таких является лечение радиоизотопами, которое активно применяют специалисты медицинского центра «Анадолу».

Какие виды такой терапии существуют?

Терапия «Лютеций-177-ПСМА»

Это лечение основано на использовании радиоактивного изотопа элемента лютеция. Его применяют для борьбы с раком предстательной железы на поздних стадиях. Терапия основана на том, что раковые клетки железы имеют на своей поверхности большое количество рецепторов к особому белку — простат-специфическому мембранному антигену (ПСМА). Комплексы, состоящие из изотопа лютеция-177 и ПСМА, с высокой избирательностью присоединяются именно к этим рецепторам, а значит основная часть излучения будет воздействовать именно на опухолевые клетки.

Терапия «Лютеций-ДОТАТАТ»

Принцип действия этого метода лечения схож с терапией «Лютеций-177-ПСМА», только здесь в качестве мишени выступают клеточные рецепторы к гормону соматостатину. Они в большом количестве присутствуют на мембранах клеток нейроэндокринных опухолей желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы.

Терапия «Актиний-225-ПСМА»

Данный способ основан на тех же принципах, что и терапия «Лютеций-177-ПСМА», и точно так же предназначен для уничтожения радиоактивным излучением раковых клеток в предстательной железе. Отличие тут в применении другого радиоизотопа — актиния-225. Если лютеций-177 при распаде излучает бета-частицы, то есть высокоэнергетические электроны, то актиний-225 при распаде излучает альфа-частицы — ядра гелия. Терапию «Актиний-225-ПСМА» применяют в случаях, когда пациент не демонстрирует хорошего ответа на радионуклидное лечение лютецием-177.

Терапия радием

Основана на природной радиоактивности данного элемента, который производит альфа-излучение, а в организме человека ведет себя подобно кальцию. Это означает, что более 80% попадающего в наше тело радия накапливается в костях. А следовательно, его удобно использовать для местного радиационного воздействия на метастазы злокачественных опухолей в костной ткани.

Каковы цели радионуклидной терапии?

В первую очередь, задача такого лечения — уничтожить максимальное количество опухолевых клеток в организме больного. Уменьшение размера злокачественных очагов, а также уничтожение отдельных метастазов позволяет затем прибегнуть к радикальной операции по удалению новообразования. Кроме того, сокращение числа опухолевых элементов благотворно отражается на самочувствии пациента и облегчает симптомы развернутого онкологического заболевания. Снижение выраженности болевого синдрома и других проявлений особенно важно, поскольку обычно радионуклидную терапию назначают на поздних стадиях опухолевого процесса или при слишком сильных побочных эффектах от химиотерапии.

Безопасно ли лечение радиоизотопами?

Строго говоря, и рецепторы к простат-специфическому мембранному антигену, и рецепторы к соматостатину имеются и на здоровых клетках. Но на мембранах злокачественно перерожденных клеток их количество в разы больше. А значит именно к этим клеткам и присоединится подавляющее большинство молекулярных комплексов с радиоактивными элементами. Следовательно, и доза излучения, полученная опухолью, будет намного выше. Это свойство радионуклидной терапии называют таргетностью (от слова target, или «цель»), оно означает высокую точность воздействия именно на злокачественное новообразование, а не на здоровые ткани.

Кроме того, важную роль для безопасности лечения играют типы радиационного излучения, которые при нем используются. Лютеций-177 производит бета-излучение, а актиний-225 и радий — альфа-излучение. Проникающая способность бета-частиц довольно невелика — их останавливают всего 2–2,5 сантиметра живой ткани. То есть воздействовать это излучение будет исключительно на местном уровне. Проникающая способность альфа-частиц еще меньше — оно способно пройти всего через 5–10 соседних клеток. А значит здесь таргетность воздействия на опухолевые клетки будет максимально высокой.

