Попасть на пик Брэгга

По данным ООН, каждая пятая смерть на планете происходит вследствие заболевания той или иной разновидностью рака.

Эффективность излечивания оценивается за рубежом на уровне 60%, в России – ниже 40%. Во многом это связано с тем, что в наиболее развитых странах лучевая терапия применяется для 70% больных, в России же менее чем в 20% случаев (приведенные цифры носят усредненный, по разным источникам, характер). Причина проста: по состоянию на 2004 год на всю страну было около 130 отделений лучевой терапии.

Всего в мире на сегодня действует около 10 тыс. специализированных медицинских электронных ускорителей (более половины – в США), уже на десятки идет счет специализированным центрам протонной терапии (в России их три). Плюс ко всему растет интерес к созданию более совершенных центров углерод-ионной терапии (пока их меньше, чем пальцев на одной руке, и расположены они в ФРГ и Японии).

Дело в том, что при облучении с помощью рентгеновских, фотонных и электронных излучателей вместе с очагом заболевания практически сопоставимые дозовые нагрузки получают и окружающие здоровые ткани. Это не позволяет лечить опухоли, находящиеся в непосредственной близости от жизненно важных органов. Выход был найден в середине XX века благодаря развитию ускорительной техники.

Было установлено, что при переходе на облучение ускоренными пучками более тяжелых, чем электроны, частиц – протонов и ионов – можно не только изменить к лучшему распределение дозы, но и увеличить повреждающий клетки опухолей эффект. Физика процесса такова, что максимум энергии попавшего в биоткань пучка достигается в конце пробега (пик Брэгга). А поскольку ускоритель позволяет менять энергию пучка, можно создавать максимум облучения как раз в очаге заболевания.

Так, например, сегодня в мире насчитывается более 20 центров протонной лучевой терапии (ПЛТ) на «привлеченных» из физики ускорителях и более 10 – на «медицинских ускорителях». Пролечены около 40 тыс. пациентов, причем около 15% из них – в трех действующих российских центрах (все они – на базе «физических» протонных ускорителей в Москве, Дубне и Санкт-Петербурге). Кстати, большинство российских пациентов пролечены еще при СССР.

В последние годы большие надежды возлагаются на метод лучевой терапии с помощью ускоренных ионов углерода-12, обладающих способностью более высокой степени ионизации атомов биоткани. Молекула ДНК вещества опухоли буквально перерезается в нескольких местах и полностью теряет способность к восстановлению. Эта методика уже с середины 90-х успешно опробована. Так, на статистике более 2000 пациентов в Японии показано, что можно обеспечить эффективное лечение даже в случаях, ранее считавшихся безнадежными.

Возникает вопрос: сколько же надо иметь центров лучевой терапии? Вот рекомендации западноевропейских специалистов: на каждые 5 млн. жителей необходимо иметь протонный центр на 34 облучательные кабины, на 35 млн. жителей – один центр терапии на ионах углерода.

Как преодолеть нарастающее отставание? Строить новые центры. Так, уже начаты работы по проектированию второго центра ПЛТ в Москве, но не в ИТЭФ, а на базе больницы им. Боткина. В наукограде Троицке ведутся работы по созданию центра с использованием действующего линейного протонного ускорителя мезонной фабрики ИЯИ РАН. Особое внимание привлекают работы в г. Протвино близ Серпухова, где в филиале московского ФИАН ведутся работы по созданию компактного комплекса ПЛТ на основе специально спроектированного «медицинского» синхротрона с рекордно малыми размерами (диаметр около 8 метров).

Ускорение ионных пучков – дело не тривиальное. И неспроста за разработку этой задачи взялись физики самого крупного российского центра физики на ускорителях – протвинского Института физики высоких энергий. Совместно со специалистами из Обнинска (радиобиология) и Санкт-Петербурга (электрофизическое оборудование) они работают над тем, чтобы приспособить ускорительный комплекс ИФВЭ к новым задачам. Буквально в последние месяцы были развернуты работы по проводке ускоренных частиц по только что построенному ионному каналу. Он соединяет 100-метровое кольцо промежуточного ускорителя (бустера) с давно не включавшимся линейным ускорителем И-100. Началась его вторая жизнь – для медицины.

В канун 2007 года по новому каналу до бустера впервые проведен пучок протонов из И-100, затем вдвое более тяжелых частиц – дейтронов. Физики уверены, что теперь препятствий для получения углеродных пучков не существует. Впереди проводка ионных пучков в бустерном синхротроне, а затем – и в полуторакилометровом кольце главного ускорителя до расчетной энергии 420 МэВ на нуклон. Именно здесь расчетный пик Брэгга даст максимально возможный лечебный эффект.

Протвино