L'incidence du cancer augmente et un certain nombre d'articles scientifiques indiquent qu'une situation similaire se poursuivra à l'avenir. L'humanité doit trouver un moyen de réduire le nombre de victimes de cette maladie. L'une de ces méthodes est la médecine nucléaire. Si auparavant, dans son cadre, les parties nécessaires du corps étaient irradiées de l'extérieur, de plus en plus souvent, des substances radioactives ponctuelles sont utilisées de l'intérieur. Il existe des avancées similaires dans le domaine du diagnostic. Combien cela va-t-il aider et la médecine "atomique" a-t-elle d'autres occupations importantes?
Après tout, il existe d'autres menaces: pas si fortes, mais "de longue durée", volant un grand nombre de vies chaque année. Du cancer en 2018, selon les estimations de l'OMS, 9,6 millions de personnes sont décédées. Ainsi, un décès sur six sur la planète est dû à cette maladie, et cette part est vouée à la croissance.
Aujourd'hui, l'humanité est capturée - quelle que soit sa volonté - par un sujet médical majeur: le coronavirus. Ce n'est pas surprenant: au cours des trois derniers mois seulement, près d'un demi-million de personnes en sont mortes. Mais malgré tout, quelle que soit la force du nouveau coronavirus, son influence durera des années, tandis que l'humanité pourrait ne jamais se débarrasser de certaines maladies.
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En 2018, un groupe de scientifiques suisses, dans un article paru dans la revue scientifique à comité de lecture BMC Cancer, a montré que le risque de cancer (et indirectement de décès) a une forte relation avec la fertilité. Dans les familles où il y a moins d'enfants (ou pas d'enfants du tout), le cancer sera plus fréquent et l'écart peut atteindre deux fois ou plus. En 1990-1995, dans le monde, le nombre moyen d'enfants par femme dans sa vie était de 3,02 et en 2010-2015, il n'était que de 2,22.
En d'autres termes, au cours des dernières décennies, l'incidence du cancer aurait dû augmenter. Un certain nombre d'études prétendent que c'est le cas, bien qu'il soit difficile de le savoir de manière fiable: la qualité des diagnostics a considérablement changé au cours des dernières décennies, et aujourd'hui, les tumeurs sont détectées de manière plus fiable.
Plus important encore, le cancer deviendra plus fréquent à l'avenir, et la proportion de personnes atteintes d'âge moyen et jeune augmentera encore plus que dans la population générale. En fait, le processus est en marche depuis longtemps: les personnes âgées de 25 à 39 ans aux États-Unis avaient très rarement le cancer, mais aujourd'hui, le risque pour elles est multiplié par une fois et demie et augmente.
Les États sont importants ici précisément à titre d'exemple: avec une forte probabilité, les mêmes processus devraient se poursuivre partout dans le monde, mais pour la plupart des pays, y compris la Russie, la baisse de l'âge moyen des patients atteints de cancer n'est toujours pas surveillée.
Encore une fois, l'augmentation de l'incidence du cancer en elle-même ne signifie pas une augmentation inévitable de la mortalité: grâce à des moyens de diagnostic et de traitement de plus en plus efficaces, seule l'incidence du cancer augmente, mais le nombre total de décès qui en découlent y augmente. plutôt modérément. Et si l'on prend en compte le vieillissement de la population, alors il diminue même progressivement. Des tendances similaires peuvent être observées dans le monde (voir graphique). Une question sérieuse se pose: que faire ?
Une cellule cancéreuse est une cellule mutée d'une personne malade, il est donc impossible de créer un vaccin à partir de celle-ci. Environ une personne sur huit est confrontée au cancer au cours de sa vie. Dans les pays développés plus souvent (au Royaume-Uni, selon les scientifiques locaux, chaque seconde), dans les pays en développement - un peu moins souvent. C'est-à-dire qu'au moins un milliard de vaccins individuels devront être développés (après tout, dans chaque cas, la lignée cellulaire cancéreuse du patient deviendra unique). De toute évidence, c'est une tâche écrasante.
Peut-être empoisonner les cellules cancéreuses des tumeurs humaines avec une sorte d'analogue d'antibiotique ? Hélas, ils ressemblent tellement à nos produits normaux et sains qu'il est extrêmement difficile de trouver un médicament qui ne tuerait que les cellules cancéreuses. Et il est souvent très difficile de limiter la propagation du médicament introduit dans le corps dans tout le corps.
