Конвергенция с биотехнологиями. Новые средства доставки изотопов к опухоли, разработанные с использованием современных нано- и биотехнологий, позволят повысить эффективность радионуклидной терапии и диагностики. В частности, ведутся клинические испытания новых методов доставки источника излучения (рения-186) липосомами с поперечным размером 100 нм в опухоль головного мозга. Из-за малой энергии излучаемых электронов рений не капсулируют, но низкая энергия частиц позволяет производить практически точечное облучение, так как глубина проникновения излучения в ткани ничтожно мала. Благодаря такому подходу опухоль можно подвергать несравненно более высоким дозам радиации - в двадцать-тридцать раз превышающим сегодняшние показатели, - не нанося ущерба здоровым тканям мозга. Конвергенция в данном случае является комплексной (с нано- и биохимическими методами синтеза относительно радиоустойчивых бионосителей изотопа - липосом);
Конвергенция с технологиями обработки материалов. Среди наиболее значимых примеров подобной конвергенции - использование РТ в 3D-печати. Одной из технологий, задействованных в 3D-принтерах, является электронно-лучевое плавление (используется при производстве цельнометаллических деталей из металлических порошков). С учетом роста точности доставки дозы в облучаемую мишень и улучшения пространственного разрешения при диагностике, можно предполагать существенное развитие соответствующего направления. Косвенное отношение к тренду совмещения различных технологий в рамках единых комплексов имеет принципиальное изменение подхода к проектированию заводов, клиник, лабораторий (проектируются не отдельные установки, а технологические циклы, использующие в качестве фактора тот или иной вид излучения);
Технологическое комплексирование (соединение различных методов в рамках одного технологического комплекса).
В секторе медицинской диагностики пределы точности определения топографии и метаболизма опухолей и иных патологий по отдельным системам достигнуты, и последующий рост точности может быть обеспечен только за счет дополнения и совмещения в одной системе нескольких методов исследования. Наибольший потенциал лежит в сфере совмещения диагностических РТ (ПЭТ/КТ, ПЭТ/МРТ, ОФЭКТ/КТ). Исследования по наиболее перспективному направлению (ПЭТ/МРТ) ведутся с середины первого десятилетия 2000-х годов - в частности, совместными проектными группами различных корпораций и исследовательских центров.
Кроме того, в медицинской сфере комплексирование коснется, в первую очередь, самих процессов терапии и диагностики: в частности, комплексирование открывает возможности по развитию так называемой тераностики (совмещения процессов диагностики и терапии, в том числе на уровне одного фармпрепарата, одновременно являющегося диагностическим и терапевтическим);
Комбинирование РТ-процессов в области визуализации позволит перейти к оперированию 4D-изображениями, отображающими как структурные, так и функциональные характеристики исследуемого объекта, в медицинской диагностике (ПЭТ/МРТ/КТ), системах безопасности (рентген, нейтронные технологии, магнитные поля регулируемой интенсивности).
Направления в медицине
Терапия. Основное направление, связанное с повышенной точностью доставки пучка частиц к месту воздействия,- лучевая терапия с модуляцией интенсивности излучения (IMRT - Intensity modulated radiotherapy), позволяющая варьировать интенсивность пучка, размер и форму создаваемого дозового поля в зависимости от локализации, размера и формы опухоли; данная технология позволяет, с одной стороны, обеспечить равномерное облучение опухоли (или другой мишени), которая может иметь неправильную форму, а с другой - минимизировать дозовые нагрузки на окружающие опухоль ткани («селективность облучения»), при этом снижается риск последующих осложнений, в т.ч. онкологических. Яркими примерами систем, использующих комплекс современных достижений, являются TomoTherapy Hi-Art и Cyberknife CyberKnife VSI (компании Accuray) или RapidArc (компании Varian medical systems);
В сфере медицинской диагностики развитие новых поколений техники ориентировано на повышение чувствительности систем регистрации и улучшение качества распознавания образов, обеспечивающих более высокое пространственное разрешение изображения, снижение дозы облучения пациентов и повышение скорости проведения процедур. Так, комплексные системы ПЭТ/КТ, ПЭТ/МРТ, ОФЭКТ/КТ позволяют одновременно визуализировать и анализировать функциональные и морфологические характеристики тканей и органов. Кроме того, существенное повышение чувствительности детекторов позволит в полной мере реализовать потенциал диагностики на клеточном/молекулярном уровне (molecular imaging);
Развитие в медицине
Расширение зон применения. Новое поколение оборудования для дистанционной лучевой терапии позволяет вести операции не только на ранее не операбельных опухолях головного мозга, но и на остальных органах тела.
Формирование новых направлений в медицине, связанных с развитием концепции персонализованной медицины (взрывной рост сложной диагностики и биохимических исследований), превентивной медицины (необходимость в генетическом анализе с помощью РТ-оборудования), наномедицины.
Лучевая терапия. Совмещение облучения с диагностикой в режиме реального времени (Image-guided radiation therapy). КТ, МРТ или ПЭТ в этом случае проводится прямо в процессе лучевой терапии, что позволяет контролировать положение опухоли в тот или иной момент и, соответственно, обеспечивает высокую точность облучения мишени в каждой процедуре. Лучевая терапия с модулированной интенсивностью (IMRT Intensity modulated radiotherapy), обеспечиваемая установками класса
TomoTherapy Hi-Art и
Cyberknife CyberKnife VSI (компании
Accuray) или RapidArc (компании
Varian medical systems). Протонная терапия с применением
компактных ускорителей. Ионная терапия, в т.ч. углеродная. Физические
особенности торможения ионов в веществе позволяют обеспечить большое значение
отношения дозы в зоне опухоли (мишени) к дозе в тканях, находящихся «на пути»
ионного пучка к мишени (оно достигает трех даже в случае формирования
распределенного Брэгговского пика для лечения протяженных новообразований).
Кроме того, рассеяние ионного пучка слабее, чем протонного. Отдельным важным
свойством ионной терапии является фактор скорости: клинические исследования
показывают, что при использовании данной технологии требуется гораздо меньшее
количество процедур по сравнению с традиционными методами лечения, длительность
лечения непродолжительна (появляется возможность амбулаторного лечения).
Нейтронная и нейтрон-захватная терапия, основным преимуществом нейтронной и
нейтрон-захватной терапии является возможность избирательного поражения
опухолей, а также возможность терапии неоперабельных опухолей (глиобластома
мозга). Основным направлением развития РТ-оборудования для нейтрон-захватной и
нейтронной терапии является создание компактных нейтронных источников, в т.ч.
ускорительного типа . Кроме того, в последние десять лет в фармацевтике активно
внедряются новые средства доставки (mAB, пептиды, caged delivery), что делает
возможным создание «адресных» фармпрепаратов на основе бора-10 и,
соответственно, дальнейшее распространение нейтронной и нейтрон-захватной
терапии;
Заключение
На основании рассмотренного
современного состояния радиационных технологий можно сделать выводы, что
радиационные технологии довольно активно внедряются в различные области
медицины, наряду с расширением применения известных процессов, разрабатываются
новые.
Список используемой
литературы
1. А.К. Пикаев, "Современное состояние радиационной технологии", 1995
. Фонд «Сколково», Радиационные технологии, 2012
. Научные публикации