Статус и перспективы развития ядерной медицины и лучевой терапии в России на фоне мировых тенденций (стр. 4 )

В настоящее время необходимым требованиям, предъявляемым к разработчикам и производителям сложной медицинской техники, отвечают ГНЦ РФ ИТЭФ (г. Москва) и НПК ЛУЦ НИИЭФА им. (г. С.-Петербург), которые имеют многолетний опыт создания оборудования для лучевой терапии и диагностики, для ядерной медицины. С точки зрения технической оснащенности и квалификации научных и инженерных кадров ГНЦ РФ ИТЭФ и НПК ЛУЦ НИИЭФА им. наиболее подготовлены к реализации проекта по организации производства комплекса наукоемкого оборудования для ПЭТ технологий.

ГНЦ РФ ИТЭФ ведет работы в области ПЭТ-технологий с 1986 г. и сегодня уже располагает большей частью необходимого технологического оборудовании, аппаратурой, испытательными и наладочными стендами для реализации 1 этапа. Созданная при ИТЭФ научно-производственная фирма «ПОЗИТОМ-ПРО», ориентированная на работы в области ядерной медицины, располагает научной аккредитацией, лицензиями на конструирование и изготовление изделий и оборудования, содержащих радиоактивные вещества, имеет аттестацию по международному стандарту ISO . В Институте и НПФ «ПОЗИТОМ-ПРО» накоплен самый большой в стране опыт разработок в области ПЭТ-технологий, имеется необходимый научный, инженерно-технический и административный персонал. В Институте есть все предпосылки для организации производства таких частей комплекса, как мишенная система для наработки радионуклидов, автоматизированная радиохимическая лаборатория, специальное защитное оборудование для радиохимической лаборатории, ПЭТ-сканеры. ИТЭФ имеет возможность выделить дополнительные помещения для организации выпуска оборудования при необходимости увеличения объемов тиражирования.

НПК ЛУЦ НИИЭФА обладает современным производством, получившим международную аттестацию по стандарту ISO 9001. На нем реализуются самые сложные технологические процессы обработки материалов, имеется прецизионный станочный парк, цеха сборки и наладки электроники, аттестационные и испытательные стенды. Предприятие располагает необходимыми производственными мощностями, обладает опытом конструкторской разработки и промышленного изготовления ускорительной техники, в частности, циклотронов с энергией до 30 МэВ. Производственные мощности НИИЭФА способны уже сегодня обеспечить выпуск до 3-4 циклотронов в год и для организации выпуска ускорительной части ПЭТ-комплексов институту потребуются совсем небольшие финансовые вложения, на уровне 10 млн. рублей.

3.2. Радионуклидная диагностика in vitro.

К радионуклидной диагностике относится также и метод радиоиммуных исследований «in vitro», то есть «в стекле (пробирке)», без введения радиоактивных препаратов в организм. С помощью радиоиммуного анализа (РИА) можно определять концентрацию биологически активных соединений (гормонов, ферментов, лекарств и других) в биологических жидкостях организма. РИА осуществляют с помощью наборов меченых органических соединений (антигенов, антител, гормонов и т. д.). В качестве радиоактивной метки чаще всего используется йод-125. Его ядерно-физические характеристики удобны для осуществления исследований, а химические свойства йода подходят для осуществления реакций синтеза меченых соединений.

Невизуализирующие радионуклидные методы, в частности РИА, достаточно широко используются в практической ядерной медицине. Так, в странах Западной Европы вклад таких методик в общую структуру радиодиагностических исследований достигает 10-12%.

На сегодня остаются актуальными с практической точки зрения, следующие невизуализирующие методы ядерной медицины:

- радиоимунный анализ,

- определение объема циркулирующей крови,

- дыхательный тест для выявления Helicobacter pylori,

- исследование продолжительности жизни эритроцитов,

- диагностика потери белка и крови желудочно-кишечным трактом,

- ренография, о

- определение йодпоглотительной функции щитовидной железы,

- изучение метаболизма витамина В12 и железа.

РИА был впервые разработан Berson & Yalow (1960) для определения уровня эндо­генного инсулина в плазме крови человека. Метод основан на конкуренции определяемого вещества со своим меченым аналогом за ограниченное число мест связывания у высокоспецифичных антител. В тест-системе радиоактивный лиганд связывается со специфическими антителами к немеченому лиганду, в результате чего образуется комплекс «меченый лиганд - антитело». Определяемый гормон (лиганд) плазмы крови конкурирует с меченым аналогом за связывающие места антитела и тем самым снижает взаимодействие последнего с меткой. Вследствие этого соотношение концентраций свободного и связанного с антителом лигандов уменьшается. Связанную и свободную формы меченого соединения разделяют одним из известных способов (адсорбция, фракционное осаждение, метод двойных антител и т. д.)

