• Открытия
  • Текст

Лечение со скоростью света: как работает протонный ускоритель

Рассказываем и показываем приборы и эксперименты, которые приближают победу над онкологическими болезнями.

Протонный ускоритель отличается от других аппаратов лучевой терапии тем, что облучает опухоль с высокой точностью. Если новообразование находится на глубине пяти сантиметров, большую часть этого пути пучок протонов «пробежит» с огромной скоростью, практически не теряя энергии, и не успеет нанести окружающим тканям сильный вред. И лишь в самой опухоли пучок затормозит и начнет свою работу, уничтожая злокачественные клетки.

Фото: Екатерина Брудная-Челядинова

Точка, в которой пучок протонов выделяет максимальную энергию, называется пик Брэгга – он приходится на саму опухоль. В пике Брэгга доза облучения в два-три раза выше, чем в окружающих тканях – это снижает радиационную нагрузку на здоровые органы по сравнению с другими излучениями, которые используют в лучевой терапии.

Чтобы еще снизить вред для организма, аппарат для протонной терапии оснащен креслом, вращающимся вокруг оси, так что пучок «стреляет» все время в разных направлениях.  В итоге максимальное облучение каждый раз приходится на злокачественные клетки, а «побочная» радиация рассеивается по окружающим тканям – так минимизируется риск навредить какому-либо жизненно важному органу.

Фото: Екатерина Брудная-Челядинова

Откуда берутся протоны?

Вся огромная мощь этого аппарата рождается из небольшого баллончика с водородом, которого хватает на год работы протонного ускорителя.

Фото: Екатерина Брудная-Челядинова

Каждая молекула водорода отправляется в специальное устройство. Там ее очищают от всего «лишнего», остается только ядро атома водорода – протон. Дальше он отправляется в далекое путешествие – примерно на 24 тысячи километров.

Протон летает по кругу и ускоряется с каждым оборотом. У него много энергии, он непоседлив и постоянно хочет улететь не туда – поэтому вокруг установки стоят мощные магниты, направляющие его в нужное русло.

Фото: Екатерина Брудная-Челядинова

Фото: Екатерина Брудная-Челядинова

Примерно за две секунды протон проходит свой путь в 24 тысячи километров, совершив около миллиона оборотов. За это время он разгоняется до невероятных скоростей – ¾ скорости света.

«Пока мы с вами разговариваем, протоны уже долетели до Луны, и не один раз», — рассказывает инженер Вячеслав Сабуров.

Протон в своем путешествии, конечно, не один – одновременно в аппарате разгоняются миллиарды частиц. Набрав нужную скорость, протоны собираются на выход и формируют пучок. Специальные магниты задают пучку направление – чтобы выстрел пришелся точно в цель и уничтожил опухоль пациента.

Как проходит процедура?

Пациент садится в специальное вращающееся кресло. Пока что лечить в нем можно лишь опухоли головы и шеи, но вскоре в центре появится крутящийся стол – с его помощью можно будет облучать и другие опухоли.

Очень важно четко зафиксировать положение тела пациента, чтобы протонный пучок не «промахнулся». У каждого пациента – своя индивидуальная маска, которую делают по слепку с лица перед началом терапии. В такой маске голова физически не сможет сместиться больше, чем на десятые доли миллиметра.

Фото: Екатерина Брудная-Челядинова

Процедура длится всего несколько минут. Каждые две секунды из комнаты с протонной установкой вылетает новый пучок. Пучки отличаются друг от друга: кресло вращается, фиксируется оператором в нужном положении, и чтобы попасть точно в опухоль, необходимо каждый раз менять глубину и направление пучка. Глубина проникновения регулируется энергией в протонном ускорителе, а направление пучка – магнитами на выходе.

Кому поможет протонный ускоритель

Ежегодно в России онкологические диагнозы получает примерно 500 тысяч человек. Половине из них требуется та или иная лучевая терапия, из них трети пациентов (почти 100 тыс. человек) помогла бы протонная терапия.

Сегодня во всем мире есть всего 60 протонных ускорителей, с помощью которых вылечили порядка 200 тысяч пациентов. В Японии, население которой почти равно нашему, 12 аппаратов протонной терапии, в каждом – по две кабины. В России таких установок (готовых и строящихся) пока всего четыре.

«Нужно построить хотя бы семь аппаратов протонной терапии в разных регионах. Недавно обсуждали этот вопрос с министром здравоохранения Вероникой Скворцовой, и она с этим согласна», – говорит генеральный директор ФГБУ НМИРЦ Минздрава России Андрей Каприн.

Проблема одна: каждая установка – очень дорогая. Аппарат в Обнинске обошелся примерно в 500 млн рублей. Но установка отечественного производства все равно в разы дешевле, чем импортные образцы.

На аппаратах для протонной терапии в Протвино и Обнинске уже пролечили около 120 пациентов. Это только начало – пока метод считается экспериментальным, и у Минздрава даже нет четких квот на такое лечение. Но есть и хорошая новость: вскоре эти квоты должны быть одобрены, и протонная терапия будет доступна онкологическим пациентам в рамках ОМС.

Проект по созданию протонного комплекса для лечения рака запустили в 2013 году Минздрав и Минпромторг. В 2015 году первый опытный образец запустили в наукограде Протвино, а в 2016 году протонный комплекс открыли на базе Медицинского радиологического научного центра имени А.Ф. Цыба в городе Обнинске.

Материал предоставлен Здоровье@mail.ru

Дарья Шипачева

Рекомендованные материалы