De nombreux agents chimiothérapeutiques inhibent la division des cellules saines dans le corps, et celles qui se divisent plus souvent que d'autres, par conséquent, diminuent considérablement leur nombre. La chute des cheveux commence, une forte diminution de l'immunité et une baisse du nombre de cellules sanguines.
En conséquence, le traitement se transforme en un processus où le corps du patient et la tumeur sont lésés. Par conséquent, une panacée de la chimiothérapie ne fonctionne pas, même si dans un grand nombre de cas (y compris lorsque d'autres types de thérapie sont inapplicables), elle sauve des vies humaines.
Thérapie de contact: premiers pas
En Russie, le All-Union Scientific Research Institute of Radiation Technology (jusqu'en 1989), maintenant NIITFA, était le principal développeur de l'équipement utilisé en médecine nucléaire, ainsi que le chef d'orchestre de son introduction dans la pratique clinique.
C'est son développement en 1970 qui est devenu le premier appareil de série au monde pour la radiothérapie de contact (AGAT-B). Puis plusieurs générations de systèmes similaires y ont été développées (AGAT-VT, S, P, PM1, B, B3). Le cobalt-60 et l'iridium-192 y ont été utilisés comme sources de rayonnement.
En général, l'équipement correspondait au niveau de développement des technologies de son époque. La source de radionucléides n'était pas injectée directement dans les tissus situés profondément à l'intérieur du corps: elle était normalement envoyée dans l'une des cavités corporelles de la patiente (par exemple, dans le vagin lors du traitement d'un cancer du col de l'utérus).
Dans ce cas, le radionucléide agissant lui-même était situé dans une pièce jointe compacte - ce qu'on appelle l'endostat. En raison du fait qu'une fois injecté dans la cavité du corps humain, la distance à la tumeur attaquée était fortement réduite, les effets secondaires d'une telle thérapie étaient sensiblement inférieurs à ceux d'un rayonnement standard.
Mais après Tchernobyl, l'organisation a commencé à « fièvre »: l'attitude de la société envers la médecine nucléaire (et en général tout ce qui contient le mot « nucléaire ») a radicalement changé. Initialement, l'institut a été renommé, supprimant le mot « radiation » du nom (il est devenu pendant une courte période l'Institut de recherche scientifique de toute l'Union en physique technique et en automatisation, VNIITFA, puis le mot « All-Union » a été abandonné). Néanmoins, comme nous le verrons plus loin, les travaux dans le domaine de la médecine nucléaire ne se sont pas arrêtés là.
Destruction contrôlée: comment les radionucléides sont devenus une ligne de défense critique contre le cancer
Les moyens les plus prometteurs pour lutter contre les tumeurs aujourd'hui sont considérés comme des médicaments qui contiennent des substances activement fissiles, mais n'irradient pas le corps de l'extérieur, mais y sont injectés directement.
Aujourd'hui, de tels médicaments à travers le monde tentent d'être considérés dans un seul complexe: ils sont appelés RFLP (médicaments radiopharmaceutiques), et leur nombre ne cesse de croître, ainsi que la fréquence d'utilisation dans la pratique clinique.
Certains d'entre eux sont utilisés pour le diagnostic - par exemple, la surveillance de la propagation de "tags" faiblement radioactifs vous permet d'évaluer les problèmes de circulation sanguine ou de suivre les mêmes tumeurs.
Ces radiopharmaceutiques contiennent de très faibles concentrations de radionucléides à division rapide, tels que le fluor-18. La demi-vie de ce dernier est inférieure à deux heures, il ne peut donc pas avoir d'effet à long terme sur l'organisme de la personne diagnostiquée.
Les autres RFLP sont « curatives » et se divisent en deux groupes: fermés et ouverts. Sous forme ouverte, le médicament est injecté dans le corps sous une forme non isolée et peut être librement distribué dans tout le corps. Ainsi, par exemple, les isotopes radioactifs de l'iode agissent, s'accumulent sélectivement dans la glande thyroïde et sont conçus pour combattre les tumeurs qui s'y trouvent.
Au contraire, sous des formes fermées - en règle générale, ce sont des capsules métalliques contenant des produits radiopharmaceutiques - les RFLP restent exactement à l'endroit du corps où le médecin les a injectées.
