Poznaj atom

Promieniotwórczość we współczesnej medycynie

Czwartek 12 lipca 2012

Ze względu na dużą skuteczność, szczególnie w diagnostyce i leczeniu nowotworów, stale rośnie zapotrzebowanie na medycynę nuklearną. Instytut Polatom wchodzący w skład Narodowego Centrum Badań Jądrowych jest w stanie w ciągu pół roku dostarczyć radioizotopy potrzebne do przeprowadzenia badań dla ponad 1 miliona pacjentów na całym świecie.

Medycyna nuklearna rozwinęła się w latach 50. ubiegłego wieku, jej początki związane są z wykorzystywaniem jodu 131 do diagnozowania i leczenia nowotworów tarczycy. Obecnie izotopy promieniotwórcze wykorzystywane są w diagnostyce i zabiegach w ponad 10 tys. szpitali na świecie. W 90% przypadków znajdują zastosowanie w procedurach diagnostyki medycznej. Metody stosowane w medycynie nuklearnej pozwalają szybko zobrazować pracę wewnętrznych organów i tkanek organizmu człowieka oraz zdiagnozować nieprawidłowości. Promieniowanie jest także wykorzystywane bezpośrednio do leczenia chorych narządów albo obszarów organizmu zaatakowanych przez chorobę nowotworową. W terapii onkologicznej korzysta się zarówno z zewnętrznych źródeł promieniowania (teleradioterapia), jak i źródeł umieszczanych w ciele pacjenta (brachyterapia).

Radiodiagnostyka powszechna

Diagnostyka z wykorzystaniem izotopów promieniotwórczych stanowi w krajach wysokorozwiniętych około 1,9% wszystkich badań diagnostycznych. W Europie rocznie wykonuje się około 10 milionów badań i zabiegów medycznych na 500 milionach osób. Jednocześnie liczba diagnoz z wykorzystaniem promieniowania rośnie w tempie około 10% rocznie.

Dotyczy to zarówno metod wykorzystujących zewnętrzne źródło promieniowania, jak i metod polegających na umieszczaniu źródeł promieniowania w ciele pacjenta. W tym drugim wypadku, w technikach diagnostycznych wykorzystuje się jako znaczniki izotopy promieniotwórcze, które emitują promienie gamma z ciała pacjenta. Do tego celu wykorzystuje się izotopy o bardzo krótkim okresie półrozpadu, aby pacjent krótko był wystawiony na oddziaływanie promieniowania. Znacznik ponadto powinien dobrze łączyć się z tzw. ligandem - związkiem chemicznym, komórką lub cząsteczką, wykorzystywanym w procesach życiowych przez określone organy lub tkanki ciała ludzkiego. Dopiero razem tworzą radiofarmaceutyk. Znaczniki podaje się poprzez inhalację, wstrzyknięcie lub połknięcie. Ich przemieszczanie się i akumulacja organizmie jest obserwowana i zliczana przez kamery gamma. Na podstawie tych zapisów powstaje obraz obszarów w organizmie pacjenta, które wychwyciły najsilniej izotopy, szybkość przemieszczania się radioaktywnie znakowanych płynów, miejsce ich odkładania się, itp. W diagnostyce nowotworowej wykorzystuje się na przykład zjawisko większej absorpcji pewnych substancji przez komórki nowotworowe.

Przykładem nowych metod w diagnostyce jest pozytonowa tomografia emisyjna (PET), precyzyjna i dokładna technika stosowana m.in. z bardzo dobrymi wynikami w diagnostyce nowotworowej (90-procentowe prawdopodobieństwo poprawnej oceny) i badaniu efektów leczenia nowotworów. Wskaźnikiem izotopowym jest w tym wypadku 18F. Obecnie bardzo obiecujące wyniki przynosi także połączenie obrazowania PET i tomografii komputerowej (CT), wykorzystującej zewnętrzne źródło promieniowania (X), zwane w skrócie PET-CT. To potężne narzędzie w rękach lekarza-diagnosty, pozwalające na diagnozy o 30% trafniejsze niż z pojedynczej kamery gamma.