Заключительными этапами РИА являются радиометрия одной из фракций, построение калибровочной кривой, отражающей динамику изменений радиоактивности связанного (или свободного) лиганда в зависимости от количества внесенного в пробирку немеченого аналога (стандарта). Концентрация гормона в анализируемом образце устанавливается путем сравнения радиоактивности этого образца с уровнем счета в стандартных пробах и перенесения полученного значения на калибровочную кривую.

К преимуществам РИА относятся:

-  высокая чувствительность - способность выявлять минимальные количества вещества;

-  специфичность - измерение количества только одного строго определенного вещества;

-  точность - определение истинного количества вещества;

-  возможность повторения результатов в одной пробе при анализе наборами из разных партий.

Недостатками РИА считаются:

-  недолговечность хранения меченого лиганда по причине физического распада метки, ее отщепления и радиолиза носителя;

-  разрушение лиганда при йодировании;

-  необходимость высокой очистки лиганда;

-  недостаточная чувствительность при низком содержании определяемого вещества в биологических жидкостях;

-  низкая специфичность, обусловленная неселективным связыванием меченого соединения компонентами плазмы крови;

-  необходимость предварительной экстракции определяемого лиганда в тех случаях, когда он связан с белками или липопротеидами плазмы, а также при наличии в крови веществ, обладающих перекрестной иммунореактивностью по отношению к определяемому лиганду.

Несмотря на все вышеперечисленные недостатки, РИА в настоящее время является самым распространенным методом радиолигандного анализа.

Для проведения РИА-исследований необходимы так называемые наборы реагентов для радиоиммунологического анализа (РИА-наборы).

На территории бывшего СССР РИА-наборы производились лишь на Опытном заводе при Институте биоорганической химии БССР в г. Минске. В настоящий момент в России отсутствует производство этого вида продукции, и все необходимые диагностические наборы закупаются во Франции, Чехии, Беларуси, Финляндии и США. В 2000 году на закупку РИА-наборов 18 наименований Минздрав России затратил около 52,0 млн. рублей. Примерно столько же собственных средств направили на эти цели медицинские учреждения ведомственного и территориального подчинения. Общая величина российского рынка этой продукции составила в 2000г. 100-105 млн. рублей. В натуральном исчислении закупки 2001г. изменились не сильно.

Динамика Государственного заказа на РИА-наборы выражается следующими показателями:

1998г. -13000 наборов,

1999г. – 2000 наборов,

2000г. – 5000 наборов,

2001г. – 9000 наборов,

2002г. – 15000 наборов.

Затраты на закупку РИА-наборов в 2001г. составили 43% от общей суммы затрат на приобретение различной нуклидной продукции медицинского назначения.

Данные по закупкам РИА-наборов в годах отсутствуют. Но можно сделать вывод, что спрос на эту продукцию в России существует. Так, например, из 300 млн. рублей, затраченных в 2006 году Минздравом России на централизованную закупку нуклидной продукции медицинского назначения, 119 млн. рублей были израсходованы на РИА-наборы с йодом-125.

Поставку РИА-наборов в Российскую Федерацию выполняют специализированные торговые организации: ГУП В/О «Изотоп», «Нуклон», «Нуклид-Транс».

Естественный вывод. Для того чтобы обеспечить в России проведение РИА-исследований в необходимом объеме нужно срочно организовывать отечественное производство этой продукции.

3.3. Радионуклидная терапия.

В лечении злокачественных и неопухолевых заболеваний эффективно применяются современные технологии с использованием радионуклидов, так называемая радионуклидная терапия (РНТ).

К преимуществам РНТ относятся:

- избирательность повреждения опухоли или патологического очага;

- хорошая переносимость процедуры терапии;

- относительно короткое время госпитализации;

- возможность использования лечения тяжелобольных.

Для РНТ выбирают радионуклиды с оптимальными для этих целей ядерно-физическими свойствами. К числу наиболее значимых свойств относят наличие частиц с высокой линейной передачей энергии при ограниченной длине пробега.

