Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

Разобравшись в причинах устойчивости к радиации некоторых опухолей, специалисты-радиобиологи вскоре нашли и выход. Если больного на время облучения поместить в камеру с повышенным до 3 атмосфер давлением кислорода, последний хорошо насытит ткань опухоли и тем самым в два-три раза повысит ее радиочувствительность. Что касается здоровых тканей, то они и без того отлично снабжались кислородом, и увеличение его давления уже не повлияет на их радиочувствительность. Применение такого мероприятия может повысить чувствительность опухоли к действию лучевой терапии, увеличить эффективность лечения. Однако этот метод может дать результаты лишь при некоторых видах опухолей, он требует специального технического оснащения. Кроме того, кислород под давлением может в некоторых случаях быть небезопасен.

Чтобы уменьшить действие облучения на здоровые ткани, прибегают к такому приему. Опухоль облучают с разных сторон таким образом, чтобы все пучки лучей пересекались точно в центре опухоли. Тогда каждый участок кожи получит дозу лучей, в несколько раз меньшую, чем ткань опухоли. В последние годы созданы специальные ротационные гамма-установки, в которых источник излучения во время сеанса непрерывно движется по дуге, составляющей часть окружности, центр которой лежит в опухоли. Кроме того, для уменьшения облучения здоровых тканей при лечении регулируют длину волны лучей, а вместе с ней и глубину их проникновения в организм. Если лучевое лечение назначается при раке кожи или некоторых других кожных заболеваниях (экземе, невродермите), врачи пользуются близкофокусной рентгеновской трубкой, дающей мягкие лучи с очень слабой проникающей способностью. Если же опухоль расположена глубоко под здоровыми тканями, применяют наиболее жесткие рентгеновские лучи или пользуются гамма-лучами специальных кобальтовых установок, которые поглощаются преимущественно на глубине около 10 см, тогда как кожа остается незатронутой.

Быстрое развитие ядерной физики, создание все более мощных и разнообразных ускорителей заряженных частиц - электронов, протонов, дейтронов, альфа-часстиц (ядер гелия) и еще более тяжелых частиц - раскрыли новые перспективы и перед лучевой терапией опухолей, особенно глубоко расположенных. Пучки тяжелых заряженных частиц легче фокусируются и меньше рассеиваются, меньше повреждают здоровые ткани; благодаря ограниченному пробегу в тканях, более высокой, чем у гамма-лучей, ОБЭ и увеличению линейной плотности ионизации с глубиной проникновения - потоки тяжелых частиц дают более эффективное и концентрированное разрушение опухолей, а здоровые ткани страдают при этом значительно меньше. Отсутствие кислородного эффекта, характерное для плотноионизирующих частиц высоких энергий, позволяет с успехом использовать протонные и другие ускорители для лечения и тех форм опухолей, которые из-за плохого кровоснабжения и гипоксии устойчивы к терапии рентгеновскими или гамма-лучами. В нашей стране уже созданы первые клиники, в которых больных злокачественными опухолями лечат потоками быстрых протонов.

Наибольшего эффекта можно ожидать от лечебного применения так называемых отрицательных пи-мезонов -o частиц с массой, промежуточной между массами электрона и протона (составляющей 270 масс электрона), впервые обнаруженных в 1947 г. в космических лучах. Сейчас установлено, что пи-мезоны (а они бывают и положительно заряженные, и нейтральные) выполняют в ядрах атомов роль своеобразного клея или смазки, скрепляющей нуклоны, т. е. протоны и нейтроны. Постоянный обмен пи-мезонами представляет собой основу тех ядерных сил, которые придают большинству ядер прочность и устойчивость.

Какие же преимущества перед другими видами лучевого лечения имеют потоки отрицательных пи-мезонов? Оказывается, в конце своего пробега (-) пимезон поглощается атомным ядром и вызывает его расщепление. А так как длина пробега этой частицы и время ее жизни (10 -8сек.) хорошо известны, то можно очень точно навести мезонную пушку так, чтобы снаряд разорвался внутри цели - опухоли. Вылетающие из расщепленного ядра осколки рассеиваются в окружающей место "взрыва" ткани на расстоянии не более нескольких миллиметров, расходуя при этом очень большую энергию - до 30 Мэв. Благодаря этим особенностям мезонных пучков отношение дозы радиации, создаваемой ими в облучаемом очаге, к дозе в здоровой ткани (основной показатель эффективности и безопасности лучевой терапии) в несколько раз выше, чем для других ускоренных частиц, и в 10 раз выше, чем для рентгеновских и гамма-лучей. Строительство мезонных фабрик - дело достаточно сложное: они нуждаются в очень мощных протонных ускорителях. Однако недалек тот день, когда и в нашей стране потоки пи-мезонов станут применяться для лечения раковых больных.