Бизнес

Яндекс.Метрика

Циклотроны для производства медицинских изотопов

28 марта комиссия Федерального агентства по атомной энергии во главе с заместителем руководителя агентства А. Малышевым посетила ГФУ "ЦНИРРИ" Росздрава и ФГУП "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" с целью изучения перспектив создания отечественного оборудования для медицинской диагностики, основанной на применении радиофармпрепаратов.

В настоящее время высокая эффективность такой диагностики, реализуемой с помощью позитронно-эмиссионных томографов (ПЭТ) и однофотонных компьютерных томографов (ОФЭКТ), является общепризнанной. Первый метод обладает более высоким пространственным разрешением, позволяет изучать органы и ткани человека не только в статике, но и в динамике, наблюдая за процессами обмена во времени с интервалами в несколько десятков секунд. В ПЭТ-диагностике используются ультракороткоживущие радионуклиды: углерод-11, азот-13, кислород-15 и фтор-18, с периодами полураспада 20, 10, 2 и 109 минут соответственно. Это обстоятельство позволяет существенно снизить дозовые нагрузки на пациентов и медицинский персонал и, естественно, повышает привлекательность данного метода диагностики. Однако короткое время жизни радионуклидов требует создания специальных ПЭТ-центров, в состав которых входит следующее оборудование: ускоритель для получения пучков протонов или дейтронов, мишенный комплекс для наработки и выделения радионуклидов, радиохимическая лаборатория для синтеза радиофармпрепаратов и сканер для обследования пациентов. В развитых странах на каждый миллион жителей приходится 1-2 ПЭТ-центра.

Наибольшее распространение за счет относительной дешевизны получила однофотонная диагностика. ОФЭКТ использует короткоживущие радионуклиды: рубидий-81, йод-123, индий-111, таллий-201, галлий-67, иттрий-87 и другие с периодами полураспада от 4,7 часа до 78 часов. При таких временах жизни производство радиофармпрепаратов и диагностика с их использованием могут быть пространственно разделены (возможна транспортировка препаратов в пределах региона). В США число однофотонных томографов превышает 12 тысяч, причем за год проводится 12-15 обследований на 1000 жителей.

Для наработки позитронных эмиттеров (ПЭТ-изотопов) обычно применяются циклотроны с максимальной энергией протонов и дейтронов 18...19 МэВ и 9 МэВ соответственно и током пучка на внешних мишенях - не более 100 мкА. Циклотронный комплекс оборудуется специализированными мишенями, а также радиохимическими лабораториями для получения и анализа радиофармпрепаратов и обслуживает один или несколько ПЭТ-сканеров. На таком циклотроне можно также производить некоторые радионуклиды, используемые при однофотонной диагностике. Повышение максимальной энергии протонов до 30 МэВ и дейтронов до 15 МэВ с возможностью регулирования энергии от уровня 0,6 до максимального значения существенно расширяет перспективы применения ускорителя. Во-первых, увеличивается ассортимент и выход однофотонных короткоживущих радионуклидов. Во-вторых, появляется возможность производства некоторых долгоживущих радионуклидов (натрий-22, кобальт-57, кадмий-109, церий-139) и проведения исследований, направленных на создание новых радиофармпрепаратов, позволяющих расширить возможности радионуклидной диагностики. При оснащении специальной мишенью циклотрон можно использовать для нейтронной терапии онкологических больных. Для обеспечения населения России эффективной функциональной диагностикой подобными циклотронами необходимо оснастить большинство региональных медицинских центров. В состав технологического оборудования для производства медицинских радиофармпрепаратов обязательно входит циклотрон. Традиционным разработчиком таких ускорителей является НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, которым спроектировано и изготовлено большинство из сооруженных в России циклотронов. Наиболее известен малогабаритный изохронный циклотрон универсально назначения МГЦ-20, опытный образец которого был испытан в 1972 году. МГЦ-20 использовался для исследований в области в области ядерной физики, активационного анализа и производства радионуклидов. В настоящее время семь таких циклотронов применяются в основном для производства медицинских радионуклидов в России, Финляндии, Венгрии, Северной Корее и Египте.

С учетом потребностей отечественной медицины в НИИЭФА разработаны два современных компактных циклотрона: СС-18/9 и СС-12. Первый из них служит для получения пучков протонов и дейтронов с энергией 18 и 9 МэВ соответственно и позволяет эффективно нарабатывать как УКЖ, так и КЖ-радионуклиды. Специализированный циклотрон СС-12 с энергией протонов 12 МэВ предназначен конкретно для производства позитронных эмиттеров. В связи с предполагаемой дислокацией циклотронов в медицинских учреждениях особое внимание уделено снижению уровня наведенной активности. В качестве ускоряемых частиц выбраны отрицательные ионы водорода, что обеспечивает выпуск пучка практически без потерь путем перезарядки в протоны или дейтроны на углеродных фольгах. А применение системы внешней инжекции значительно уменьшает поступление рабочего газа из источника в вакуумную камеру, облегчает получение высокого вакуума и, следовательно, сокращает потери ионов в процессе ускорения за счет перезарядки на молекулах остаточного газа. Управление всеми системами циклотронов, сбор и обработка необходимой информации осуществляются в автоматическом режиме.

Два циклотрона СС-18/9 в 2005-2006 гг. введены в эксплуатацию в ПЭТ-центре г. Турку (Финляндия) и в медицинском центре п. Песочный (Санкт-Петербург).

Основное оборудование циклотрона СС-12 спроектировано и находится в стадии изготовления.

В настоящее время в НИИЭФА разрабатывается циклотрон МСС-30/15, который должен обеспечить получение ускоренных пучков протонов и дейтронов с энергией до 30 и 15 МэВ соответственно, с возможностью регулирования энергии от уровня 0,6 до максимального значения. Циклотрон предназначен для широкомасштабного производства медицинских радионуклидов и проведения физических исследований, нацеленных в основном на создание новых перспективных радиофармпрепаратов. В поставке такого циклотрона заинтересован университет г. Ювяскюля (Финляндия).

НИИЭФА им. Д.В. Ефремова в кооперации с российскими и зарубежными соисполнителями производит все оборудование для оснащения ПЭТ-центров и уже имеет положительный опыт работы в качестве генерального при создании современного ПЭТ-центра в ЦНИРРИ Росздрава, введенного в эксплуатацию летом 2006 года.

М. Ворогушин, первый заместитель директора ФГУП "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова", профессор
"Атомпресса" N14, 2007

 

  

© РФЯЦ – ВНИИТФ. Настоящий сайт поддерживается информационной службой РФЯЦ – ВНИИТФ и является официальным источником информации
о ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина».
За недостоверную информацию, представленную на других сайтах, информационная служба ответственности не несет.