Zabić nowotwór

Bardzo szybko rośnie także zastosowanie radioterapii. Określone dawki promieniowania jonizującego są zabójcze dla żywych komórek, szczególnie – dla tych szybko rosnących. To czyni komórki nowotworowe szczególnie podatnymi na zniszczenie poprzez poddanie napromieniowaniu.

Od wielu lat stosowana jest teleradioterapia – napromieniowanie z wykorzystaniem zewnętrznego źródła, najczęściej promieni gamma ze źródła kobaltowego. Obecnie tzw. bomby kobaltowe zastępowane są przez akceleratory liniowe. Zewnętrzne źródło wykorzystuje także tzw. nóż gamma, stosowany z powodzeniem w neurochirurgii. Jego działanie polega na precyzyjnym skupieniu wiązek promieniowania z kilkuset źródeł kobaltowych na komórkach nowotworowych i ich zniszczeniu. Na świecie co roku takim operacjom poddawanych jest ok. 50 tys. pacjentów, głównie z rozpoznanym rakiem mózgu. Taka metoda jest stosowana w kilku ośrodkach w Polsce, m.in. w Szpitalu Bródnowskim w Warszawie. Zabieg jest o 30% tańszy od operacji guza mózgu, trwa od 20 minut do 2 godzin, a pacjent może opuścić szpital jeszcze tego samego dnia. Od sierpnia 2011 r. zabieg jest refundowany przez Narodowy Fundusz Zdrowia. Do początku października 2011 roku, wykonano 94 procedury leczenia, z których skorzystali pacjenci z 15 województw. Ośrodek w Warszawie jest w stanie przeprowadzić około 1 000 zabiegów rocznie. W Polsce co roku rozpoznaje się złośliwy nowotwór mózgu u ok. 3000 osób i liczba ta będzie prawdopodobnie rosła. Bardzo wysoki odsetek stanowią zachorowania u dzieci (20%).

Szczególnie obiecująca jest jednak brachyterapia, polegająca na umieszczeniu źródła promieniowania gamma lub beta bezpośrednio w komórkach nowotworowych. Typowym przykładem wewnętrznej radioterapii jest podanie jodu 131 przy leczeniu raka tarczycy - jest to przy tym najskuteczniejsza ze wszystkich rodzajów terapii rakowej. Miejscowa, celowana radioterapia jest także najefektywniejszym ekonomicznie sposobem leczenia. Przykładem nowej metody jest z kolei celowana alfa terapia – (TAT - targeted alpha teraphy) - do zwalczania rozległych nowotworów.

Polska pogoń za standardami radioterapii

Według ocen Ministerstwa Zdrowia, radioterapia jako metoda leczenia samodzielnego lub jako część leczenia skojarzonego, stosowana jest u ok. 70% chorych na nowotwory złośliwe. W najbliższych latach w Polsce radioterapii będzie wymagało rocznie około 100 tys. chorych.

Narodowy program walki z rakiem na lata 2006 – 2015 zakłada m.in. odnowienie i rozbudowę infrastruktury do diagnostyki i terapii. Według rekomendacji Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) jeden aparat megawoltowy powinien przypadać na 300 tys. mieszkańców. Zgodnie z tym w Polsce powinno działać co najmniej 120-130 aparatów tego typu. W 2011 r. łącznie działało ich 102, a wskaźnik wynosił 373 tys. osób na aparat megawoltowy. Nadal jednak w czterech województwach przekraczał 500 tys. Program przewiduje, że w latach 2010-2016 dostępność radioterapii osiągnie poziom 300.000 mieszkańców / 1 aparat megawoltowy, nie starszy niż 7-8 lat. Oznacza to także konieczność rozbudowy sieci ośrodków, w tym ośrodków satelitarnych wokół centrów radioterapii, wykorzystujących najefektywniej istniejącą infrastrukturę.

