Зачем в больницах устанавливают ускорители частиц?

Зачем в больницах устанавливают ускорители частиц?

Позитроны, испускающиеся при распаде атома радиоактивного вещества, отслеживаются с помощью технологии позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Вернее, не они сами, а гамма-лучи, которые генерируются при взаимной аннигиляции названной выше пары частиц-антагонистов. Чтобы добиться этого взаимодействия, требуется внедрить изотопы в химические вещества, именующиеся радиотрейсерами. Результат достигается путем замены части их молекулы на радиоактивную составляющую, высвобождающую позитроны.

Эта технология может кому-то показаться опасной для здоровья, однако давайте вспомним, что радиоактивные вещества традиционно используются в медицине, в том числе при рентгене, которого уже давно никто не боится. Вот и в этом случае изотопы испускают очень слабое излучение в течение непродолжительного времени. Радиотрейсеры имеют свойство скапливаться в определенных частях организма. Известно, что метаболизм быстрее происходит в опухолевых клетках, и если они обрабатывают материал радиотрейсеров вместо тех же сахаров, то «маркеры» в большом количестве концентрируются именно в таких тканях. Благодаря этому опухоли ярко выделяются при сканировании прибором ПЭТ.

Производство радиотрейсеров – это настоящая гонка со временем, так как то, что заставляет их работать, а именно изотопы, катастрофически ограничивают срок их годности. Одним из самых распространенных веществ этого типа, использующихся для позитронно-эмиссионной томографии, является фтордезоксиглюкоза (ФДГ). Период её полураспада составляет 110 минут. Как только препарат производится в лаборатории, у медиков начинается гонка со временем. Молекулы ФДГ требуется очистить от побочных продуктов реакции. Затем в целях обеспечения безопасности нужно проверить качество полученного вещества. Наконец, оно разводится и вводится в организм пациента. Все это приходится делать очень быстро, так как через два часа от изначально доступного объема останется только половина.

Циклотрон
Циклотрон

Производство радиотрейсера начинается в компактном ускорителе частиц, который именуется циклотроном. Законы и правила, регулирующие использование этих устройств, разнятся от государства к государству, однако в общем и целом они могут размещаться как на специальных ядерных объектах неподалеку от больниц, так и непосредственно в лечебных учреждениях. В последнем случае под них выделяются хорошо защищенные подвальные помещения. Главная задача циклотрона – создать пучок протонов. Для этой цели используются магниты, ускоряющие отрицательно заряженные атомы водорода.

При производстве фтордезоксиглюкозы применяется кислород-18, у которого два дополнительных нейтрона по сравнению с «нормальными» атомами названного газа. Сначала из изотопа вытесняется один нейтрон, который при помощи луча циклотрона заменяется протоном. В результате получается фтор-18. Удивляться здесь нечему, так как «идентичность» химического элемента определяется количеством именно протонов. Фтор-18 нестабилен. Это означает, что приобретенный протон превращается в нейтрон, испуская дополнительную энергию в виде позитрона. В результате на выходе снова получается стабильный кислород-18. Но пока это не произошло, медики забирают радиоактивный фтор из циклотрона и, прогнав через несколько реакций, вставляют его в молекулы фтордезоксиглюкозы.

После очистки и проверки ФДГ доставляется потребителю, и это может оказаться самой сложной из всех задач. Хорошо, если пациент ждет препарат в соседнем корпусе, однако в особых случаях радиоактивный материал приходится везти за сотни километров. Как бы то ни было, сегодня позитронно-эмиссионная томография используется для диагностики рака, сердечно-сосудистых заболеваний и болезни Альцгеймера. Тот факт, что некоторые лечебные учреждения имеют в своем арсенале ускорители частиц, действительно может показаться странным и необычным. Но эти машины находятся там не ради забавы и не для проведения каких-то ужасных экспериментов, пугающих простого обывателя. Они, как это и положено в учреждениях подобного типа, помогают лечить людей.

Вас также может заинтересовать

Оставить комментарий

Другие записи из раздела Здоровье