Ядерная медицина позволяет исследовать кровоснабжение, обмен веществ, выведение веществ почками или наличие определённых рецепторов у опухолевых клеток. Она помогает не только обнаружить патологический очаг, но и оценить его свойства, выбрать лечение и проследить ответ на него. При этом каждый препарат решает определённую задачу: универсального радиоактивного «маркера всех болезней» не существует.
Что такое радиофармпрепарат и как он работает
Радиофармацевтический препарат, или РФП, — лекарственный препарат, содержащий радионуклид. Его радиоактивный компонент обеспечивает регистрируемое излучение либо лечебное воздействие, а химическая форма определяет поведение в организме. Многие препараты представляют собой меченые молекулы, например аналоги глюкозы или вещества, связывающиеся с клеточными рецепторами. Однако отдельная молекула-носитель есть не всегда: радиойод может применяться в форме йодида натрия.
После введения препарат распределяется по органам и тканям в соответствии со своими свойствами. Важны кровоток, обмен веществ, наличие биологической мишени и пути выведения. Поэтому один и тот же радионуклид в составе разных соединений может использоваться для разных исследований. Принцип изложен в обзоре МАГАТЭ[12][11][10][4] о диагностике и лечении методами ядерной медицины.
Для диагностики нужно получить достаточно сигнала при обоснованной лучевой нагрузке. Для терапии задача другая — доставить лечебную дозу в патологическую ткань, ограничивая воздействие на здоровые органы. Препарат может вводиться внутривенно, приниматься внутрь или использоваться другим предусмотренным для него способом.
Сцинтиграфия, ОФЭКТ и ПЭТ
В радионуклидной диагностике прибор регистрирует излучение от введённого препарата. Основные способы получения изображения различаются:
- Сцинтиграфия — получение проекционных изображений гамма-камерой. Серия снимков во времени позволяет проследить поступление и выведение препарата.
- ОФЭКТ — однофотонная эмиссионная компьютерная томография. Детекторы регистрируют гамма-излучение с разных направлений, а компьютер восстанавливает трёхмерное распределение препарата. Широко применяются препараты с технецием-99m.
- ПЭТ — позитронно-эмиссионная томография. При распаде радионуклид испускает позитрон; его аннигиляция с электроном сопровождается образованием фотонов, совпадения которых регистрирует сканер. Один из распространённых препаратов — фтордезоксиглюкоза с фтором-18, или ¹⁸F-ФДГ.
Физические принципы и применение методов объясняет Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии США — NIBIB. Выбор между методами определяется клиническим вопросом и нужным препаратом: ПЭТ не заменяет автоматически все исследования с гамма-камерой.
Чем ПЭТ/КТ отличается от обычной КТ и МРТ
КТ использует рентгеновское излучение внешнего источника и показывает анатомическое строение. ПЭТ и ОФЭКТ отражают распределение радиофармпрепарата, связанное с определённым биологическим процессом. В гибридных системах ПЭТ/КТ и ОФЭКТ/КТ эти данные совмещают: функциональный очаг можно точнее соотнести с органом и его структурой. Существуют также системы ПЭТ/МРТ.
МРТ сама по себе не использует ионизирующее излучение, хотя в её физической основе лежит ядерный магнитный резонанс. Слово «ядерный» в этом названии не означает введение радиоактивного вещества. При ПЭТ/МРТ радионуклидная часть исследования всё же присутствует. В ПЭТ/КТ при оценке лучевой нагрузки учитывают и препарат, и КТ-компонент. Особенности гибридной визуализации рассматривает МАГАТЭ.
Для каких задач применяют диагностику
Примеры клинических задач приведены в справочнике RadiologyInfo, подготовленном радиологическими профессиональными обществами ACR и RSNA:
- Онкология: уточнение распространённости ряда опухолей, поиск рецидива и оценка ответа на лечение. Выбор препарата зависит от типа опухоли и вопроса исследования.
- Кардиология: оценка кровоснабжения сердечной мышцы. Исследования перфузии миокарда помогают выявлять участки недостаточного кровотока.
- Почки и мочевые пути: оценка функции и прохождения препарата через мочевыделительную систему, в том числе при подозрении на нарушение оттока мочи.
- Кости: поиск участков изменённого костного обмена при разных заболеваниях, включая метастатическое поражение.