Источник

Что такое изотопы в медицине

Радиоактивность является естественным свойством многих веществ, атомы которых находятся в нестабильном состоянии. Хотя атом каждого химического элемента характеризуется строго определенным количеством входящих в него протонов и электронов, количество нейтронов в атомном ядре может варьировать, так что атомный вес (определяемый как сумма входящих в ядро протонов и нейтронов) может быть различным у атомов одного и того же элемента.

Смесь таких атомов, получившие название изотопов, в определенной пропорции присутствует в любом чистом веществе (особенно в металлах типа железа, марганца или кобальта). Радиоактивное излучение является результатом распада нестабильных атомных ядер на более стабильные элементы. Каждый химический элемент характеризуется вполне определенным уровнем естественной радиоактивности.

Существует множество естественных радиоактивных материалов, которые излучают в диапазоне, способном вызывать ионизацию в живых тканях. Исторически принято подразделять все радиоактивные излучения на а-, b- и у-излучения, в зависимости от их характеристик. Альфа-частицы по сути являются ядрами атомов гелия, испускаемыми при распаде нестабильных радионуклидов.

Следует помнить, что, хотя многие характеристики радиоактивных излучений описываются исходя из волновой концепции излучения, каждое излучение одновременно является также потоком частиц. С этой точки зрения легче понять природу а- и b-излучений. Так, а-излучение представляет собой поток тяжелых положительно заряженных атомов гелия, а b-излучение является потоком отрицательно заряженных электронов с исчезающе малой массой. Гамма-лучи в отличие от предыдущих типов излучения не несут никакого заряда.

Хотя все эти три типа излучения способны вызывать ионизацию в живых тканях, наибольшее распространение в радиационной терапии получило именно у-излучение. В медицине очень широко используется нестабильный изотоп кобальта с атомным весом 60, который теряет один из нейтронов с испусканием у-излучения и превращается в стабильный изотоп с атомным весом 59.

Характеристики излучения при этой реакции очень стабильны, а количество распадов остается неизменным, так что за 5,33 года половина массы этого радиоактивного элемента переходит в стабильную форму, что определяет период полураспада для 60 Со. Знание времени полураспада того или иного элемента очень важно для планирования теоретических и клинических задач.

Для различных элементов этот период колеблется от нескольких секунд до сотен и тысяч лет. Радий, который интенсивно использовался в медицинской практике до нахождения более подходящих элементов, имеет период полураспада в 1620 лет, т. е. такой источник излучения практически не требует замены при его использовании. Тем не менее в настоящее время в медицине все более широко применяются бета-частицы или электроны, так как характеристики этого излучения более подходят для медицинских целей.

В настоящее время происходит изучение и других атомных частиц, так как теоретически они могут оказывать интересные биологические эффекты. Речь идет о нейтронах, протонах и пи-мезонах.

Хотя с момента открытия радия супругами Кюри медики пользовались в основном радиоактивными источниками естественного происхождения, современная физика высоких энергий позволяет производить целый ряд искусственных источников и изотопов. Эти радионуклиды обычно получают путем бомбардировки в атомных реакторах природных материалов тяжелыми частицами.

Преимущество искусственных источников излучения состоит в том, что так можно получать материалы с наиболее приемлемыми для поставленных задач характеристиками у-излучения и периода полураспада.

Разработка новых диагностических методов, например радиоизотопного сканирования, и внедрение новых подходов в терапии требуют создания искусственных источников излучения с заданными свойствами. Применительно к терапии требуется создание новых типов закрытых и открытых источников. Использование закрытых источников состоит в том, что радиоактивный материал помещается в изолирующий контейнер (например, платиновые иглы с радиоактивным цезием или радием).

В этом случае возможно введение радиоактивного материала именно в те ткани, которые требуется облучить, а по прошествии заданного времени удалить его из организма.

Открытые радиоактивные источники, такие как I, вводятся в организм перорально или в виде инъекции. Они проникают в кровяное русло и аккумулируются в органе-мишени (в случае с йодом — в щитовидной железе, где радиоактивное излучение действует как на опухолевую ткань, так и на нормальные ткани железы). Понятно, что в последнем случае изотопы невозможно использовать повторно.