Certains RFLP combinent en effet à la fois des capacités diagnostiques et thérapeutiques. Par exemple, le RFLP à base de phosphore-32, d'une part, permet de suivre les tumeurs, car les cellules cancéreuses accumulent plus de phosphore que les cellules saines, et sont donc bien visibles sur les images après administration d'un tel isotope du phosphore à le patient.
D'autre part, à plusieurs doses élevées, le phosphore-32 s'accumulera dans la tumeur en une quantité telle qu'il commencera à la détruire. En raison de la demi-vie de quelques semaines seulement, les tissus sains en souffrent extrêmement faiblement: ils n'ont tout simplement pas le temps de l'accumuler à des doses dangereuses, contrairement aux tumeurs plus "gourmandes" pour cet élément.
Les aspects avantageux de RFLP peuvent être appelés le fait qu'ils sont constitués d'isotopes aux propriétés contrôlées, et en raison de la sélection correcte de l'ensemble requis de radionucléides, la dose reçue par un patient prenant RFLP reste inférieure dans le cas du diagnostic qu'avec un radiographie traditionnelle.
De même, la dose reçue lors d'un traitement anticancéreux avec leur utilisation est plus faible qu'avec une radiothérapie classique « longue portée ». Cependant, cela ne signifie pas que le patient peut venir à l'hôpital et demander à la place des rayons X un diagnostic ou une thérapie avec l'utilisation de produits radiopharmaceutiques.
Parmi les radiopharmaceutiques les plus prometteurs figure l'actinium-225, qui a récemment attiré l'attention des scientifiques (pour l'instant au stade des essais cliniques). Il s'agit d'un émetteur alpha - c'est-à-dire que lorsqu'il se désintègre, il n'émet pas de quanta gamma (photons avec une capacité de pénétration élevée typique de ces particules), mais plutôt des particules alpha lourdes et chargées positivement (noyaux d'hélium). En raison de leur masse importante, ils ont une portée très courte en matière, ils perdent donc toute leur énergie à une courte distance de la source.
Cela signifie que lorsqu'un médicament à base d'actinium-225 est utilisé pour traiter une tumeur, ses cellules sont gravement endommagées, mais en dehors de celle-ci, pratiquement non. Après tout, les particules alpha peuvent être efficacement retenues par plusieurs centimètres d'air ou des dizaines de micromètres de matière dense - comme le même tissu tumoral - sans atteindre les cellules saines. La demi-vie de l'actinium-225 ne prend que dix jours, c'est-à-dire que son utilisation pour le traitement d'un patient cancéreux est tout à fait sûre: peu de temps après la mort du tissu cancéreux, les anémones elles-mêmes cesseront d'émettre.
Un autre médicament prometteur de ce type est le radium-223. Contrairement à la plupart des autres radionucléides, il combine une courte demi-vie (11,4 jours) avec une grande similitude avec le calcium.
Pour cette raison, une fois qu'il pénètre dans le corps (il est administré sous une forme "ouverte", à l'extérieur des capsules, par la circulation sanguine), il s'accumule facilement dans le tissu osseux, où il sert de source puissante de rayonnement alpha qui tue les os. tumeurs. Cependant, pendant la période de traitement, il ne peut tuer que les cellules cancéreuses - en raison de la même courte demi-vie.
Malheureusement, aujourd'hui, l'utilisation de tels matériaux (actinium-225 et radium-223) en Russie et dans le monde est plutôt limitée. Maintenant Rusatom Healthcare, une entreprise de la société d'État Rosatom, s'est lancée dans la première phase d'un projet visant à créer une production moderne de produits radiopharmaceutiques conformément aux exigences internationales pour l'organisation de la production et le contrôle de la qualité des médicaments - GMP (bonnes pratiques de fabrication).
La nouvelle usine radiopharmaceutique sera construite sur le site du N. I. L. Ya. Karpova dans la ville d'Obninsk (région de Kaluga). Le lancement est prévu pour 2024. C'est là que seront produits des médicaments à base d'isotopes aussi prometteurs que le lutétium-177, l'actinium-225 et le radium-223.
RFLP en capsules: l'arme du combat le plus rapproché
Il peut sembler que l'idée d'introduire des radiopharmaceutiques dans l'organisme soit discutable. Les radionucléides ne sont-ils pas dangereux pour l'organisme, ne pense-t-on pas qu'ils peuvent notamment provoquer le cancer ou même le mal des rayons ?
