РАДИОИЗОТОПЫ В НЕЙТРОННОЙ ФИЗИКЕ

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 Выпуск журнала №-24 Часть–4_ Апрель –2025 212 MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT 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. Выпуск журнала №-24 Часть–4_ Апрель –2025 213 MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT 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-ди