- Эндокринология и неврология: оценка функции щитовидной железы, отдельных процессов в головном мозге и других задач по конкретным показаниям.
Результат всегда интерпретируют вместе с симптомами, анамнезом, анализами и другими изображениями. Выявление участка накопления само по себе не устанавливает окончательный диагноз.
Почему «светящийся очаг» не всегда означает рак
Повышенное накопление ФДГ связано с активным обменом глюкозы, который характерен не только для многих опухолей. Накопление бывает физиологическим, а также возникает при воспалении и инфекции. Некоторые опухоли, напротив, могут слабо накапливать конкретный препарат. Смысл изображения зависит от свойств радиофармпрепарата и клинической ситуации; об этом говорится в описании ПЭТ на RadiologyInfo.
Пределы пространственного разрешения, движения пациента и время исследования влияют на результат. Отсутствие видимого очага не гарантирует отсутствия заболевания. Ядерная медицина дополняет диагностический поиск, а назначение исследования должно отвечать на вопрос, значимый для ведения пациента.
Радионуклидная терапия: как излучение становится лечением
При радионуклидной терапии препарат доставляет источник излучения в организм. Для лечебного воздействия применяют, в частности, бета- и альфа-излучающие радионуклиды. Излучение повреждает клетки в зоне распределения препарата. Его накопление не бывает абсолютно исключительным для опухоли, поэтому оценивают также воздействие на здоровые ткани и органы. Такой подход описан в обзоре Национального института рака США — NCI[7][6][1].
Радиойодтерапия. Йод-131 используют при определённых заболеваниях щитовидной железы. Здесь задействуют способность тиреоидной ткани захватывать йод. Лечение применяется при некоторых формах гипертиреоза и по показаниям при дифференцированном раке щитовидной железы; оно не подходит автоматически для любого заболевания или любого вида рака этого органа. Российские примеры представлены на страницах НМИЦ эндокринологии и МРНЦ имени А. Ф. Цыба.
Терапия нейроэндокринных опухолей. Препарат ¹⁷⁷Lu-DOTATATE связывается с соматостатиновыми рецепторами. Его применяют при определённых рецептор-положительных нейроэндокринных опухолях; значение имеют не только название заболевания, но и наличие мишени и другие критерии отбора. Описание механизма и зарегистрированного в США применения доступно в справочнике NCI.
ПСМА-направленная терапия. Радиофармпрепараты с лютецием-177 могут доставлять излучение к клеткам, экспрессирующим простатспецифический мембранный антиген — ПСМА. Метод используется у отобранных пациентов с раком предстательной железы. Российский клинический пример — работа отделения радионуклидной терапии МРНЦ имени А. Ф. Цыба. Наличие препарата в арсенале центра не означает, что он показан каждому пациенту с этим диагнозом.
Радионуклидная терапия отличается от дистанционной лучевой терапии, где пучок направляют из внешнего аппарата, и от брахитерапии с размещением закрытых источников в ткани или рядом с ней. Все эти методы используют ионизирующее излучение, но по-разному доставляют дозу. Их соотношение рассматривает NCI.
Тераностика: диагностика помогает выбрать лечение
Тераностика объединяет диагностику и терапию вокруг одной биологической мишени. Сначала с помощью диагностического препарата проверяют, присутствует ли доступная мишень и где расположены очаги. Затем, если выполнены остальные условия, используют лечебный препарат, направленный на ту же мишень. После введения также могут оценивать распределение препарата и дозы.
Например, для опухолей с соматостатиновыми рецепторами диагностическое исследование с соответствующим меченым аналогом соматостатина помогает оценить возможность рецепторной радионуклидной терапии. Аналогичная логика применяется в ПСМА-направленных подходах. Диагностический и лечебный радионуклиды могут различаться. Принцип и развитие направления описаны в материале NCI о радиофармацевтической терапии.
Накопление диагностического препарата — один из критериев, а не гарантия эффективности лечения. Решение учитывает распространённость заболевания, неоднородность очагов, предыдущую терапию, состояние органов и ожидаемую пользу.
Активность препарата, доза и безопасность
Активность показывает число радиоактивных распадов в единицу времени и измеряется в беккерелях. Поглощённая доза — энергия, переданная единице массы ткани; её выражают в греях. Для задач радиационной защиты используют также эффективную дозу в зивертах. Эти величины не взаимозаменяемы: одинаковая введённая активность разных препаратов может приводить к разным дозам органов. Подробнее — «Радиационная доза» в БЭЭ.