Curieusement, le danger d'un radionucléide utilisé à des fins médicales est vraiment faible - et ce malgré les doses "locales" extrêmement élevées, jusqu'à 12 grays par heure. Le fait est que le rayonnement peut être complètement différent.
Une partie importante de RFLP dégage une grande partie de son énergie à travers les électrons formés lors de la désintégration bêta - et ils ont un pouvoir de pénétration très faible, sensiblement inférieur à celui des photons gamma (bien que légèrement supérieur à celui des émetteurs alpha tels que les anémones - 225). Par conséquent, littéralement quelques millimètres de tout tissu humain suffisent pour arrêter les produits de désintégration bêta du même césium-131, qui fait partie de produits radiopharmaceutiques très populaires.
Les microsources au césium-131 sont destinées à être implantées dans des tissus intermédiaires de tumeurs localisées sélectionnées. Ils sont utilisés pour le traitement primaire du cancer de la prostate. En radiothérapie postopératoire, le césium-131 peut être utilisé pour traiter le cancer du poumon non à petites cellules et les tumeurs malignes intracrâniennes (après ablation chirurgicale de la tumeur primitive).
De plus, des microsources à base de césium-131 sont utilisées dans le traitement des rechutes de mélanome gynécologique et oculaire. L'introduction de ce radionucléide dans la pratique médicale est considérée comme l'une des innovations les plus importantes en thérapie de contact au cours des 20 dernières années.
En Russie, ces dernières années, une méthode à l'aiguille a été utilisée pour injecter des microsources de césium-131 directement dans une tumeur de la prostate - à l'intérieur d'aiguilles de graines scellées.
Jusqu'aux années 1970, des astuces non triviales étaient nécessaires pour injecter avec précision des capsules contenant des nucléides (RFLP "fermé") exactement là où se trouve la tumeur: par exemple, une opération abdominale pour atteindre le cancer de la prostate et y implanter une capsule.
De telles opérations non seulement augmentent le risque, mais peuvent également entraîner des conséquences indésirables: par exemple, après elles, un dysfonctionnement sexuel est souvent observé. Il était assez difficile d'organiser l'introduction ponctuelle des aiguilles: pour cela, il fallait d'abord savoir exactement où se trouvait la tumeur elle-même.
Tout a commencé à changer avec l'émergence des "yeux" de haute précision des médecins, permettant de distinguer les tissus mous - d'abord l'échographie, puis la tomodensitométrie. Ils ont permis de « voir » avec précision la position de la même prostate et d'y introduire une source de rayonnement de manière non invasive.
Au milieu des années 1990, les opérations sous "contrôle visuel" par ultrasons sont devenues la norme en Occident, en même temps qu'une autre solution importante pour les RFLP fermés est apparue - le fil polymère. Des microcapsules avec une source de rayonnement ont commencé à être placées sur un seul fil de polymère, de sorte que même après l'implantation, un mouvement trop brusque du patient n'entraînerait pas la migration de la capsule loin du cancer.
Tout cela a rendu l'utilisation de capsules avec un RPD fermé d'un rayon d'action limité tout à fait sûre - et aujourd'hui, cela est confirmé par une expérience significative en ce qui concerne la façon dont l'opération affecte la survie à long terme du patient.
Depuis 2000, l'Institut de recherche en urologie du ministère de la Santé utilise activement le RFLP "fermé" en gélules pour le traitement du cancer de la prostate. Au cours des 20 dernières années, la Russie a également réussi à accumuler une certaine expérience dans ce domaine, même si jusqu'à présent, la fréquence de telles opérations par habitant est beaucoup plus faible qu'en Occident. Pourquoi?
Il ne s'agit pas de la disponibilité des radionucléides eux-mêmes: les entreprises de Rosatom les produisent en quantités notables. Mais jusqu'à présent, l'essentiel du matériel part à l'étranger: à l'intérieur du pays, la demande des institutions médicales est assez faible - également parce qu'il n'y a pas beaucoup de cliniques elles-mêmes spécialisées dans l'utilisation du RFLP, surtout en dehors des capitales.
Aujourd'hui, en Russie, le nombre de cas de traitement avec l'introduction de RFLP dans le corps atteint quelques milliers par an, et dans certains d'entre eux, il y a déjà de nombreuses années de suivi du sort de ceux qui ont subi une intervention chirurgicale il y a de nombreuses années. Le taux de survie de ces personnes était de 98% pendant dix ans après le cours du traitement. Même parmi ceux chez qui la maladie a été détectée à un stade tardif - c'est-à-dire parmi les patients les plus difficiles - le taux de survie à dix ans après l'introduction du RFLP a atteint 79%
Il faut le répéter: dans notre pays, la fréquence du traitement RFLP est encore très modérée. Aux États-Unis, il y a jusqu'à cinquante mille cas de ce genre par an. Et la situation ne s'explique que partiellement par le fait qu'aux États-Unis, jusqu'à 40 % de tous les cas de cancer chez les hommes se situent dans la prostate. On estime qu'en 2020, il y aura plus de 190 000 cas avec 33 000 décès.
En Russie, la fréquence est encore sensiblement plus faible: seulement 38 300 en 2016 avec 12 500 décès. L'explication principale est encore différente: la médecine américaine utilise souvent ce type de médicaments.
Jusqu'en 2014-2015, presque toutes les sources microscopiques d'un RFLP aussi répandu que l'iode 125, utilisé pour traiter le cancer de la prostate, étaient importées de l'étranger.
En général, ce n'est pas nouveau: avant que le blocus de la guerre de Crimée n'ait interrompu les importations de hareng néerlandais pour la Russie, il était considéré comme un mets importé coûteux et n'était disponible que pour les plus riches. Le blocus, cependant, en quelques mois a forcé la population russe à découvrir que le hareng se trouve dans la mer Caspienne pas pire que les Hollandais, après quoi sa capture a commencé - puis ce poisson est devenu un plat des pauvres et a perdu son "aristocratie " statut.
Quelque chose de similaire est arrivé aux RFLP après 2015: ils ont commencé à être fabriqués sur place beaucoup plus souvent. Et il est vite devenu évident que dans la fabrication d'une capsule en titane de 4,5 millimètres sur 0,8 millimètres, rien n'est impossible. Chacun d'eux, en plus de l'iodure d'argent, où l'iode est représenté par l'isotope radioactif iode-125, contient également une bande de repérage en or (pour permettre plus tard de s'assurer qu'il est correctement placé sur la radiographie). Au total, pas plus de 75 capsules de ce type sont utilisées au cours d'une séance de thérapie typique utilisant ce produit radiopharmaceutique.
Bien entendu, les RFLP "fermées" en capsules et aiguilles sont utilisées non seulement dans le cas de cancer localisé de la prostate, mais aussi dans les cas de tumeurs de l'utérus, du sein et de la peau. Ils sont également prometteurs pour certains types de tumeurs cérébrales et oculaires, notamment parce que le traitement chirurgical des tumeurs oculaires entraîne une chute brutale de la vision (en raison de l'ablation des tissus), et lors de l'utilisation du RFLP (à base de ruthénium-100), le l'organe lui-même est préservé
Hélas, ce type de traitement n'est pas une panacée: un certain nombre de types de tumeurs cancéreuses ne peuvent être supprimés par un effet ponctuel, car leurs cellules se propagent activement dans tout le corps. Bien que les RFLP vous permettent de « brûler » la tumeur rapidement et même sans hospitalisation à long terme (ils sont souvent appliqués aux patients ambulatoires qui ne visitent que l'hôpital), ils ne peuvent pas guérir complètement les cancers se propageant par la circulation sanguine.
Protons, électrons et autres radiothérapies « à longue distance »
La principale différence entre les rayonnements « à longue portée » et la thérapie par radionucléides de contact « à courte distance » réside dans la forme d'exposition aux rayonnements. La radiothérapie utilise souvent des rayons X à haute résistance.
Il est beaucoup plus facile pour les photons de la partie X du spectre de pénétrer dans les tissus vivants: leurs ondes sont plus longues que celle des quanta gamma (photons de la gamme gamma). Par rapport aux électrons de la désintégration bêta, les capacités de pénétration des photons X sont encore plus élevées.
Aujourd'hui, la majeure partie des appareils de radiothérapie en Russie sont importés. Cependant, depuis 2017, le NIITFA (qui fait maintenant partie de Rusatom Healthcare) développe son propre appareil de ce type - Onyx (alias KLT-6).
L'énergie des électrons émis par l'accélérateur Onyx est de 2,5 à 6 mégaélectronvolts. Pour "voir" la tumeur, des particules de plus faible énergie seront utilisées (à cause d'elles, le tomographe à cône inclus dans les travaux "Onyx"), mais des photons d'une énergie de six mégaélectronvolts sont utilisés pour le traitement.
Le nouvel appareil est fondamentalement différent des sources précédemment utilisées pour la radiothérapie - à base de cobalt-60, avec une énergie de quanta gamma de 1,2 mégaélectronvolt - ou des sources de rayons X conventionnelles avec des énergies de photons allant jusqu'à 0,4 mégaélectronvolt.
En revanche, les photons qui tuent les cellules tumorales sont générés ici en raison du bremsstrahlung des électrons. C'est le nom donné au rayonnement généré par la décélération d'une particule accélérée (dans ce cas, un électron) dans un champ électromagnétique.
Cela signifie que l'accélérateur Onyx lui-même n'a pas besoin d'une grande quantité de radionucléides, mais en même temps, il génère un flux de photons de rayons X avec des énergies allant jusqu'à six mégaélectronvolts - plusieurs fois supérieure à celle des types d'installations précédents.
En raison de l'énergie importante des photons générés par l'accélérateur d'électrons, le nombre requis de séances de thérapie anticancéreuse pour les patients Onyx sera sensiblement réduit. Afin de garantir des dommages précis aux tumeurs par rayonnement, un ensemble spécial de "pétales" en tungstène est utilisé: ils se déplaceront, reproduisant exactement la forme de la tumeur et protégeant en même temps les tissus humains normaux.
Il y en a 120 au total, avec une épaisseur de cinq à dix millimètres - à titre de comparaison, chez des homologues occidentaux comme Elekta Axesse, il y en a encore moins de 100. On suppose que la production en série de "Onyx" débutera en 2021.
La longue portée est le principal avantage de la méthode des rayons, mais c'est aussi sa principale faiblesse. À elles seules, les tumeurs malignes ne peuvent pas occuper un volume très important dans le corps d'une personne vivante.
Par conséquent, par exemple, l'introduction de RFLP dans le corps - en particulier sous une forme "fermée" - détruit les cellules tumorales, mais n'affecte pas les tissus environnants et cause des dommages modérés au corps. De ce fait, les radiopharmaceutiques sont considérés comme les plus « ciblés » des thérapies anticancéreuses existantes: dans l'écrasante majorité des cas, ils sont plus sélectifs et plus sûrs que la chimiothérapie et la chirurgie.
Mais la radiothérapie doit « atteindre » la tumeur à travers les couches de cellules normales et saines. Par conséquent, certains d'entre eux peuvent mourir des rayons X ou des rayons gamma, ce qui inflige sans aucun doute un coup notable au patient.
Cette chance est d'autant plus grande que la plupart des rayons X sont absorbés dans les tout premiers centimètres de leur trajet à travers n'importe quel milieu (sauf le vide). Cela signifie que si nous devons irradier une tumeur dans un organe interne, alors le coup principal sera infligé par radiothérapie sur les tissus sains qui recouvrent cet organe, près de la peau.
Il existe un désir naturel de se débarrasser des inconvénients de la radiothérapie externe - pour atteindre la même sélectivité que lors de l'utilisation de produits radiopharmaceutiques. En même temps, il serait bien de garder la souplesse de la radiothérapie: après tout, elle permet d'agir non seulement sur les tumeurs cancéreuses localisées à un endroit, mais aussi sur celles situées dans différentes parties du corps.
Il peut sembler que nous soyons confrontés à un "Mais si seulement la moustache de Nikita Vladimirovitch était attachée au nez d'Ivan Ivanovitch". En effet: si le flux de particules peut pénétrer dans l'organisme et traiter la tumeur dans ses différentes parties, alors il doit également traverser les tissus sains, ce qui signifie que les effets secondaires ne peuvent être évités. Mais, en fait, tout n'est pas si mal: la physique nucléaire connaît un moyen d'obtenir des combinaisons, parfois en apparence impossibles.
Il s'agit de la courbe dite de Bragg: c'est le nom du graphique décrivant la probabilité d'ionisation d'une cible en fonction de la distance parcourue par une particule qu'elle contient. Pour un certain nombre de noyaux atomiques - par exemple un proton (le noyau d'un atome d'hydrogène) - la probabilité d'ionisation d'une particule cible dépend directement de sa propre énergie. Lorsque l'énergie du noyau atomique descend en dessous d'un certain seuil (il la perd au fur et à mesure qu'il se déplace dans le milieu), la probabilité d'ionisation augmente fortement: le proton s'arrête, cédant d'un coup la quasi-totalité de son énergie à la cible.
C'est sur cet effet physique qu'est fondée la protonthérapie, alliant la flexibilité de la radiothérapie et la sécurité (pour les cellules saines) des produits radiopharmaceutiques. Pour cela, une source de protons est prélevée, ce qui leur permet de régler leur énergie afin qu'ils la libèrent à une profondeur définie avec précision - exactement là où se trouve la tumeur, avec un objectif allant jusqu'à plusieurs millimètres.
Comme pour les radiopharmaceutiques, cette méthode n'est aujourd'hui qu'une partie de la pratique médicale répandue en Russie: les sources de rayonnement protonique sont peu nombreuses. Il est à noter que le développement rapide de cette zone est toujours en cours. Ces dernières années, une approche a été testée pour détruire la tumeur avec des ions overclockés dérivés d'atomes de carbone ordinaires. De telles particules présentent deux avantages notables par rapport aux protons.
Premièrement, ils sont plus lourds et frappent plus sévèrement la tumeur cible que les protons relativement légers. Deuxièmement, la taille des ions carbone est si grande (par rapport aux protons) qu'ils peuvent casser deux brins d'ADN à la fois, et non un seul, comme le même proton ou photon de rayons X. Ceci est extrêmement important: une cellule cancéreuse humaine est sensiblement plus tenace qu'une cellule ordinaire, elle peut donc souvent survivre même après la destruction de l'un des deux brins d'ADN.
Yeux à un et deux photons des médecins
Jusqu'au 21e siècle, la capacité des médecins à suivre ce qui se passait dans les tissus mous était plutôt limitée. Les rayons X étaient souvent incapables de clarifier la situation, parce que leur rayonnement "volait" trop rapidement à travers ces tissus et ne fournissait pas d'informations détaillées. La résolution des diagnostics échographiques laissait beaucoup à désirer et ne convenait pas aussi bien à tous les organes.
La situation a commencé à changer radicalement avec l'avènement de deux technologies de médecine nucléaire: la tomographie par émission monophotonique et la tomographie par émission de positons.
Avec le mot « émission », tout est clair: les deux méthodes sont basées sur les propriétés d'isotopes faiblement radioactifs lancés dans le corps pour émettre des particules. Mais pourquoi le « photon unique » et en quoi diffère-t-il du « positron » ?
Il n'y a rien de compliqué ici. La tomographie à photon unique dirige le fluide avec des marqueurs radioactifs de faible niveau qui émettent des quanta gamma (photons gamma) dans le patient, un photon à la fois. Mais pour la tomographie à positons, on utilise des particules émettant des positons. Le mot même positron signifie « électron positif », c'est-à-dire qu'il s'agit de l'antiparticule d'un électron ordinaire.
En tomographie, les particules radioactives marqueurs dans la circulation sanguine du patient émettent des positrons, et elles entrent en collision avec des électrons ordinaires du corps humain et s'annihilent, émettant non pas une mais une paire de photons à la fois - ce qui distingue l'image qu'elles reçoivent de celle d'un photon unique. tomographe.
Oui, vous avez bien entendu: antiparticules. Ce n'est pas de la science-fiction du siècle dernier, l'humanité a vraiment appris à utiliser les antiparticules à son avantage - et ceux qui sont traités grâce à cela, en règle générale, ne savent même pas que cela se produit à l'aide d'antiparticules.
Nous ne pensons pas que ce soit entièrement une coïncidence. La vulgarisation de faits scientifiques à consonance difficile est souvent combattue par les médecins eux-mêmes. Rappel: après 1986, la tomographie magnétique nucléaire a été universellement renommée en imagerie par résonance magnétique, bien que l'essence de la méthode n'ait pas changé physiquement (d'ailleurs, malgré son nom, elle ne s'applique pas à la médecine nucléaire).
Pourquoi avez-vous dû entreprendre un changement de nom aussi étrange ? Parce qu'en 1986, l'importance de l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl était, pour le moins, quelque peu exagérée - principalement par les médias et les militants d'un certain nombre d'organisations publiques telles que Greenpeace. Très probablement, c'est pourquoi la tomographie par émission à photon unique est appelée ainsi, et non "tomographie gamma à photon unique" - car elle serait plus précise et plus honnête. De même, la tomographie à positons serait un peu plus facile à comprendre si elle s'appelait « tomographie gamma à deux photons », mais les mythes de la culture pop interfèrent sérieusement avec cette honnêteté.
En fait, malgré l'utilisation de rayonnement gamma dans le fonctionnement de ces systèmes, ils n'ont rien de dangereux. Le fait est que beaucoup de ses propres désintégrations radioactives se produisent constamment dans le corps humain, y compris l'émission de quanta gamma (photons de la gamme gamma).
Cela est particulièrement vrai pour ceux d'entre nous qui mangent beaucoup de poisson, de bananes ou de noix (cependant, les pommes de terre frites produisent également beaucoup de pourriture par minute). Malheureusement, tout ce "bruit" de désintégrations naturelles est insuffisant pour le fonctionnement des tomographes. Mais l'utilisation de marqueurs radioactifs de faible niveau peut résoudre le problème.
Qu'est-ce que tout cela donne ? Pour commencer, une véritable image en trois dimensions de ce qui se passe à l'intérieur d'une personne, ce qui est très difficile à obtenir au moyen de la même radiographie classique. Mais pas seulement ça.
Prenez la tomographie par positons: le radiopharmaceutique le plus activement utilisé est le fluor-18, un isotope avec une demi-vie de seulement 110 minutes (il se transforme ensuite en oxygène totalement sûr, qui est utilisé par le corps du patient) et un rayonnement très modéré.
Le fluor pénètre dans l'organisme sous forme de fluorodésoxyglucose, un composé si semblable au glucose que les cellules du corps humain le confondent avec lui et tentent de l'utiliser comme glucose ordinaire.
Et ça tombe bien: après tout, la plus forte consommation de glucose chez l'homme au repos est celle du cerveau, du foie et… des cellules cancéreuses. Cela signifie qu'après l'introduction d'un liquide avec son contenu dans le corps, il est possible d'identifier relativement rapidement et avec précision les endroits où se cache une tumeur cancéreuse - et de la frapper d'un coup ciblé.
La tomographie par émission monophotonique utilise d'autres types de marqueurs radioactifs tels que le technétium-99. Il est injecté dans le composé de tétrafosmine, qui s'accumule dans le muscle cardiaque, où il pénètre par la circulation sanguine. En comparant l'accumulation du porteur de technétium avant la charge musculaire (ou le médicament correspondant) et après, les médecins peuvent comprendre dans quelle mesure le muscle médian est sain et si le patient souffre d'une maladie coronarienne (ou, par exemple, quelle est sa force).
Nous le soulignons tout de suite: la tomographie à photon unique et à positons a de nombreuses autres applications pour d'autres maladies, nous n'essaierons donc même pas de toutes les couvrir dans un seul texte. Les exemples ci-dessus sont parmi les plus massifs et les plus importants pour les patients et ne prétendent en aucun cas être exhaustifs.
La médecine nucléaire a le vent en poupe, mais cache soigneusement le mot "nucléaire"
Une image assez intéressante se dégage de ce qui précède. Le patient vient à la clinique et entend souvent non pas « radiothérapie » mais « curiethérapie ». Pas "tomographie gamma", mais "photon unique" ou "positron". Depuis que les mots "nucléaire" et "atomique" sont devenus quelque chose d'un tabou dans la société moderne, la médecine nucléaire est rarement appelée nucléaire en présence de patients - en particulier ceux qui sont venus à la tomographie.
Mais tout cela ne nie pas le fait: la médecine nucléaire sauve de nombreuses vies. Une branche de cette industrie trouve les tumeurs cancéreuses mieux que de nombreuses alternatives, tandis que d'autres - à la fois des produits radiopharmaceutiques et des thérapies prometteuses par protons et ions - tuent ces tumeurs plus efficacement et plus sûrement que d'autres.
Sans aucun doute, nous ne vaincrons pas complètement le cancer, même avec un « scalpel » aussi avancé que la technologie nucléaire. Mais il est également incontestable que dans un certain nombre de cas, la médecine nucléaire peut donner à un patient de nombreuses années de vie pleine.
Nous remercions la State Atomic Energy Corporation Rosatom pour son aide dans la création du matériel.