Открытые источники широко используются в диагностике (радиоактивный технеций — в диагностическом сканировании костей и мозга). В терапии наиболее известно применение радиоактивных изотопов йода (обычно 131 I) для лечения рака щитовидной железы. Изотоп принимается перорально, избирательно накапливается в щитовидной железе и обеспечивает «внутреннее» облучение высокой интенсивности, практически не затрагивая близлежащие органы и ткани. Менее известным примером является использование радиоактивного фосфора ( 32 Р) для облучения костного мозга при стойкой красной полицитемии или истинной полицитемии.

Терапия с использованием радионуклидов характеризуется избирательностью, эффективностью и относительно малой токсичностью, что допускает многократное использование, в том числе в качестве паллиативного лечения. Ограничения, накладываемые на эти виды терапии, связаны с необходимостью содержать пациентов в изолированных помещениях, и трудностями с хранением радиоактивных отходов. Кроме того, многие современные методы радиотерапии довольно дорогостоящи. Тем не менее в последнее время в клинической практике год от года растет количество показаний к применению открытых радиоактивных источников в лечении онкологических заболеваний.

В клинической практике выбор естественных или искусственных радиоактивных изотопов зависит от поставленной задачи. Например, при интерстициальной имплантации, когда содержащие радиоактивный материал иглы помещаются в непосредственной близости или вообще внутри опухолевой ткани, все более широко используется радиоактивный цезий вместо ранее применяемого радия.

Дело в том, что радий характеризуется очень высокой радиационной активностью (количество радиоактивных распадов в секунду), и при работе с ним требуется уделять большое внимание защите медицинского персонала, проводящего данное лечение. Радиационная активность цезия значительно ниже, поэтому затраты времени и средств на защиту от излучения при работе с ним будут также значительно ниже.

Радиоактивные изотопы также используются в источниках внешнего облучения (дистанционная лучевая терапия). Почти все крупные онкологические центры укомплектованы установками для дистанционной гамматерапии, так как множество опухолей залегает достаточно глубоко и не может быть подвергнуто облучению с использованием прямой имплантации (брахитерапии). В настоящее время в качестве внешнего источника излучения наиболее широко применяется 60Со, радиоактивный изотоп, который излучает высокоэнергетические у-лучи (с энергией порядка 1,2 МэВ), обладающие достаточной проникающей способностью, чтобы достигать глубоко залегающие опухоли.

Период полураспада кобальта-60 составляет 5,3 года, поэтому источник на его основе может работать без замены изотопа в течение 3-4 лет.

Традиционная кобальтовая пушка представляет собой цилиндрический источник 60 Со, получаемый в атомных реакторах, помещенный в защитную оболочку. С помощью простого механизма источник выдвигается в рабочее положение на требуемое для проведения лечения время, а затем вновь убирается внутрь защитного кожуха.

В настоящее время такое оборудование все чаще признается устаревшим и по возможности заменяется линейными ускорителями, которые более надежны, долговечны, относительно недороги и более просты в эксплуатации. К недостаткам кобальтового излучателя следует также отнести рассеивание радиации на границах пучка и старение изотопного источника, так как по мере снижения его радиоактивности в результате атомного распада со временем требуется увеличивать время экспозиции.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Идём на обследование: плюсы и минусы радиоизотопной диагностики

Сплошные преимущества

В основе этого метода обследования лежит способность радиоактивных изотопов к излучению. Сейчас чаще всего проводят компьютерное радиоизотопное исследование – сцинтиграфию. Вначале пациенту в вену, в рот или ингаляционно вводят радиоактивное вещество. Чаще всего используются соединения короткоживущего изотопа технеция с различными органическими веществами.

