1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Атомная энергия стала серьезнейшим помощником врача в борьбе за здоровье и даже — за жизнь человека. И вот это «служение медицине» связано, прежде всего, с именем великого французского физика Анри Беккереля — первооткрывателя всепроникающего излучения химических элементов. Любопытно, что у колыбели научного успеха Беккереля так же, как и у Рентгена, стоял «его величество случай». Правда, следует сделать существенную поправку, вспомнив слова Луи Пастера о том, что «случаем может воспользоваться только тот, кто к нему подготовлен». И пример Беккереля - том красноречивая иллюстрация. Открытие радиации стало закономерным итогом научного поиска, строгих экспериментов.

Обнаружив, что фосфоресцирующие соли урана под воздействием солнца испускают невидимые лучи, Беккерель, как экспериментатор, решил повторить опыт. Но в Париже в те дни было пасмурно, и фотопластинки с солями урана пролежали в его столе несколько дней. Когда ученый, дабы избежать случайностей, проявил эти пластинки, то обнаружил их засвеченными. Без «участия» Солнца. Значит, излучение урана не зависит от солнечных лучей! А как поведут себя нефосфоресцирующие соли урана? Снова опыт, и вновь неожиданный итог — излучение. Невидимое! Одним словом, Беккерелю пришлось отказаться от идеи люминесценции, предположив существование совершенно нового вида материи, который он назвал «урановыми лучами». А когда убедился в агрессивном биологическом воздействии этого излучения (препарат радия, который Беккерель носил несколько часов в кармане жилета, дал кожный ожог, а затем и долго не заживавшую язвочку), то пришел к окончательному убеждению, что такое состояние материи существует. На базе своих опытов он написал в 1903 г. работу, которую назвал «Исследование нового свойства материи».

Открытия Рентгена и Беккереля явились первыми камнями фундамента, ставшего основой, как современной ядерной физики, так и новой науки — радиологии. Они как бы открыли дверь в новый мир, возвестили мощное и безостановочное наступление физиков на тайны микромира. Резерфорд, исследуя открытое Беккерелем «урановое излучение», установил, что в его состав входят альфа- и бета-частицы. Мари Складовская (Кюри) обнаружила новый элемент, способный к излучению, как уран, и назвала его «радий» — «лучистый» (кстати говоря, ей принадлежит и термин «радиоактивный»). «Великим революционером» окрестили ученые этот элемент, сделавший новый скачок в развитии атомной физики. Все открытые впоследствии элементы, способные самопроизвольно испускать невидимые проникающие лучи, стали называться радиоактивными.

В фарватере флагманов физики шествовали врачи, использовавшие естественную радиоактивность для нужд медицины, развивая радиобиологию и лучевую терапию. «Радий в биологии и медицине» — эта книга выдающегося советского ученого Е. С. Лондона явилась первой серьезной монографией по радиобиологии. Вначале лучевая терапия применялась лишь для врачевания кожных заболеваний и патологии поверхностных органов. Но, когда Резерфорд сообщил о возможности превращения одних химических элементов в другие посредством бомбардировки их ядер, а Ирен Кюри и ее супруг Фредерик Жолио-Кюри получили искусственные радиоактивные изотопы, перед медицинской радиобиологией открылись новые горизонты. Появилась методика диагностики с помощью «меченых атомов». Словом, сформировалось новое медицинское научно-техническое направление, исследующее взаимодействие ионизирующих излучений и живых объектов, в первую очередь — организма человека.

Являясь так называемой интегративной наукой (родившейся на стыке физики, химии, биологии и медицины), медицинская радиология содержит целый ряд самостоятельных, но в то же время тесно взаимосвязанных разделов. Радиационная физика, к примеру, рассматривает источники ионизирующих излучений и технические устройства, используемые в медицине, а радиобиология — влияние излучений на биообъекты. Существуют также радиационные иммунология и терапия, микробиология, фармакология, лучевая терапия и радиоизотопная диагностика, радиационная гигиена.

Вскоре после того, как английским ученым Чедвиком в 1932 году был открыт нейтрон, частица, буквально совершившая переворот в физике, у ряда исследователей возникло предположение о возможности использования его в медицине. Любопытно, что и в этом случае представители медицинской науки оказались достаточно прозорливыми. Более того, в 1940 г., когда еще не появилось ни одного ядерного реактора, были предприняты первые попытки использовать для лечения злокачественных новообразований маломощные источники нейтронов. Смысл новой идеи заключался в следующем. Часть медленных нейтронов, если ими обстреливать вещество или живую ткань, захватывается ядрами атомов. Образовавшееся таким образом новое составное ядро при этом «возбуждается» и тут же мгновенно «успокаивается», отдавая избыток энергии с вылетающим гамма-квантом. Наиболее широкое применение «лучевая» терапия получила в онкологии, в борьбе с раком. Для воздействия на организм больного в этом случае применяется широкий спектр ионизирующих излучений, в том числе — тормозного гамма-излучения и   излучения   электронов (бета-излучение). Лучевая терапия, кстати, и классифицируется по виду излучения (например, гамма-терапия или бета-терапия). И сам процесс осуществляется с помощью различных   электронно-технических   устройств, включающих источники излучения и обеспечивающих их оптимальное использование. Причем все методы лучевого лечения, если источник излучения располагается вне организма, называют методами наружного облучения — аппликационная терапия (когда источник соприкасается с поверхностью тела), а также коротко и дальнедистанционная терапия. Существуют еще метод избирательного накопления радиоактивного изотопа в тканях, внутритканевая и внутриполостная терапия. В первом случае радиоактивные препараты вводят непосредственно в опухоль, а второй возник в связи с тем, что иногда источник излучения необходимо вплотную подвести к опухоли, образовавшейся в какой-либо полости или полом органе. Но борьба с раковыми заболеваниями, конечно, не единственная точка приложения лучевой терапии. Она высокоэффективна и при врачевании различных воспалительных, эндокринных, нервных и дистрофических заболеваний, ибо радикально воздействует непосредственно на очаг болезни или же на весь организм. Правда, здесь применяются приборы и аппараты специальной конструкции, использующие кванты малой энергии.

