Буданов Иван (budan) wrote,
Буданов Иван
budan

Как работает ядерная медицина?

Англоязычная статья за авторством Крейга ФрОйденрича (Craig Freudenrich), доктора физиологии медицинской школы в Питтсбурге, научного писателя-фрилансера, бывшего главного редактора HowStuffWorks, расскажет теперь нам (благодаря мне, по-русски) в общих чертах о том, как же работает ядерная медицина!

Об этой статье я узнал из твиттера национального музея ядерной науки и истории, который сам фактически и физически находится в США, в г. Альбукерке, штат Нью Мексико.

Итак, слово нашим заокеанским коллегам, пока русские ядерные твиттеры ещё не вышли с новогодних каникул:

"В больницах или по телевизору вы, вероятно, могли видеть пациентов, находящихся под воздействием радиационной терапии от рака, когда доктор назначал процедуру сканирования на томографе с позитронным излучением для обследования пациентов.

Это - часть медицины, которая имеет специальное название - ядерная медицина. Ядерная медицина использует радиоактивные вещества для воздействия на тело для лечения болезни. Она является частью, одновременно, физиологии (функционирования) и анатомии тела, предполагая установку диагностики и лечения.

В этой статье мы постараемся объяснить некоторые термины и технологии, используемые в ядерной медицине. Вы узнаете, как радиация помогает докторам видеть глубоко внутри человеческого тела, чем они могли видеть когда-либо раньше.

Взгляд с помощью ядерной медицины
Одна из проблем человеческого тела в том, что оно - не прозрачное, а посмотреть вовнутрь обычно нельзя без боли. В прошлом, диагностическая хирургия была единственным способом увидеть то, что происходит внутри тела, но сегодня врачи могут использовать большой ряд непроникающих технологий. Некоторые из этих технологий используют Х-лучи, МРТ - сканеры, компьютерные томографы, ультразвук и т.д. Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и недостатки, позволяя получить наибольшую пользу при применении их в различных условиях и на различных частях тела.

Технология получения изображения в ядерной медицине даёт доктору иную возможность взглянуть внутрь человеческого тела. Технология комбинирует использование компьютера, детекторов и радиоактивных веществ. Эта технология включает в себя:
  • Томографы позитронного излучения (по-английски, PET);
  • Томограф со счётом излучения одного фотона (по-английски, SPECT);
  • Кардиовизуляционное представление;
  • Сканирование костей.
Все эти технологии используют разные свойства радиоактивных веществ для получения (создания) изображения. Ядерная медицина может обнаружить следующее:
  • опухоли;
  • аневризм (слабые места в стенках кровеносных сосудов);
  • нерегулярное или несоответствующее норме течение крови в различных тканях;
  • расстройство кровяных клеток или несоответствующее норме функционирование органов, таких, как щитовидная железа или функция лёгочной недостаточности.
Использование специфических тестов или комбинации тестов, вкупе с симптомами пациента позволяют точно диагностировать болезнь.

Томограф позитронного излучения получает изображение тела благодаря детектированию радиационного эмиттера (излучателя) из радиоактивного вещества. Эти вещества после укола с помощью шприца попадают в тело и обычно помечаются такими радиоактивными атомами, как Углерод-11, Фтор-18, Кислород-15 или Азот-13,которые имеют короткий период полураспада (время, за которое число ядер вещества станет меньше ровно на половину - или в 2 раза). Эти радиоактивные атомы образуются при облучении стабильных химических веществ нейтронами, для создания короткоживущих радиоактивных изотопов.

Томограф фиксирует гамма-лучи, испускаемые из места, где позитрон встречается и взаимодействует с электроном в ткани. При сканировании томографом, пациент располагается на плоском столе, который движется через с шагом через "пончикообразную" форму корпуса.

В корпус встроен ряд гамма-детекторов, который представляет собой ряд сцинтилляционных кристаллов, каждый кристалл соединён с фото-умножительной трубкой, в которой идёт превращение и усиление фотонов в электрические сигналы. Эти электрические сигналы поступают в компьютер, который выдаёт изображение. Затем, стол сдвигается на один шаг, процесс повторяется, позволяя получить 3Д-модель исследуемой части или всего органа (например, мозга, груди, печени).

Томограф может дать картину течения крови и других биохимических функций, в зависимости от типа молекулы, которая была радиоактивно помечена. Томограф может показать метаболизм глюкозы в мозгу или то, как быстро изменяется активность в различных частых тела. Однако (даже в США) существуют только несколько центров томографической диагностики, потому что они должны находиться вблизи с производством короткоживущих радиоизотопов, используемых в данной технологии.