Излучение от изотопов улавливает гамма-камера, которую помещают над исследуемым органом. Это излучение преобразуется и передается на компьютер, на экран которого выводится изображение органа. Современные гамма-камеры позволяют получить и его послойные «срезы». Получается цветная картинка, которая понятна даже непрофессионалам. Исследование проводится в течение 10–30 минут, и все это время изображение на экране меняется. Поэтому врач имеет возможность видеть не только сам орган, но и наблюдать за его работой.

Все другие изотопные исследования постепенно вытесняются сцинтиграфией. Так, сканирование, которое до появления компьютеров было основным методом радиоизотопной диагностики, сегодня применяется все реже. При сканировании изображение органа выводится не на компьютер, а на бумагу в виде цветных заштрихованных строчек. Но при этом методе изображение получается плоским и к тому же дает мало информации о работе органа. Да и больному сканирование доставляет определенные неудобства – оно требует от него полной неподвижности в течение тридцати-сорока минут.

Точно в цель

С появлением сцинтиграфии радиоизотопная диагностика получила вторую жизнь. Это один из немногих методов, который выявляет заболевание на ранней стадии. К примеру, метастазы рака в костях обнаруживаются изотопами на полгода раньше, чем на рентгене. Эти полгода могут стоить человеку жизни.

В некоторых случаях изотопы – вообще единственный метод, который может дать врачу информацию о состоянии больного органа. С их помощью обнаруживают заболевания почек, когда на УЗИ ничего не определяется, диагностируют микроинфаркты сердца, невидимые на ЭКГ и ЭХО-кардиограмме. Порой радиоизотопное исследование позволяет врачу «увидеть» тромбоэмболию легочной артерии, которая не видна на рентгене. Причем этот метод дает информацию не только о форме, строении и структуре органа, но и позволяет оценить его функциональное состояние, что чрезвычайно важно.

Если раньше с помощью изотопов обследовали только почки, печень, желчный пузырь и щитовидную железу, то сейчас положение изменилось. Радиоизотопная диагностика применяется практически во всех областях медицины, включая микрохирургию, нейрохирургию, трансплантологию. К тому же эта диагностическая методика позволяет не только поставить и уточнить диагноз, но и оценить результаты лечения, в том числе вести постоянное наблюдение за послеоперационными больными. К примеру, без сцинтиграфии не обойтись при подготовке больного к аортокоронарному шунтированию. А в дальнейшем она помогает оценить эффективность операции. Изотопы выявляют состояния, угрожающие жизни человека: инфаркт миокарда, инсульт, тромбоэмболию легочной артерии, травматические кровоизлияния в мозг, кровотечения и острые заболевания органов брюшной полости. Радиоизотопная диагностика помогает отличить цирроз от гепатита, разглядеть злокачественную опухоль на первой стадии, выявить признаки отторжения пересаженных органов.

Под контролем

Противопоказаний к радиоизотопному исследованию почти нет. Для его проведения вводится ничтожное количество короткоживущих и быстро покидающих организм изотопов. Количество препарата рассчитывается строго индивидуально в зависимости от веса и роста пациента и от состояния исследуемого органа. А врач обязательно подбирает щадящий режим исследования. И самое главное: облучение при радиоизотопном исследовании обычно даже меньше, чем при рентгенологическом. Радиоизотопное исследование настолько безопасно, что его можно проводить несколько раз в год и сочетать с рентгеном.

На случай непредвиденной поломки или аварии изотопное отделение в любой больнице надежно защищено. Как правило, оно расположено далеко от лечебных отделений – на первом этаже или в подвале. Полы, стены и потолки в нем очень толстые и покрыты специальными материалами. Запас радиоактивных веществ находится глубоко под землей в специальных просвинцованных хранилищах. А приготовление радиоизотопных препаратов производится в вытяжных шкафах со свинцовыми экранами.

Также ведется постоянный радиационный контроль с помощью многочисленных счетчиков. В отделении работает обученный персонал, который не только определяет уровень радиации, но и знает, что предпринять в случае утечки радиоактивных веществ. Кроме сотрудников отделения, уровень радиации контролируют специалисты СЭС, Госатомнадзора, Москомприроды и УВД.

