MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-24
Часть–4_ Апрель –2025
212
РАДИОИЗОТОПЫ В НЕЙТРОННОЙ ФИЗИКЕ
МуминоваЗ.А., Туламетов М.А.
Ташкентский химико – технологический институт
Аннотация. В данной работе проведен анализ современных методов и
технологий получения медицинских диагностических и брахитерапевти-ческих
радиоактивных препаратов. Кроме этого, дана информация об особенностях
применения ускорителей для проведения протонной терапии.
Ключевые слова. Радиоизотоп, позитронная эмиссионная томография
(ПЭТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография, протонная
терапия, брахитерапия,
Актиний-225 и Радий-223,
иттербиевые источники.
Ядерная медицина в настоящее время стала важнейшей частью системы
здравоохранения всех промышленно развитых стран. Получив основной толчок
развития во второй половине ХХ века, когда бурно начала развиваться
электроника и робототехника, ядерная медицина пополнила свой арсенал
современным инструментарием для проведения процедур, особенно
диагностических.
Более половины (значительная часть) онкологических больных в
настоящий период излечиваются с применением дистанционной или контактной
радиотерапии. При этом число пациентов, получивших такое лечение, постоянно
возрастает в развитых странах. Ту или иную форму лучевой диагностики
(рентгеновская
компьютерная
томография,
позитронная
эмиссионная
томография (ПЭТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография и др.)
проходит почти каждый пациент, страдающий онкологическим или другим
тяжелым заболеванием. Исследования, направленные на развитие новых
технологий ядерной медицины и лучевой терапии, являются приоритетной
частью плана работ научных центров и университетов развитых стран. Вложение
средств в исследования по ядерной медицине и лучевой терапии
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-24
Часть–4_ Апрель –2025
213
рассматриваются в развитых странах как необходимый вклад в улучшении
качества жизни населения.
В данной работе приведена обзорная информация о наиболее
перспективных технологиях и подходов используемых в ядерной медицине. Так,
в Институте ядерных исследований (ИЯИ) РАН в г.Троицке проводятся
фундаментальные и прикладные исследования по ядерной и нейтронной физике,
использование результатов данных исследований дают возможность
производить большинство изотопов медицинского назначения и осуществлять
протонную терапию новообразований любой локализации.
Для проведения экспериментальных исследований в области
протонной терапии в ИЯИ РАН используется протонный ускоритель,
обеспечивающий пучки протонов с энергией от 100 до 220 МэВ со средним
током до 100 мкА.
На основе опыта других ядерных центров и существующих
тенденций в современной медицине, а также с учетом возможности имеющегося
ускорителя протонов была сформирована программа исследований ИЯИ РАН
для медицины, которые в настоящее время реализуется. Основными
направлениями этой программы исследований являются протонная терапия,
производство радиоизотопов для диагностики и терапии, производство и
внедрение источников для брахитерапии, лучевой диагностики.
Как известно, ускоренные протоны обладают специфическим
поведением при прохождении любой среды – выделяемая или ионизирующая
энергия не убывает по мере замедления в среде, как у электронов или фотонов, а
наоборот, достигает максимума в момент остановки. Выделение ионизирующей
энергии в тканях организма приводит к локальному разрушению клеток в
заданном месте. Индивидуально подбирая энергию протонов можно локально
разрушить опухоль, расположенную на любой глубине. Практическая
реализация протонной терапии до сих пор является весьма сложной научной и
технической проблемой. Например, в России нуждаются в протонной терапии,
по разным оценкам, от 30 до 50 тыс. больных ежегодно.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-24
Часть–4_ Апрель –2025
214
Несмотря на уникальные характеристики пучков имеющегося
сильноточного ускорителя протонов, оптимальным было бы использование для
протонной терапии и других прикладных задач в интересах медицины нового
специализированного ускорителя протонов средних энергий.
Циклотрон обеспечивает пучки протонов высокой интенсивности с
энергией (Е=30-100 МэВ). Линейный ускоритель, в этом случае, производит
дальнейшее ускорение до энергии Е=250МэВ лишь небольшой части протонов
из циклотрона, используемых для протонной терапии.
Потребность в радиоизотопах для диагностики и терапии различных
заболеваний ежегодно возрастает. Ряд таких изотопов может быть получен с
достаточно высокой экономической эффективностью только на сильноточных
ускорителях протонов средней энергии. В настоящее время в мире действует
менее десяти установок аналогичного типа.
Рассмотрим некоторые вопросы применения стронция-82 (период
полураспада 25 суток) и генераторов стронция/рубидий-82 для ПЭТ-
диагностики. Использование генератора короткоживущего радионуклида, в
данном случае рубидия-82 (период полураспада 1,3 минут), позволяет избежать
от необходимости сооружения циклотрона и создания радиохимической
лаборатории непосредственно в клинике. Это делает более доступной процедуру
раной диагностики инфаркта миокарда и некоторых других заболеваний.
Именно таким путем в основном осуществляется ПЭТ-диагностика в
США, где смертность из-за сердечно-сосудистых заболеваний занимает второе
место после смертности от онкологических заболеваний. В России, смертность
от сердечно-сосудистых заболеваний занимает первое место, в том числе из-за
крайне низкого уровня ранней диагностики населения по этим заболеваниям.
В ИЯИ РАН разработана технология производства и других изотопов
для медицины. Sn-117
m
является перспективным медицинским терапевтическим
радионуклидом. Его используют в первую очередь для терапии костных
онкологических заболеваний. В то же время исследования последних лет
показывает чрезвычайно высокую эффективность использования этого изотопа
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-24
Часть–4_ Апрель –2025
215
и для терапии сосудистых заболеваний. В ИЯИ РАН при участии
Бруххейвенской
национальной
лаборатории
(BNL,США)
разработана
технология производства олово (Sn-117
m
) в состоянии «без носителя» из
облученных мишеней, содержащих сурьму.