Радионуклидами выбора для РНТ являются:

-  α –излучатели с высокой линейной передачей энергии (~80 кэВ/мкм) и коротким пробегом частиц (50-90 мкм), например, 211At, 212Bi;

-  β –излучатели с относительно коротким пробегом частиц (520 мкм), например, 33P, 121Sn, 177Lu, 191Os, 199Au;

-  β –излучатели со средним пробегом частиц (≥200 мкм при средней величине ~1 мм), например, 47Se, 67Cu, 77As, 106Rh, 109Pd, 111Ag, 131J, 143Pr, 161Tb, 188Re;

-  β –излучатели с относительно большим пробегом частиц (в среднем >1мм), например, 32P, 90Y, 186Re;

-  радионуклиды, распадающиеся электронным захватом или внутренней электронной конверсии, например, 77Ge, 103Pd, 109Sb, 131Cs, 193Pt, 197Hg.

Особенно перспективным для радионуклидной терапии рака, при лечении микрометастазов опухолей, считают α–излучатели, благодаря более высокой линейной передачи энергии их излучения по сравнению с «мягкими» β–излучателями. Посчитано, что количество α-распада на единицу массы ткани, необходимое для достижения одного и того же терапевтического эффекта, примерно на 3 порядка меньше, чем число β-распадов. Например, “макроскопическая” доза α–излучения 211At (E α = 5.87 МэВ) в 300-400 раз выше, чем от 125I (Eβ = 27,2; 35,5 КэВ).

Но наличие радионуклида с оптимальными, с точки зрения терапии, свойствами является необходимым, но еще недостаточным условием успешного проведения лечения. Нужно еще разработать метод доставки этого радионуклида к очагу поражения. Возможность селективного воздействия большинства терапевтических РФП достигается за счет использования различных носителей и способов введения (внутриартериальное, внутриполостное, внутриопухолевое, эндолимфатическое).

За последние 20 лет ученые разработали «почтовые» (homing) материалы (моноклональные антитела, пептиды, нановещества), которые присоединяются к различного типа раковым клеткам. Такие соединения обладают специфической особенностью связываться только с определенной антигенной детерминантой, в результате чего происходит процесс направленной доставки терапевтического радионуклида к определенной злокачественной клетке.

При использовании в качестве терапевтического радионуклида того или иного альфа-эмиттера, благодаря короткому пробегу альфа-частиц (десятки мкм) формируется чрезвычайно высокая (1-2 кГр) локальная доза облучения именно этой клетки.

Технология радионуклидной терапии основана на применении так называемых терапевтических радиофармпрепаратов, которые, попадая в определенное место в организме, испускают излучение с коротким пробегом, которое разрушает ткань. Таким образом, происходит, например, лечение опухолевых заболеваний.

Закрытые радионуклидные источники могут быть помещены непосредственно в опухоль или рядом с ней, что также дает терапевтический эффект (брахиотерапия). В настоящее время радионуклидная терапия стала эффективным средством как самостоятельного, так и комбинированного лечения больных, появились многообещающие разработки с использованием новых радионуклидов для лечения рака, резистивного к другим видам терапии, а также для снятия болей при метастазах и артритах.

Следует отметить отсутствие побочных эффектов и осложнений при терапии с радионуклидами. В последние годы наблюдается неуклонный рост интереса к лечению методами брахиотерапии. Она особенно интенсивно используется при лечении рака простаты и просветления артерий. Более чем десятилетний опыт лечения рака простаты в США показывает, что в случае применения радионуклидов наблюдается меньше осложнений (импотенция и недержание) по сравнению с хирургией. В брахиотерапии применяют закрытые источники излучений в виде зерен, игл, проволок.

На «активных» койках больные проходят курс радионуклидной терапии в режиме закрытого клинического стационара. При некоторых формах злокачественных образований, например, при отдаленных метастазах дифференцированного рака щитовидной железы, радионуклидная терапия является единственно эффективным методом лечения. За последнее время с хорошим результатом, а в ряде случаев с полным исчезновением метастазов рака щитовидной железы, пролечены десятки тысяч больных в крупных медицинских центрах США, Японии, Европы и других стран. Широко используется метод радионуклидной терапии в лечении метастазов в печени, в легких, рака почки, предстательной железы.

В нашей стране несколько «активных» коек имеется только в медицинском центре в Обнинске, куда едут больные со всей страны.

Отличительные черты радионуклидной терапии со специальными терапевтическими РФП:

-  высокая толерантность нормальных тканей;

-  несущественные побочные эффекты;

-  полная реализация энергии бета-частиц на расстояниях не более нескольких миллиметров, а альфа-частиц – на расстояниях нескольких десятков микрон;

-  возможность формирования в патологических очагах больших поглощенных доз ( Гр.).

