Site icon ИнфоТЭК

Зрелость мирного медицинского атома. Часть вторая

Doctor examining MRI, MRT, CT scan image of human brain. Medical treatmant concept. Diagnosis of the disease humans head. Close up.

Первая часть статьи "Зрелость мирного медицинского атома".

Бета-минус

Пожалуй, самый непростой для понимания вид радиационного излучения – бета-распад. Для того, чтобы его объяснить, физикам потребовалось разобраться со свойствами слабого взаимодействия, которое имеется у протонов и нейтронов, если те и другие входят в состав атомного ядра. Нейтрону в ядре откровенно скучно – протоны его не любят, электроны на орбиталях никакого внимания не обращают. И время от времени нейтрон от тоски просто сходит с ума – превращается в протон.

А что такого? Масса почти такая же, может себе позволить. А, путаница с электрическим зарядом получается: был ноль, стал плюс 1. Нехорошо. Но есть вариант – одновременно вот с таким превращением вытолкнуть из себя электрон с его минусом в единицу, и математически все сходится: минус 1 плюс 1 получается тот же ноль, что и был. Про уравнения электрослабого взаимодействия – в соответствующие учебники, а ядерных медиков интересует только вот этот дополнительный электрон.

В ядре он не удерживается, вылетает прочь, в компанию к электронам на орбиталях, а дальше все по схеме: одноименные заряды отталкиваются друг от друга, и вот уже этот дополнительный электрон высвобождается и отправляется в самостоятельное путешествие. Этот поток дополнительных электронов и есть бета-излучение или, если точнее бета-минус излучение. Почему минус – понятно – образуются отрицательно заряженные частицы.

И вот они для ядерной медицины уже интересны, поскольку куда охотнее, чем фотоны гамма-излучения, взаимодействуют с клетками организма.

Бета-плюс

Но не меньший интерес у ядерных медиков вызывает и бета-плюс излучение. Да-да, все верно – в ядре атома сойти с ума вполне способен и протон. Соседи выталкивают, какая-то электронная мелочь норовит притянуться, нейтроны под ногами путаются – и так 24 часа в сутки без выходных. И, чуточку напрягшись, протон превращается в нейтрон, а для уравнивания электрического заряда исторгает из себя позитрон – тот же электрон, но с положительным зарядом.

Звучит простенько, однако позволю себе напомнить, что позитрон – это антивещество, а клетки нашего тела представляют собой причудливые цепочки атомов, состоящих из вещества. Никаких вариантов: позитрон, попадая в наш организм, мгновенно вступает в реакцию с электронами. Реакция эта называется аннигиляция – позитрон и электрон взаимно уничтожают друг друга, результат такого взрыва – два фотона с очень высокой энергией, гамма-излучение. Вот его клетки организма удержать уже не могут – гамма-излучение уносится прочь. Страшно?

Масса покоя что электрона, что позитрона – нуль, запятая, 28 нулей и единичка, если в граммах. Следовательно, и доза энергии, которую получают клетки нашего организма – то ли минимальна, то ли микроскопична, ученые еще не определились.

Первичное накопление

Детекторы для фиксации всех видов радиоактивного излучения физики создавали без дополнительных просьб со стороны медиков – им самим требовалось понять все свойства искусственных изотопов. Можно ли при помощи детекторов определить основные характеристики излучения и как на эти характеристики влияет взаимодействие с различными материалами? Ответ на оба вопроса оказался положительным и постепенно физики – то ли сами, то ли под давлением медиков, приступили и к изучению взаимодействия разных видов излучения на органические материалы.

При изучении органики выяснились два интересных момента. На ускорителях удавалось получать микроскопические объемы искусственных изотопов, которые могли обеспечить минимальные дозы излучения – для медиков это уже неплохо, поскольку вписывается в основное требование "минимум вреда". При прохождении через различные ткани тела гамма-кванты и бета-излучение (оба вида) получают разные возмущения, что, в принципе, теоретически должно было давать возможность обнаружить сторонние вещества в тканях. Вот ткань печени – частота излучения на ней меняется определенным образом, а вот совершенно нехарактерное возмущение – значит, в ткани находится нечто, чего там не должно быть.

Так начался период первичного накопления информации – не простой процесс, но медики уже понимали, что вышли на нечто совершенно новое, поскольку выяснился еще один момент. Активнее всего излучение взаимодействует с быстро растущими клетками, передавая свою энергию прежде всего именно им. Надеюсь, что все читатели помнят, что радиоактивное излучение опаснее всего для детей, а люди пожилого возраста куда как выносливее? Но это – про излучение, поступающее извне, а в том случае, если источник излучения находится внутри нашего организма, там, где были обнаружены некие аномальные клетки – это совсем другое.

При помощи радиоизлучения и его детекторов в тканях обнаруживаются чужеродные клетки, растущие опухоли. Второй шаг – подобрать источник радиоизлучения, которое будет атаковать именно клетки опухоли, щадя при этом клетки здоровые. Я ведь не раскрою секрет, что самое главное предназначение ядерной медицины – борьба со всеми известными случаями онкологии? Но направлений, как видим, было сразу два: использование радиоизлучения для диагностики и использование его же для терапии.

Почему так неторопливо

Радиологическое излучение – шире, поскольку позволяет обнаружить не только онкологию, но и диагностировать целый спектр других заболеваний. Дело оставалось за "малым": накопить сведения о тех видах искусственных изотопов, которые можно использовать при диагностике и при терапии, при этом еще более тщательно соблюдая главную заповедь: максимум информации при минимальном вреде в случае диагностики. При использовании радиоактивных веществ в терапии – точечное, ювелирно точное воздействие на инородные клетки при минимальном воздействии на клетки здоровые.

Еще одно требование тоже вполне очевидно: введенные в человеческий организм радиоактивные вещества не должны в нем задерживаться на больший промежуток времени, чем требуется для диагностической или терапевтической процедуры. Поработал изотоп для получения информации диагностами – и прочь, чтобы ни в коем случае не навредил. Прошел сеанс терапии – тоже долой из организма.

При накоплении информации медики и физики выявляли радиоактивные вещества, терапевтически воздействующие на совершенно определенные ткани организма. Ткани эти – далеко не одинаковые, потому для излечения тканей костей требуются одни радиоактивные вещества, для излечения, допустим, тканей головного или спинного мозга – совершенно другие.

Мне кажется, что вот такое описание, помимо прочего, дает и ответ на вопрос "Почему развитие ядерной медицины идет так неторопливо". Все очевидно – тут каждая кроха информации очень дорогого стоит. Каких результатов к сегодняшнему дню достигли ядерные диагносты и ядерные терапевты – в следующей статье.

Exit mobile version