Радиационная терапевтическая физика

ВВЕДЕНИЕ

Недавнее исследование, проведенное Королевским колледжем радиологов (Великобритания), оценило вклад различных методов лечения в общую долю успешно вылеченных онкологических больных. Оказалось, что 49% обусловлено хирургическим вмешательством, 40% — успешным лучевым лечением, а вклад химиотерапии составляет 11%. Со времени открытия Рентгеном в 1895 году излучения, носящего его имя, постоянно предпринимались попытки не только изучить физическую природу этого излучения, но и применить его на практике как в биологии, так и при лечении болезней человека.
Изобретение рентгеновской трубки открыло ряд возможностей ее клинического применения сначала только для диагностики, а затем и для лечения больных злокачественными опухолями. Открытие радия Марией и Пьером Кюри в 1898 году дало в руки врачей ряд радиоактивных материалов, которые они попытались использовать для лечения рака, поскольку в то время единственным способом помочь онкологическим больным было хирургическое вмешательство.
За следующие 100 лет мы многое узнали о физических характеристиках, биологических эффектах и клиническом использовании ионизирующего излучения. Ссылки на наиболее известные работы в этой области приведены в разделе книги, посвященном онкологии. Чтобы полностью понять физическую природу радиоактивности и радиоактивного распада, очень важно понять состав спектра электромагнитных волн, каждая из которых несет энергию, обратно пропорциональную ее длине волны.
Объект исследования- радиационная физика
Предмет исследования- радиационная терапевтическая физика
Цель исследования- изучить радиационную терапевтическую физику
Задачи исследования:
- изучить особенности применения радиоактивных веществ в медицине
- определить техногенное и лечебное воздействие радиации на организм человека
- раскрыть радиоактивные лучи в терапии частицами: прошлое, настоящее и будущее
- анализ проблемы радиационной безопасности в современной медицине

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАДИАЦИОННОЙ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

1.1. Применение радиоактивных веществ в медицине — история и перспективы развития

Ядерная медицина (ЯМ) — медицинская специальность, использующая радионуклиды («радиоактивные индикаторы») и ионизирующее излучение в диагностических и терапевтических (тераностических) целях. НМ зародилась и развивалась на стыке физики, химии и клинической медицины. Излучение, испускаемое радиоактивными изотопами, может состоять из гамма-лучей, бета- и альфа-частиц или их комбинации.
Выбор радиоизотопа для медицинских целей осуществляется в соответствии со следующими требованиями: низкая радиотоксичность, соответствующий вид радиоактивного излучения, энергия и период полураспада (от нескольких минут до нескольких часов и суток), а также гамма-излучение, подходящее для записи.
Радионуклид входит в состав радиофармацевтического препарата (РФП) и служит его маркером. ПДРФ накапливается в анатомических структурах, становится носителем согласованной информации от пациента к гамма-камере или другому медицинскому устройству и отражает динамику процессов, происходящих в исследуемом органе.
В 2021 году ЯМ отмечала свое 80-летие. Траектория развития НМ сочетает в себе современные методы радиотераностики, включая прикладные геномные и постгеномные технологии.
Новая медицинская парадигма, тераностика, использует один многофункциональный агент для терапии и диагностики, достигая максимального персонализированного терапевтического ответа, одновременно улучшая долгосрочный прогноз и снижая дозозависимую токсичность.
Термин «тераностика» образован от сочетания слов «терапия» и «диагностика». Он был представлен в 2002 году американским консультантом Джоном Фанкхаузером, генеральным директором компании PharmaNetics [2]. Одно из первых тераностических средств — радиоактивный йод — использовали в 1940-х годах для лечения заболеваний щитовидной железы (щитовидной железы). В 1950 году американский врач Бенедикт Кассен осуществил первую визуализацию щитовидной железы (щитовидной железы) с помощью прямого инструмента. -онлайн-сканирование после введения радиоактивного йода в организм йода [3].
Щитовидная железа играет основную роль в обмене йода в организме. Йод — важный микроэлемент, необходимый для синтеза гормонов щитовидной железы тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Йод составляет 65 и 59% массы Т4 и Т3 соответственно [4]. Производство и секреция гормонов щитовидной железы регулируется тиреотропным гормоном (ТТГ) передней доли гипофиза.
В организме здорового взрослого человека содержится 15-20 мг йода, 70-80% которого находится в щитовидной железе. Организм получает йод преимущественно из продуктов питания, причем наиболее богатыми йодом продуктами являются йодированная соль, молочные продукты, некоторые виды хлеба, морские водоросли и морепродукты.
При хроническом дефиците йода его содержание в щитовидной железе может снижаться до менее 20. мкг. В регионах с достаточным потреблением йода щитовидная железа взрослого человека поглощает примерно 60 мкг йода в день, чтобы сбалансировать потери и поддержать синтез Т4 и Т3 [4].
После всасывания йод выводится из основного кровотока преимущественно через щитовидную железу и почки. Всасывание йода щитовидной железой обеспечивается симпортером Na+/I–, описанным С. Каминским с соавт. в 1993 году [5]. Симпортер Na+/I– расположен на базолатеральной мембране клеток щитовидной железы. Перенос йодида из циркулирующей крови в тироциты происходит по градиенту концентрации, образуемому Na+/K+-АТФазой и примерно в 30–50 раз превышающему концентрацию в плазме, гарантируя поступление достаточного количества йода для синтеза тиреоидных гормонов. гормоны [4][6].
ТТГ регулирует транспорт йода в щитовидной железе, стимулируя транскрипцию симпортера Na+/I– и способствуя его правильной интеграции в плазматическую мембрану. При диете с низким содержанием йода ТТГ стимулирует экспрессию симпортера Na+/I– и отвечает за изменения его субклеточной локализации.
Существует механизм, обеспечивающий нормальное функционирование щитовидной железы при избытке йода. При попадании большого количества йода в организм человека с нормальной функцией щитовидной железы происходит преходящее снижение синтеза тиреоидных гормонов в течение примерно 48 часов. Избыток йода блокирует его организацию и образование Т3, Т4 [7].
Этот процесс, описанный в 1948 году, получил название эффекта Вольфа-Чайкова. Предполагается, что эффект Вольфа–Чайкова связан с негативной посттрансляционной регуляцией симпортера Na+/I– йодидами.
В ответ на введение больших количеств йода высвобождение тиреоидных гормонов из щитовидной железы снижается с компенсаторным повышением уровня ТТГ. Со временем синтез гормонов щитовидной железы восстанавливается.
Феномен «утечки» эффекта Вольфа-Чайкова является адаптивным процессом, не зависит от ТТГ и связан со снижением содержания йода внутри щитовидной железы. Наиболее вероятный механизм развития этого явления – снижение активности симпортера Na+/I–, приводящее к уменьшению поступления микроэлемента в тироциты. При падении уровня йода в щитовидной железе ниже значений, поддерживающих эффект Вольфа-Чайкова, восстанавливается организационный процесс и вместе с ним нормализуется функция щитовидной железы [7].