Применяемые в настоящее время для терапии радионуклиды представлены в таблице 5.

Таблица 5. Некоторые терапевтические радионуклиды.

Радионуклид	Период полураспада	Тип распада, ( %%)	Энергия основных линий, кэВ	Область применения
Фосфор-32	14, 3 сут.	β- (100)	Ср. 694, макс. 1710	Терапия костных опухолей
Скандий-47	3,4 сут.	β - (100)	Ср. 160, макс. 601	Терапия опухолей внутренних органов (печень, селезенка)
Медь-67	61,7 ч	βˉ (100)	Ср. 146, макс. 577	Терапия опухолей с МКАТ
Бром-77	57,0 ч	ЭЗ(100)	γ 239, 521	Биохимическое поведение с МКАТ, РИТ
Иттрий-86	14,7 ч	ЭЗ (66) β+ (34)	γ 1077, 628	РИТ
Иттрий-88	106,6 сут.	ЭЗ (100)	γ 1836, 898	РИТ
Иттрий-90	64,1 ч	βˉ (100)	Ср. 934, макс. 2281	Терапия опухолей
Рутений-97	2, 9 сут.	ЭЗ(100)	γ 216, 324	РИТ с МКАТ
Палладий-103	17, 0 сут.	ЭЗ(100)		Терапия опухолей простаты
Серебро-111	7,47 сут.	β -(91,9)	Ср. 360, макс. 1050	Терапия лимфосистемы
Индий-111	2.81 сут.	ЭЗ(100)	γ 171, 245	РИТ с МКАТ
Кадмий-115	53,5 ч.	β - (100)	Ср. 318, макс. 1110	Терапия артритов
Йод-124	4,15 сут.	ЭЗ(75) β+ (25)	γ 608, 1691	РИТ с МКАТ
Йод-125	60, 0 сут.	ЭЗ(100)	γ 35	РИТ с МКАТ
Йод-131	3,0 сут.	β - (100)	γ 364, 637 βˉ ср.180, макс. 810	Терапия опухолей щитовидной железы, почек, печени
Самарий-153	46,7 ч.	β - (100)	Ср. 255, макс. 810 γ 364	Терапия костных опухолей и метастазов
Гадолиний-159	18,5 ч.	β - (100)	βˉ ср.306,макс.975	Терапия опухолей
Гольмий-166	26,8 ч.	β - (100)	βˉ ср. 610 макс.1850	Терапия ревматоидных артритов
Европий-169	9,4 сут.	β - (100)	Ср.96, макс.340	Терапия ревматоидных артритов
Туллий-170	128,6 сут.	β - (99,85)	Ср.315, макс.1000	Терапия лейкемии
Иттербий-175	4,2 сут.	β - (100)	Ср.126, макс.469	Терапия опухолей
Лютеций-177m	160,0 сут.	β - (100)	γ 208, 228, 327, 419 βˉср. 40, макс. 152	Терапия опухолей с МКАТ
Рений-186	90,62	βˉ (93,1) ЭЗ(6,9)	γ 137, βˉ сред.150, макс.1075	Терапия опухолей костной системы
Рений-188	17,0 ч.	β - (100)	γ 155 βˉср.764, макс.2120	Терапия карциномы мозга, костных метастазов
Иридий-192	74, 0 сут.	β - (95) ЭЗ(5)	γ 296,308,317,βˉср.181,макс.675	Терапия опухолей
Золото-198	2,7 сут.	β - (100)	γ 97,180,204,215, 412 βˉср. 312, макс.961	Терапия ревматоидных артритов
Золото-199	3,1 сут.	β - (100)	γ 158, 208	Терапия ревматоидных артритов
Висмут-212	60,6 мин.	β - (64) γ(36)	γ 727, α 6051 βˉср.770, макс. 2240	Терапия опухолей с МКАТ
Астат-211	7,2 ч.	α (100)	γ 687, α 5870	Терапия асцитных опухолей
Фермий-253	20,5 сут.	α (100)	α 6683	Терапия лейкемии с МКАТ
Фермий-255	20,1 ч.	α (100)	α 7016	Терапия с МКАТ

В таблице 5 приведены ядерно-физические характеристики и области применения около 30 терапевтических радионуклидов. Однако отечественной промышленностью для радионуклидной терапии выпускаются РФП только на основе 131I и 198Au, а номенклатура новых РФП сильно ограничена.