Maria podnosi rękawicę

Rozwój medycyny nuklearnej zależy także od dostępności izotopów promieniotwórczych. W szczególności dotyczy to technetu Tc-99m – izotopu pierwszego uzyskanego sztucznie pierwiastka. Ze względu na swoje właściwości chemiczne, umożliwiające tworzenie szerokiej gamy radiofarmaceutyków, jest on najpowszechniej stosowany w diagnostyce medycznej. Technet Tc-99m jest wykorzystywany w 80% wszystkich zabiegów medycyny nuklearnej, tj. w ciągu roku w około 35 milionach zabiegów na całym świecie. Jego okres półrozpadu wynosi ok. 6 godzin i jest odpowiednio długi do zbadania procesów metabolicznych oraz dostatecznie krótki, aby uniknąć negatywnego wpływu promieniowania na zdrowie pacjenta. W ciągu doby rozpada się 93% jego początkowej ilości.

To zarazem zbyt krótki czas, aby dostarczać go bezpośrednio do szpitali. Technet Tc-99 jest więc na miejscu uzyskiwany z molibdenu Mo-99 o okresie rozpadu 66 godzin. Logistyka polega na dostarczaniu Mo-99 do specjalistycznych firm przygotowujących zestawy do wytwarzania technetu Tc-99m bezpośrednio w szpitalach i ośrodkach, gdzie będzie wykorzystany.

Problemem jest fakt, że ze względu na specyfikę procesu technologicznego oraz kwestie prawne dotyczące dystrybucji materiałów promieniotwórczych, na świecie jest tylko kilka ośrodków z reaktorami badawczymi, które mogą wyprodukować Mo-99. Mo-99 wytwarzany jest w pięciu miejscach na świecie, z czego dwie trzecie produkcji przypadało dotąd na dwa reaktory - kanadyjski NRU (Chalk River) i holenderski HFR (Petten). Kiedy w 2009 r. oba zostały jednocześnie wyłączone na wiele miesięcy z eksploatacji z powodu napraw i przeglądów, w bardzo poważny sposób zagroziło to radioterapii. Ośrodek Radioizotopów POLATOM, obecnie wchodzący w skład Narodowego Centrum Badań Jądrowych, podpisał wówczas umowę z amerykańską korporacją Covidien, jednym z głównych światowych dostawców izotopów wykorzystywanych w medycynie nuklearnej. Wytwarzanie izotopu molibdenu Mo-99 podjęto w reaktorze jądrowym „Maria” w Świerku pod Warszawą. Produkcja Mo-99 w reaktorze jądrowym „Maria” miała w ciągu pół roku umożliwić według szacunków Covidien wykonanie badań ponad miliona pacjentów na całym świecie.

Włączenie Marii, naszego jedynego reaktora jądrowego, w strategiczną sieć współpracy nauki z biznesem (według szacunków rynek medycznych zastosowań izotopów promieniotwórczych wart jest rocznie 5 mld $) to zarazem symboliczne potwierdzenie polskich dążeń do wykorzystania pokojowego potencjału zastosowań energii atomowej.

Medycyna nuklearna to dyscyplina stale rozwijająca się - dość przytoczyć fakt, że za odkrycia związane z wykorzystaniem promieniotwórczości w medycynie już pięciokrotnie przyznano nagrody Nobla. Rozwój medycyny nuklearnej jest także wyznacznikiem poziomu cywilizacyjnego. Jest stosowana w krajach rozwiniętych, wykorzystanie radioizotopów do badań i leczenia wymaga bowiem rozwijania własnej kadry naukowej i specjalistycznej oraz infrastruktury i specjalnej logistyki.

Polecane linki:


Zapraszamy również do obejrzenia programu "Era wynalazków" TVP.info - druga część poświęcona jest reaktorowi Maria w Świerku (film poniżej).

Facebook