Простота и надежность

Определенных правил во время радиоизотопного исследования должен придерживаться и пациент. Все зависит от того, какой орган предполагается обследовать, а также от возраста и физического состояния больного человека. Так, при исследовании сердца пациент должен быть готов к физическим нагрузкам на велоэргометре или на дорожке для ходьбы. Исследование будет более качественным, если его делать на голодный желудок. Ну и, конечно, нельзя принимать лекарственные препараты за несколько часов до исследования.

Перед сцинтиграфией костей пациенту придется выпить много воды и часто мочиться. Такая промывка поможет вывести из организма изотопы, которые не осели в костях. При исследовании почек тоже надо выпить побольше жидкости. Сцинтиграфию печени и желчных путей делают на голодный желудок. А щитовидная железа, легкие и головной мозг исследуются вообще без всякой подготовки.

Радиоизотопному исследованию могут помешать металлические предметы, оказавшиеся между телом и гамма-камерой. После введения препарата в организм надо подождать, пока тот достигнет нужного органа и распределится в нем. Во время самого исследования пациент не должен двигаться, иначе результат будет искажен.

Простота радиоизотопной диагностики дает возможность обследовать даже крайне тяжелых больных. Ее применяют и у детей, начиная с трех лет, в основном им исследуют почки и кости. Хотя, конечно, дети требуют дополнительной подготовки. Перед процедурой им дают успокаивающее, чтобы во время исследования они не вертелись. А вот беременным радиоизотопное исследование не проводят. Это связано с тем, что развивающийся плод очень чувствителен даже к минимальной радиации.

Источник

Что такое изотопы в медицине

«Изотопы на страже здоровья».

Начало радиационной и ядерной медицине положили фундаментальные исследования, проведенные в ядерной физике в 1930-е годы. Однако официальный статус одного из направлений она получила лишь в 1970 году. С тех пор методы диагностики и лечения совершенствовались, а новые технологии с каждым годом позволяют им становиться более точными, эффективными, безопасными и комфортными для пациента.

Основными идеями ядерной медицины стали ядерно-физические методы регистрации основных видов излучений, производство обогащенных стабильных и радиоактивных нуклидов в качестве индикаторов для исследования химических процессов и использование меченых радионуклидами соединений (радиофармпрепаратов) для изучения физиологических и биохимических процессов.

«Точный и своевременный диагноз — половина успеха в лечении болезней. Если не стопроцентный успех. Особенно если речь идет о болезнях-лидерах — онкологических и кардиологических. Применение ядерных технологий в медицине предоставило врачам уникальную возможность выявлять эти болезни на самой ранней стадии, и не только выявлять, но и излечивать, не прибегая к операции» — Н. Костеников.

Ядерная медицина — это метод диагностики и лечения при помощи радиофармацевтических препаратов: радиоактивных изотопов, вводимых в организм вместе с фармацевтическими препаратами. Это не больно и безопасно, а эффект феноменален: слабое радиоизлучение, идущее из организма, дает точнейшую информацию о различных органах и возможных патологиях; получение подобной информации другими способами требует дорогостоящих исследований или хирургического вмешательства, либо вовсе невозможно. Уникальность метода состоит в том, что радиоизлучение идет изнутри органа (излучателем является не внешнее устройство, а радиоизотоп).

«Россия была пионером и остается одним из мировых лидеров в производстве сырьевых медицинских изотопов. Такие разработки означают возможность диагностики и лечения ряда серьезных заболеваний – онкологических, кардиологических, неврологических. Однако, имея мощный фундаментальный задел, мы почти не развивали производство медицинской аппаратуры, что сейчас привело к почти кризисной ситуации» — В.П.Смирнов (академик РАН).

В настоящее время уровень развития ядерной медицины в России заметно уступает экономически развитым странам. Почти все наши сырьевые медицинские изотопы (более 90%) уходят за границу.

Библиографический список литературы
к выставке «Изотопы на страже здоровья».

Источник