На основе этой технологии в медицинском радиологическом
научном центре (МРНЦ) в г.Обнинске созданы новые Радиоактивные
Фармакологические Препараты - альбуминовые микросферы для лечения
аденомы простаты, рака печени и молочной железы и других заболеваний,
продемонстрировавшие свою эффективность в биологических экспериментах.
Актиний-225 и Радий-223 также весьма перспективные радионуклиды,
обладающие альфа-излучением с малым пробегом в биологических тканях.
Массовое применение этих радионуклидов может значительно улучшить
терапию целого ряда онкологических заболеваний.
В ИЯИ РАН ведутся исследования и в других перспективных
направлениях ядерной медицины и лучевой терапии, в частности, в области
брахитерапии.
Для
ряда
локализаций
злокачественных
опухолей
(предстательной железы, молочной железы, гинекологической локализации и
др.), брахитерапия является наиболее эффективным щадящим радикальным
лечением. Брахитерапия основана на введение закрытых радиоактивных
источников непосредственно в области опухоли. При этом в большинстве
случаев удаётся избежать постлучевых осложнений, а длительность лечения
составляет всего несколько дней.
Брахитерапия по типу и активности используемых источников
разделяется на низкодозовую (НДБ) и высокодозовую брахитерапию (ВДБ). Для
проведения ВДБ в настоящее время в основном используется два типа закрытых
радионуклидных источников: на основе кобальта-60 и иридия-192. Большая
энергия гамма-излучения кобальта-60 приводит существенному облучению
жизненно важных органов пациентов.
Основные изотопы, используемые для брахитерапии:
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-24
Часть–4_ Апрель –2025
216
Изотоп
Период полураспада, сутка
Средняя энергия, кэВ
I-125
Cs-131
Pd-103
Ir-192
Co-60
Yb-169
60
9,7
17
74
5 лет
32
28,4
30,4
21
356,8
>1 МэВ
92,8
По имеющимся данным, потребность в операциях с использованием всех
видов брахитерапии, например в России, составляет не менее 50000 операций в
год. Проведение исследований в этом направлении позволяет перейти к
внедрению в практику в России и за рубежом новой перспективной технологии
в медицине – брахитерапии с иттербиевыми источниками. Массовому
внедрению в медицину этих технологий способствуют преимущества новых
источников перед существующими аналогами: менее затратная подготовка
терапевтических кабинетов, меньшая цена источников и более простая
логистика их доставки в медицинские учреждения. При этом терапевтические
свойства у иттербиевых источников по крайней мере не хуже, чем у
используемых аналогов с другими изотопами.
Существенный вклад в развитие ядерной медицины внесли и узбекские
ученые из Института Ядерной Физики Академии Наук Узбекистана (ИЯФ АН
РУз) г. Ташкент. Так, в 1956 году был организован ИЯФ (Институт ядерной
физики) в посёлке Улугбек города Ташкента Республики Узбекистан и создана
лаборатория радиоизотопов (во время руководства д.ф-м.н., профессора
Гулямова У.Г.).
В 1976 году было создано предприятие «Радиопрепарат» ИЯФ,
предназначенное для выпуска меченных радиоактивных соединений.
Предприятие «Радиопрепарат» производило для внутреннего рынка и
экспортировало в страны содружества, Европу и США меченые препараты и
соединения, а также изделия с радиоактивными изотопами. Номенклатура
выпускаемых соединений для медицины и науки превышала 60 наименований.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-24
Часть–4_ Апрель –2025
217
Показателем высокого уровня специалистов в области радиохимий
Узбекистана является тот факт, что около 70% мирового объема производства
радиофарм препарата йод 125 (I-125), приходилось на долю Республики
Узбекистан.
В настоящий период одним из перспективных технологий получения
медицинских радиофарм препаратов является ускорительный метод.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Кравчук Л.В.
УФН
180665(2010); Kravchuk L V
Phys.Usp.
53635 (2010)
2.
Amaldi U et al.
Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res.
A
620563 (2010)
3.
Akulinichev S V, Derzhiev V I
Radiotherapy Oncology
110 (Suppl.1,2) (2014)
4.
Недорезов В.Г., Патент РФ №466166 (2005)
5.
Скуридин В.С. Методы и технологии получения радиофармпрепаратов:
Учеб. пособие.-Томск: Изд.ТПУ, 2007 -97 с.
6.
Куренков Н.В., Шубин Ю.Н. Радионуклиды в ядерной медицине
(получение и использование). -Обнинск: ФЭИ-2429, 1995.
7.
Производство изотопов. – В кн.: Всесоюзная научно-техническая
конференция «20 лет производства и применения изотопов и источников
ядерных излучений в народном хозяйстве СССР». М., Атомиздат, 1973.
8.
Соколов В.А. Генераторы короткоживущих радиоактивных изотопов. М.,
Атомиздат, 1975.
9.
Рябухин Ю. С., Шальнов А. В. Ускоренные пучки и их применение. М.,
Атомиздат, 1980 – с.192.
10.
Комов А.И., Скуридин В.С., Рыбасов А.Г., Головков В.М. Новые
технологии производства радиофармпрепаратов на основе короткоживущих
радионуклидов, получаемых на циклотроне и ядерном реакторе НИИ ЯФ
ТПУ. Изв. Вузов. ФИЗИКА, № 4, 1998 - с.183.
11.
Циклотрон в решении научных и практических задач. Сб. статей под ед.
Головкова В. Томск: Изд. ТПУ, 1999.-103 стр.
12.
Изотопы: свойства, получение, применение. Под. Ред. В. Ю. Баранова. М.,
Изд. АТ, 2000.
