«Этот ядерный “булыжник” поражает самую сложную цель»: зачем Челябинску нужен протонный центр

К середине 2019 года в Челябинске должен начать работу протонный центр для лечения онкобольных. Он расположится на территории областного центра онкологии и ядерной медицины.Строительство штучного для нашей страны медучреждения во время визита президента в ноябре одобрила министр здравоохранения России Вероника Скворцова. 74.ru узнал, зачем онкоцентру нужно такое подразделение и что это даст врачам и пациентам.

Для того чтобы понять, как протоны действуют на опухоль, необходимо вспомнить основы физики и строение атома.

— Ядро атома состоит из нейтронов (нейтральных частиц) и протонов (частиц с положительным зарядом). Вокруг него вращаются электроны с отрицательным зарядом. Все эти частички используются в медицине, — вводит в курс дела академик РАН, главный онколог минздрава Челябинской области Андрей Важенин.

Когда электрон изменяет свою энергию, он излучает гамма-квант. Гамма-излучению по силам разрушить спираль ДНК, которая имеется в любой клетке, в том числе и раковой. Гамма-квант удаётся получить в рентгеновской трубке, линейном ускорителе и гамма-аппарате.

— В рентгеновской трубке и линейном ускорителе электроны разгоняются до высоких энергий и при столкновении с мишенью создают электромагнитные волны, которые не имеют массы покоя и электрического заряда, но могут в большом количестве повреждать спираль ДНК. В итоге раковая клетка гибнет, — объясняет профессор. — Примерно также действует гамма-аппарат: в нём генерируется гамма-излучение кобальта-60, радиоактивного изотопа. Это природный процесс распада, дающий постоянную энергию в 1,25 МэВ (мега электронвольт). Такое ионизирующее излучение довольно легко получить, но оно имеет свои недостатки: относительно невысокую биологическую активность и сложность в создании тонкого пучка. В медицине также используются b-частицы (электроны) и a-частицы (ядра гелия) для лечения образований на поверхности слизистой оболочки и кожи, поскольку их пробег в тканях минимальный.

Физики научились разгонять электрон так, чтобы повысить его проникающую способность в разы. Это происходит в линейных ускорителях, где электрон разгоняют до очень больших энергий (6,18 МэВ) и ставят на его пути бериллиевую мишень. В момент столкновения электроны излучают очень большое количество фотонов высокой энергии — гамма-квантов, имеющих более глубокую проникающую способность и эффективность. По словам онкологов, большинство опухолей сегодня лечатся именно так.

Остаются опухоли, разрушить которые под силу только нейтронам и протонам.

— Нейтрон — тяжёлый, это уже «булыжник», который летит и врезается в ДНК, разрывая все её связи, повреждая всю цепь ДНК. Биологическая эффективность нейтронов выше, но генерируются они или в ядерных реакторах, или нейтронных генераторах, или циклотронах. Машины эти сложные, намного сложнее гамма-аппаратов, — говорит Андрей Владимирович. — У нас она есть, мы в Снежинске 20 лет занимаемся нейтронной терапией. Ниша эта очень перспективная, но и у такой терапии есть свой минус — сложно создать тонкий пучок для прицельного поражения опухолевой клетки.

Одна из последних разработок учёных — использование в лечении опухолей протонов. В отличие от нейтрона это не просто крупная частица, но ещё и положительно заряженная.

— Протоны, обладающие большой массой и зарядом, имеют замечательную способность — они стаей летят в зависимости от полученной энергии на нужную глубину, пока не достигают цели, где отдают в очень узком промежутке всю свою поражающую энергию, — говорит Андрей Важенин.

