Вклад ядерной физики в медицину

С тех пор как в 1929 году Кокрофт и Уолтон создали устройство, ускоряющее атомное ядро водорода и протоны до 500 тыс. электроновольт, один за другим начали появляться мощные ускорители. Вместе с тем наряду с повыше -нием мощности ускорителей появилась возможность получить пи-мезоны, повысив энергию с 600 млн. до 800 млн. вольт и ускорив поток электронов в 100—1000 раз больше, чем на обычном ускорителе.

Для меня большой интерес представляет то, что эти исследования имеют не только чисто физическое значение, но также могут быть использованы для сдерживания процесса разрастания пораженных участков у больных раком, вызывая реакцию расщепления ядра типа звезды в результате воздействия на него пучком пи-мезонов с отрицательным электрическим зарядом.

Примечательно, что в результате этого, очевидно, выделяется мощная энергия, уничтожающая клетки, пораженные раком, и мало влияющая на нормальные клетки — своего рода торпедная атака на раковые клетки.

Ядра атомов, составляющих раковую клетку, полностью поглотив массу пи-мезонов, распадаются на «осколки» — альфа-частицы, протоны и нейтроны, а высвобождающаяся энергия распространяется в окружающую среду примерно на два миллиметра. То есть ядра атомов, составляющих раковую клетку, полностью разрушаются. При действии энергии в радиусе двух миллиметров ее влияние на-другие участки тела незначительно. Имеется в виду, что другие участки не подвергаются разрушительному воздействию энергии.

Возможность фокусировать пучок частиц позволяет избавиться от побочного воздействия на здоровые клетки и повторного возрождения больных клеток. В США уже проводят эксперименты по лечению этим методом, и, как сообщается, достигнуты хорошие результаты по сравнению с применяемыми до настоящего времени методами лечения при помощи световых квантов.

Я полагаю, что благодаря точному определению участка распространения раковых клеток и воздействию только на него концентрированными пучками ядерная физика в дальнейшем будет использоваться в медицине во все больших масштабах. Эта область медицины начала делать лишь первые шаги, и мы, безусловно, должны ожидать дальнейших успехов. Каковы перспективы развития этого направления, на ваш взгляд, в том числе и его непредвиденные отрицательные последствия?

Если мы берем живой организм и сосредоточиваем внимание на пораженном участке, то такой механический подход как бы позволяет смотреть на весь организм с позиции деления его на отдельные, не связанные между собой части. Не вызывает ли такой метод у вас опасения?

Очевидно, что такие сложные исследования можно проводить, имея новейшее современное оборудование. Какие, на ваш взгляд, могут быть перспективы международного обмена в этой области?

Главная задача современной медицины — поиск эффективных средств профилактики, диагностики и лечения наиболее распространенных болезней, сокращающих среднюю продолжительность жизни людей.

В настоящее время люди более всего страдают от сердечно-сосудистых заболеваний. На втором месте — рак. Что касается этой болезни, то она доставляет больным, как и их близким, окружающим, много физических и душевных страданий.

Сейчас твердо установлено, что борьбу с раком можно наиболее эффективно вести на ранних стадиях, т. е. на этапе предраковых состояний. В это время цепной процесс роста опухоли еще не начинается и имеется возможность с помощью различных профилактических средств помочь иммунной системе организма справиться с начинающейся болезнью.

Работы по борьбе с раковыми заболеваниями ведутся во всем мире, во всех научных центрах, в том числе и в Московском университете. Но, к сожалению, медицина еще не в состоянии решать многие существенно важные проблемы как теоретически, так и практически. Пока используются главным образом традиционные методы диагностики и лечения. К сожалению, основная масса пациентов попадает к врачам с уже значительно развитыми злокачественными новообразованиями. Поэтому в настоящее время главным средством борьбы с этой болезнью являются операции или применение различных видов ионизирующих излучений.

Здесь мы подходим к основной теме данного раздела — вкладу ядерной физики в медицину.

Ионизирующее излучение стали применять в медицине еще в конце прошлого века. До недавнего времени для разрушения опухолей использовались: рентгеновское излучение, гамма-лучи и быстрые электроны. Однако исследования показали, что наибольший эффект достигается при лучевой терапии — использовании тяжелых заряженных частиц. В этом случае можно концентрированно воздействовать на ограниченный по площади пораженный участок организма. Рентгеновское и гамма-излучение широко рассеивается в тканях организма, обеспечивая при этом необходимую глубину проникновения. Поэтому при таких облучениях опухоли сильно страдают ткани вокруг нее. Заряженные же тяжелые частицы обладают ограниченным пробегом. Этот пробег зависит от энергии частиц и поэтому легко поддается регулировке.

Выяснилось, что заряженные частицы в веществе теряют тем больше энергии, чем меньше скорость их движения. Вот почему проникновение частицы в ткани по мере углубления сначала растет, затем резко обрывается, образуя так называемый «пик Брегга». Таким образом, определив энергию частиц в пучке, можно точно распределить дозу облучения по глубине и сосредоточить его в нужной области, сведя поражение тканей вокруг опухоли до разумного предела.

Работы по применению пучков протонов в медицине проводятся во многих странах. В целом в мире уже несколько тысяч пациентов подверглись лечению с помощью протонных пучков.

Здесь важно обратить внимание на развитие новых методов диагностики ранних стадий раковых и предраковых состояний, позволяющих точно локализовать их в организме. Очевидно, что это существенно повысит эффективность лучевой терапии.

Я кратко изложил одно из направлений применения ядерной физики в медицине. Как мне кажется, оно подтверждает вашу мысль о том, что ядерная физика становится большим подспорьем в борьбе медиков с тяжелыми недугами человека. Хотелось бы здесь заметить, что не только ядерная физика вносит вклад в развитие современной медицины. Широкое применение находят и другие направления — лазер, ультразвук, ядерный магнитный резонанс. Лазерная хирургия позволяет проводить практически бескровные операции. Ультразвук дает возможность исследовать внутреннее состояние организма человека, например плод в период беременности, не нанося ему вреда. Ядерный магнитный резонанс дал возможность создать качественно новый метод томографии, который активно используется в медицинской практике: во многих странах производятся серийные ЯМР-томографы.

Я разделяю ваше беспокойство и присоединяюсь к мысли о том, что использование современных достижений в различных областях науки для лечения живого организма должно быть исключительно осторожным. Здесь, вероятно, не следует забывать, что даже одинаковые явления могут быть следствием различных физиологических процессов, и наоборот. Существуют различные уровни системной связи, и их нельзя произвольно смешивать при исследованиях живых организмов. Хотя и в этом случае критерием истины может быть лишь опыт.

Достижения в различных областях науки имеют общечеловеческое значение, они интернациональны. Международное сотрудничество ученых ускоряет технический прогресс. Особенно важно также сотрудничество при разработке и использовании уникальных видов оборудования, какими являются ускорители частиц. И здесь я полностью согласен с вашей мыслью о необходимости расширения такого сотрудничества. Кооперация ученых мира ведет к взаимопониманию и доверию.