Не думала, что самый крупный и мощный на всем Евразийском континенте ускоритель может располагаться в неприметном на вид помещении. Это еще одно доказательство выведенной формулы жизни современной российской науки – она живет и шагает в будущее во многом благодаря наработкам из своего... прогрессивного прошлого. Ускоритель, построенный больше 30 лет назад, до сих пор не смог создать никто на целом континенте (говорят, сейчас что-то подобное только начинают строить в Швеции).
Ускоритель не остановить
– Конечно, установки подобного рода не должны эксплуатироваться так долго, обычно они через 20-25 лет разбираются и строятся новые, – вводит меня в курс дела заведующий лабораторией пучка ИЯИ РАН ускорительного комплекса ИЯИ РАН, кандидат физико-математических наук Сергей Гаврилов. – Но в текущих условиях нам приходится работать с тем, что есть. Наш ускоритель протонов и отрицательных ионов водорода используется для прикладных и фундаментальных экспериментов, для получения радиоактивных изотопов, используемых в медицине, науке и промышленности. Одни медицинские изотопы используются для диагностики в томографах, другие – для терапии онкологических заболеваний.
Заведующий радиоизотопного комплекса ИЯИ РАН, доктор химических наук Борис Жуйков рассказал нам о том, что благодаря ускоренному пучку протонов (скорость частиц в нем измеряется в десятых долях от скорости света) здесь удается получать некоторые изотопы с таким большим выходом, который не достигается ни в США, ни в Канаде, ни во Франции. К примеру, здесь нарабатывают стронций-82 для востребованной во всем мире позитронно-эмиссионной томографии (радионуклидного томографического метода исследования внутренних органов человека или животных) или актиний-225. Последний с помощью методов таргетной терапии можно адресно доставлять в больную клетку, где он, испуская тяжелые альфа-частицы, уничтожает ее. Это новое и очень эффективное направление ядерной медицины. Но есть еще одно.
Удивительно, почему столь уникальный троицкий ускоритель не попал в программу «ускорительного ренессанса», который начался в нашей стране в последние годы! Почему бы наряду со строящимся с нуля источником синхротронного излучения СКИФ под Новосибирском, каскадом ускорителей NICA в Дубне и ускорителем на Дальнем Востоке не модернизировать еще и то, что у нас есть и может успешно работать еще многие годы?
– Нам говорят, что согласно общему замыслу, новые установки должны строиться с нуля и превосходить все мировые аналоги, – поясняет Сергей Гаврилов. – Но с разработкой и стройкой их возведение займет десятки лет, а наш ускоритель, имеющий, кстати, свои преимущества, мог бы быть модернизирован за 2-3 года.
Интересуюсь у Сергея Гаврилова, что для этого нужно?
-- Установить новые источники питания, поднять уровень энергии и провести переналадку инжекторов, чтобы перейти с нынешней частоты в 50 герц на 100 Гц, – объясняет ученый. – Также потребовалось бы оснастить новыми фидерами (вспомогательными проводами- Авт.) конечные резонаторы. Как это ни странно звучит, но сейчас эксплуатировать ускоритель более выгодно, чем утилизировать. Выбросить на свалку или в цветмет его нельзя, – в нем есть радиоактивные зоны. Можно законсервировать весь 500 метровый туннель, заполнив его сухим азотом... Но кто, скажите, выделит сейчас на это средства? Так что единственный выход – продолжать эксплуатировать ускоритель. Тем более, что не так давно наши коллеги из лаборатории медицинской физики открыли новое приложение его мощным пучкам протонов.
Уничтожить рак за миллионные доли секунды
Про ультра-флэш-терапию рассказывает ее автор – заведующий лабораторией медицинской физики ИЯИ РАН, доктор физико-математических наук, руководитель комплекса протонно-лучевой терапии ИЯИ РАН Сергей Акулиничев:
– Начну с объяснения метода протонной терапии онкозаболеваний, который был открыт достаточно давно. Это очень сложный и дорогостоящий вид терапии. Тяжелые частицы – протоны, сформированные на ускорителе, отличается от других, легких частиц тем, что выделяют радиоактивную дозу не на поверхности тела, а на заданной глубине. Глубина максимума выделения дозы зависит от скорости протонов. Скорость эту можно менять и таким образом, совмещая луч протонов с мишенью, добиваться того, чтобы максимум дозы выделялся именно в опухоли а не в окружающих нормальных тканях.
Несколько лет назад было обнаружено, что если подводить одну и ту же дозу в Греях к опухоли не за несколько минут, как это делалось раньше (этот метод называется конвенциональным), а за полсекунды, то опухолевые клетки погибают, а нормальные, рядом расположенные, повреждаются в два раза меньше, чем при старом методе. Такой способ облучения опухоли с высокой интенсивностью назвали флэш-терапией. Она пришлась кстати для тех случаев, когда опухоль располагается в мозге или рядом с критически важными органами – мочевым пузырем, сердцем и пр..
По словам Сергея Всеволодовича, какое-то время в его лаборатории занижали интенсивность мощного протонного пучка, получаемого на троицком ускорителе, чтобы можно было работать в одном режиме с западными коллегами. Но потом решили проверить, что будет, если эту интенсивность не уменьшать, и всю терапевтическую дозу – 10 в 13 степени протонов подавать на опухоль за 100 микросекунд, то есть за миллионные доли секунды, одним импульсом?
– Этого количества протонов оказалось достаточно, чтобы мгновенно провести полное разрушение опухоли, – говорит исследователь. – И при этом влияние облучения на здоровые клетки, расположенные рядом с опухолью, оказалось еще меньше, примерно в 5-6 раз по сравнению с флэш-методом.
В настоящее время ученые провели испытания нового метода на живых клетках. Впереди – исследования на живых перепелиных яйцах, затем – на животных с опухолью. Только после того, как исследователям станет понятно, что метод эффективен и абсолютно безопасен, его адаптируют для лечения человека.
– Понятно, что наша ускорительная установка рано или поздно будет остановлена, и для ультра-флэш-терапии, подойдет далеко не каждая, – говорит Акулиничев. – Но наш опыт хотя бы покажет всем, к каким значениям мощности дозы надо стремиться при строительстве новых. Некоторые установки в других городах уже сейчас можно перенастроить, чтобы довести почти до мощности нашей.