Сегодня на службе радиологов находятся мощные ускорители заряженных частиц, являющиеся важным источником ионизирующих излучений. Это линейные и циклические ускорители (бетатроны). В первом случае излучения высокой энергии добиваются путем разгона электронов в специальной трубе — волноводе, а во втором - электроны разгоняются по замкнутым орбитам внутри кольцевой (тороидальной) трубки. Используются также специальные мощные ускорители фундаментальных исследовательских лабораторий: циклотроны, синхрофазотроны, синхроциклотроны. В таких случаях радиологические кабинеты оборудуются в непосредственной близости с физическими лабораториями.

Генерируемые подобными установками пучки электронов выводятся на больного или же, если это необходимо,

направляются на специальную мишень, где тормозятся, создавая электромагнитное излучение высокой энергии, которое и применяется для облучения пораженного участка или больного органа. Лучевая терапия пока еще не всегда достаточно эффективна. И причина здесь в том, что сам механизм радиобиологического действия на живую материю изучен далеко не полностью. Существующие многочисленные гипотезы еще не обоснованы экспериментально настолько, чтоб не оставалось места для новых догадок и открытий. Однако динамичный научный поиск, множество опытов вселяют надежду на дальнейшее совершенствование медицинских методик и аппаратуры, а значит, и новых возможностей радиобиологии.

У медицины с некоторых пор появилось еще одно мощное оружие — уже упомянутый «меченый атом» (точнее — «изотопы», атомы одного элемента различающиеся по весу). Это название предложил   английский физик Содди. Но гениальное предположение о том, что у одного и того же элемента атомы могут быть не тождественными (без изменения заряда),   высказал еще раньше (в 1881 г.) замечательный русский химик А. М. Бутлеров. Спустя пять лет его догадку сформулировал Вильям Крукс. Он писал: «...если мы говорим, например, что атомный вес кальция равен 40, мы в действительности выражаем тот факт, что большинство атомов кальция в действительности имеют атомный вес 40, но не исключена возможность, что некоторые имеют вес 39 или 43 и еще меньше количество — 38 и 42 и т. д... Разве не может быть, чтобы эти тяжелые и легкие атомы были бы разделены с помощью процесса, схожего с процессом химической перегонки?» Оказалось, что это вполне реально. И доказали такую возможность Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри, получив в 1934 г. не встречающийся в природе изотоп радиоактивного фосфора. Начались поиски возможностей образования изотопов новых элементов. Лучшим способом оказалась ядерная реакция, происходящая при описанной   выше бомбардировке ядер   медленными   нейтронами («реакция радиационного захвата»). Она обеспечивала получение практически всех химических элементов (известно до 50 естественных и около 1000 искусственных изотопов) и возможность их широкого применения в биологии и медицине. Тем более, что нынешнее увеличение числа ядерных реакторов — основных «производителей» изотопов сделало этот процесс индустриальным.

Наука знает несколько видов радиоактивных превращений: альфа-распад, когда самопроизвольная трансформация ядер сопровождается испусканием альфа-частиц (двух протонов и двух нейтронов, образующих ядро гелия); бета-распад — превращение ядер, при котором заряд исходного ядра уменьшается на единицу; спонтанное деление ядер на два (иногда три-четыре) осколка и фотонное (гамма-излучение) с дискретным энергетическим спектром, возникающее при ядерных превращениях, изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции частиц.

Наиболее устойчивые изотопы, называемые радионуклеидами, используются в качестве «меченых атомов», что и служит основой изотопного или индикаторного метода исследования. Подобно микроскопу, давшему в руки ученых новое оружие и вызвавшему пересмотр их взглядов на строение микромира, радиоактивные изотопы дают возможность по-новому подойти к решению проблем, связанных с человеческими недугами.

Путь различных химических веществ, а также медикаментов в человеческом организме невозможно изучить, если не иметь специальных средств, позволяющих следить за тем, как вводимые вещества движутся вместе с кровью и усваиваются клетками тканей. Радиоактивными атомами можно метить медикаменты и биохимические препараты, а их усвоение можно проследить при помощи счетчиков радиоактивного излучения (счетчиков Гейгера). Примером использования этого метода на практике является введение в организм больного радиоактивного йода. Радиоактивный иод 131 I (период полураспада составляет 8,2 суток) можно принимать, разбавив его водой (этот напиток иногда называют «атомным коктейлем»). Щитовидная железа, этот крохотный регулирующий орган, питает сильное «пристрастие» к йоду и, будучи не в состоянии отличить простой йод от радиоактивного, берет из крови 131 I и поглощает его. Тщательное измерение активности радиоактивного йода, накапливающегося в щитовидной железе, дает возможность судить о состоянии этого органа. Кроме того, применение йода позволяет распознавать активные метастазы рака щитовидной железы и определять их месторасположение.

Так служит сегодня здоровью человека освобожденный и укрощенный атом. «Конечные творения науки, преподносимые цивилизацией, — телевидение, авиация и атомная энергия — сами по себе нейтральны, — отмечал известный американский физик-атомщик Ральф Лэпп. — Как они будут использованы — на добро или во зло — определяется тем, что с ними будет делать человек, ибо во многих творениях современной науки скрыто и хорошее и дурное...»


Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Copyright ©, МЕДИЦИНА Научно-популярный журнал, 2012-1018. Все права защищены.