Облучение зависит от вида излучения, распределения вещества, времени его удержания и выведения. Физический распад и биологическое выведение — разные процессы. Поэтому период полураспада радионуклида сам по себе не определяет, когда можно отменить ограничения после процедуры.
В диагностике применяют принципы обоснования исследования и оптимизации: нужна достаточная для ответа на клинический вопрос информация при разумно ограниченной нагрузке. В терапии планируют лечебное воздействие с учётом переносимости здоровыми органами. В зависимости от препарата существенны дозы почек, костного мозга, слюнных желёз и других тканей. Подходы изложены в руководстве МАГАТЭ SSG-46 о безопасности медицинского использования излучения.
Беременность, возможность беременности и грудное вскармливание обсуждают с медицинской командой до процедуры. Необходимые меры зависят от препарата и вида вмешательства. После введения пациент временно становится источником излучения; часть вещества может выделяться с биологическими жидкостями. Рекомендации о контактах, гигиене и грудном вскармливании должны быть индивидуальными. Единый срок изоляции для всех исследований и курсов лечения некорректен.
От производства изотопа до медицинского центра
Ядерная медицина зависит от цепочки «получение радионуклида — изготовление препарата — контроль качества — доставка — применение». Радионуклиды получают, в частности, в реакторах и на ускорителях; некоторые доступны через радионуклидные генераторы. Готовый препарат проверяют не только по активности: важны химическая форма, радионуклидная и радиохимическая чистота, а для инъекционных форм — требования к стерильности и другим показателям качества.
У фтора-18 период полураспада составляет примерно 110 минут, у технеция-99m — около шести часов. Поэтому препарат нельзя запасать как обычное лекарство с длительным сроком хранения. Необходимы согласованные производство, доставка и расписание исследований. Физические и организационные особенности описаны в материале МАГАТЭ о производстве и доступности радиофармпрепаратов.
Для работы центра нужны врачи, специалисты по радиофармации и радиохимии, медицинские физики, подготовленный средний персонал и инфраструктура радиационной защиты. Наличие томографа без надёжного снабжения препаратами и контроля качества не обеспечивает полноценной службы ядерной медицины.
Ядерная медицина в России
В России применяются как радионуклидная диагностика, так и лечебные методы. Один из примеров — МРНЦ имени А. Ф. Цыба в Обнинске, филиал НМИЦ радиологии Минздрава России[8]. Его отделение радионуклидной терапии описывает радиойодтерапию и другие направления работы с открытыми радионуклидами. НМИЦ эндокринологии также использует радионуклидное лечение заболеваний щитовидной железы.
Доступность конкретной процедуры зависит от показаний, препарата, возможностей медицинской организации и порядка оказания помощи. Следует различать исследовательскую разработку, клиническое испытание и применение в установленном правовом порядке: сообщение о новом изотопе или препарате ещё не означает его повсеместную доступность.
Общие основы радиационной безопасности закреплены в Федеральном законе № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения», а безопасного использования атомной энергии и источников — в Федеральном законе № 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии». Их полные тексты доступны в БЭЭ. Работа медицинской организации дополнительно подчиняется требованиям к медицинской деятельности, лекарственным препаратам и санитарной безопасности; этих двух законов недостаточно для описания всего регулирования.
Экологическая сторона: отходы и предотвращение загрязнения
После изготовления и применения препаратов остаются неиспользованные растворы, флаконы, шприцы, перчатки и другие материалы. Состав и активность определяют порядок обращения с ними. Короткоживущие радионуклиды допускают использование выдержки на распад при выполнении установленных условий, но это не универсальное решение для любых отходов.
Значение имеют разделение потоков, учёт радионуклидов, контроль поверхностей и оборудования, предотвращение проливов и обоснованный порядок обращения с жидкими выделениями. Материалы нельзя считать обычными отходами только потому, что их источник — больница. Особенности медицинских источников и образующихся отходов рассмотрены в руководстве МАГАТЭ SSG-45.
В России общую правовую основу для радиоактивных отходов задаёт Федеральный закон № 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами». Выдержка до снижения активности, освобождение от радиационного контроля и дальнейшее удаление требуют соблюдения применимых критериев. Радиационный контроль защищает персонал, население и окружающую среду на всём пути препарата — от производства до завершения обращения с остатками.