SPECT, сердечно-сосудистая система и сканирование костей
Технология аналогична томографии. Но радиоактивное вещество, которое используется в процессе, имеет бОльший период полураспада, чем аналогичные в томографии (Ксенон-133, Технеций-99, Йод-123) и излучают один (вместо пары, как в технологии томографа) гамма-луч. Метод может получить данные о токе крови по распределению введённых радиоактивных веществ в тело. Полученная картина менее чёткая, чем в предыдущем методе и менее точная, зато технология намного дешевле. Также, такие центры распространены гораздо шире, потому что теперь не требуется непосредственного размещения клиники рядом с производителем радиоактивных изотопов.

Технология получения изображения сердечно-сосудистой системы использует радиоактивные вещества, чтобы показать схему течения крови через сердце и кровеносные сосуды. Одним из примеров метода сердечно-сосудистой визуализации является стресс-тест с помощью таллия, в котором пациенту вводится соединения с радиоактивным таллием, осуществляя ввод вещества на беговой дорожке. Изображение получают с помощью камеры гамма-излучения. После периода отдыха, исследование повторяют без физических упражнений. Изображения до и после тренировки сравнивают и выявляют изменение кровотока в работающем сердце. Эти методы полезны в выявлении заблокированных крупных или мелких артерий, в сердце и других тканей.

Сканирование костей обнаруживают излучением от радиоактивных веществ (технеций-метилдифосфат), которые при попадании в организм, накапливаются в костной ткани, потому как костная ткань хорошо накапливает соединения фосфора. Вещество накапливается в районах с высокой метаболической активностью и поэтому получаемые изображения показывают "яркие пятна" высокой активности и "темные пятна" низкой активности. Сканирование костей можно использовать для обнаружения опухолей, которые обычно имеют высокую метаболическую активность.

Лечение с помощью ядерной медицины

В методе ядерной томографии вводят радиоактивные вещества, которые не вредят телу. Радиоизотопы, используемые в ядерной медицине, быстро распадаются - в течение короткого времени, от нескольких минут до нескольких часов, и имеют более низкие уровни радиации, чем обычный рентген или компьютерная томография. Продукты выводятся с мочой или при дефекации.

Но некоторые клетки серьезно страдают от ионизирующего излучения - альфа, бета, гамма-и рентгеновских лучей. Клетки размножаются с разной скоростью, и излучение влияет на быстро размножающиеся клетки сильнее, чем на "стандартные" клетки, потому что тем клеткам присущи два свойства:
  • У клеток есть механизм, который способен восстанавливать поврежденные ДНК.
  • Если клетка обнаруживает, что его ДНК повреждена во время деления, она самоликвидируется.
Быстро-растущие клетки имеют многим меньше времени для механизма ремонта своей ДНК (для обнаружения и исправления ошибок), поэтому они более склонны к самоуничтожению, когда повреждены ядерным излучением.

Поскольку многие формы рака характеризуются быстро делящимися клетками, иногда они могут вылечиваться с помощью лучевой терапии. Как правило, радиоактивные сети или флаконы с радиоизотопами расположены рядом или вокруг опухоли. Для глубокой опухоли, или опухолей в неоперируемых местах, X-лучи с высокой интенсивностью фокусируются на опухоли.

Проблема с этим видом лечения в том, что нормальные клетки, которые также быстро размножаются, могут быть затронуты вместе с аномальными клетками. Волосковые клетки, клетки, выстилающие желудок и кишечник, клетки кожи и клетки крови - все они быстро размножаются, поэтому они всегда сильно страдают от радиации. Это помогает объяснить то, почему люди, проходящие лечение от рака, часто страдают от выпадения волос и тошноты.

Ядерные материалы также используются для создания радиоактивных изотопов, которые могут быть введены в кровоток. Индикатор течет в потоке крови и позволяет просмотреть структуру кровеносных сосудов. Этот вид наблюдения позволяет изучить сгустки и другие аномалии кровеносных сосудов, которые легко обнаруживаются. Кроме того, некоторые органы в теле сосредотачивают некоторые виды химических веществ - например, щитовидная железа концентрирует йод, поэтому путем введения радиоактивного йода в кровь, могут быть обнаружены некоторые опухоли щитовидной железы. Кроме того, раковые опухоли сосредотачивают фосфаты. Вводя радиоактивный изотоп фосфора-32 в кровь, опухоль может быть обнаружена путем её повышенной радиоактивности.
Я надеюсь, что и у нас, в России, вскоре можно будет подписаться на твиттер ядерного музея и посетить всем желающим его территорию.
Tags: английский язык, каникулы, медосмотр, перевод, статья, ядерная энергетика
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments