В высокотехнологичном лечении онкологических заболеваний ведущую роль играют электронные ускорители, «бомбардирующие» опухоль пучками гамма-лучей. Основной недостаток этого способа в том, что вместе с больными клетками гамма-кванты поражают и окружающие здоровые ткани. Существенно минимизировать эту проблему позволяют ускорители другого типа – протонные (из-за своих свойств протоны почти не оказывают влияния на здоровые клетки организма). Хотя протонная терапия существует около 60 лет, из-за дороговизны и низкой производительности она пока не приобрела массовый характер. В итоге сохраняется монополия электронных ускорителей, эффективность которых составляет в среднем около 50%. Успех разработанного в ФИАН прибора может радикально изменить расклад сил в сфере лучевой терапии.
Массачусетская больница (Massachusetts General Hospital) в городе Бостон – один из крупнейших медицинских центров США. Это законодатель трендов в своей области: оборудование, получившее признание этой больницы, как правило, вскоре заказывают и другие медучреждения страны. Так получилось и с российским протонным ускорителем. Уже сейчас, спустя несколько недель после победы в тендере, известно, что в 2013 году в американских больницах планируется установить как минимум четыре прибора из России.
Такой интерес к ускорителю, по мнению руководителя работ – директора Физико-технического центра ФИАН, члена-корреспондента РАН, профессора Владимира Егоровича Балакина, вызван двумя причинами. Во-первых, российский аппарат очень компактен (весит около 30 тонн и помещается в одной комнате) и экономичен (потребляет в среднем в 7–10 раз меньше электроэнергии, чем другие ускорители). Это помогло удешевить получение протонов. В итоге установка стоит чуть дороже электронного ускорителя (хотя, по словам Балакина, Россия покупает их за рубежом по цене выше, чем разработанный в ФИАН протонный ускоритель), при этом по производительности она одна сравнима с четырьмя электронными ускорителями. Во-вторых, технологию облучения изменили так, чтобы преимущества были очень ярко выражены, то есть чтобы опухоль получала дозу больше, чем при сегодняшних технологиях, а здоровые ткани – меньше.
Нацеленность на поражённые клетки и бережное отношение к здоровым, в принципе, характеризует все протонные ускорители. В.Е. Балакин: «Протонное излучение хорошо тем, что идёт сквозь тело, слегка «тормозясь» и облучая совсем незначительно. И только в конце своего пробега оно приобретает большую разрушающую способность, достигая так называемого пика Брэгга (за открытие этого эффекта Уильям Генри Брэгг получил Нобелевскую премию). В итоге протонные лучи бьют точно в цель». По словам разработчиков, российский аппарат отличается тем, что при работе с ним соотношение дозы лучей в опухоли к дозе в здоровой ткани в несколько раз лучше, чем у его американских, японских и других конкурентов.
Такого результата специалисты ФИАН и компании «Протом» добились, проработав каждый элемент ускорителя. В процессе работы они получили более 30 патентов. Важной составляющей успеха стал математический алгоритм, разработанный В.Е. Балакиным. Поясняет автор работы: «Самый простой пример: сегодня опухоль облучают с двух-трёх сторон. Если облучать, скажем, с 30 направлений, то для получения той же дозы уменьшаем интенсивность пучка с каждого направления в 10 раз, в результате здоровая ткань получает в 10 раз меньшую дозу облучения! Имеются в виду протонные аналоги; я уж не говорю про электронные ускорители…». Кроме того, алгоритм учитывает, что не обязательно облучать всю опухоль в каждом направлении. В ней есть «оптимальные» зоны, в которые можно точечно направить излучение, при этом не повреждая здоровые ткани.
Оценить заявленную эффективность и экономичность протонно-лучевой установки вскоре смогут и российские врачи. Протонный комплекс, смонтированный в подмосковном Протвино ещё четыре года назад, наконец переходит с этапа технической сертификации в стадию клинических испытаний. В середине мая стало известно о том, что протонный ускоритель из ФИАН также выиграл тендер на поставку в Медицинский радиологический научный центр РАМН в Обнинске. Несколько лет своей очереди по сертификации ждёт установка, предназначенная для больницы Пущинского научного центра РАН.
Российские протонные ускорители планируется внедрять и в Европе. Пока один прибор установлен в Словакии и дожидается сертификации. В случае успешного прохождения аттестации установка докажет, что может работать по нормам Евросоюза, и будет участвовать в тендерах в других европейских странах. Пока там работают только четыре установки на базе протонных ускорителей, которые, по словам В.Е. Балакина, покрывают потребности рынка лишь на 1% в год.
Разработчики надеются, что набирающий обороты успех их детища поможет шире внедрить революционную технологию протонно-лучевой терапии. Если процесс получит своё развитие, этот высокотехнологичный метод, родившийся на стыке ядерной физики и медицины, может прийти буквально в каждую больницу, сделав лечение онкозаболеваний по-настоящему доступным.
"