С использованием протонов связан феномен пика Брэгга, когда протоны, проникая на большую глубину от поверхности, отдают всю свою энергию в очень тонком слое ткани. Во-первых, это позволяет бить точно в цель на заданную глубину. Во-вторых, облучать опухоли внутренних органов, не повреждая кожу и окружающие ткани. Дело в том, что все остальные частицы большую часть энергии оставляют на поверхности тела, до цели доходит лишь его часть. Чтобы избежать ожогов, врачам приходится подводить необходимые для лечения дозы с нескольких участков. Протоны же можно завести в опухоль, расположенную, например, на глубине 15 или 20 сантиметров, с одного поля. В итоге упрощается сама система облучения, не страдают здоровые ткани, а опухоль поражается максимально эффективно.

— Кроме того, из протонов можно делать очень тонкие, «карандашные» пучки. Такие пучки мы можем создавать на киберноже, но там электромагнитное излучение. У протонных пучков, которые создаются с помощью протонного генератора, биологическая эффективность выше — более чем в 12 раз, — объясняет эксперт. — Но при этом стоимость и сложность этой процедуры тоже в сотни раз выше.

Андрей Владимирович акцентирует, протонный генератор — не «волшебная пилюля», и он ни в коем случае не заменит существующих методов лечения злокачественных новообразований. Показания к лечению протонами будет определять только консилиум специалистов.

— Это эксклюзивный аппарат для решения очень деликатных, технологически сложных вопросов, например, облучения некоторых опухолей мозга, опухолей орбиты глаза. Допустим, при меланоме сетчатки мы сможем облучить нужный участок, не повреждая хрусталик. На всех других аппаратах хрусталик входит в зону облучения, и существует риск потери зрения пациентом, — говорит доктор. — Протонная терапия незаменима в детской онкологии, те же ретинобластомы у детей встречаются очень часто.

Протонный генератор не поставить в обычный больничный корпус, поэтому в ближайшие годы на территории центра ядерной медицины появится новое здание, соединённое с хирургическим корпусом тёплым переходом.

— Это своего рода машина «Формулы-1», её нельзя держать в чистом поле, — говорит Андрей Важенин. — Любая радиологическая техника требует совершенно особых помещений, обеспечивающих биологическую защиту и радиационную безопасность. Место на территории диспансера уже есть, как есть и квалифицированная команда физиков, врачей, которые будет работать на этом аппарате, грамотно подбирать пациентов и проводить весь комплекс диагностики и лечения.

Протонный генератор для южноуральского центра изготовят в Обнинске.

— Это реальные российские технологии, которые во многом выигрышнее западных, — отмечает специалист. — В Обнинске создан достаточно компактный, удобоваримый по габаритам и цене протонный генератор. Он прошёл клиническую апробацию и уже работает. Аналогичные японские приборы больше и стоят десятки миллиардов рублей, а наш — порядка одного миллиарда. Этот генератор — не серийный, его будут делать специально под нас. Это будет всего второй генератор, созданный и эксплуатируемый в России.

Построить здание и смонтировать в нём протонный генератор на Южном Урале рассчитывают к середине 2019 года. Это вполне возможно, уверен Андрей Важенин, учитывая опыт строительства поликлиники и таких сложных объектов, как ПЭТ-центры и отделение радионуклидной терапии, которые уже есть.

— Конечно, поликлиника — более понятный проект, — добавляет главный онколог региона. — В своё время, когда мы в 90-х годах начинали строить нейтронный центр, это был прорыв в науке, технологиях, медицине. Протонный центр — тоже прорыв, этого практически нет в России, это локомотивная технология, которой мы, как протоном, прошибаем брешь. Это новые знания и новое качество лечения онкобольных пациентов.

Как ранее сообщал 74.ru, глава федерального Минздрава Вероника Скворцова во время визита 9 ноября одобрила строительство в Челябинске протонного центра. Возведение объекта сейчас оценивается в миллиард рублей. Министр здравоохранения области Сергей Кремлёв тогда рассказал, что область готова финансировать строительство самостоятельно, но при этом не исключена поддержка федерального бюджета.

У нас есть собственный канал в Telegram, где мы публикуем самые интересные новости Челябинска. Если вы хотите одним из первых читать эти материалы, подписывайтесь: t.me/news_74ru.