(Данная статья была написана заведующим инженером инженерно-технического радиологического отделения Розенковым П.Е., для ознакомления с методами борьбы со злокачественными новообразованиями. Для простоты понимания многие методы борьбы упрощены для лучшего восприятия неосведомленных читателей.)
Предисловие.
Примерно у каждого третьего человека в мире в течение жизни развивается онкологическое заболевание. Онкологическое заболевание - это чума современного мира, на борьбу с которой государство выделяет значительные денежные средства. Распространённость заболевания онкологии является наиболее актуальной социальной проблемой. В зависимости от региона, в котором проживают люди, до 65% всех онкологических больных имеют возможность воспользоваться процедурами лучевой терапии в рамках. проводимого лечения. В странах с низким уровнем дохода возможностей для. лечения методом лучевой терапии гораздо меньше, главным образом из-за. отсутствия учреждений для проведения лучевой процедуры. Сложность современных применяемых методик настолько высока, что лучевая терапия давно перешла в раздел высокотехнологичных наук. Существует специальный раздел медицинской физики, основной задачей которого является изучение и применение физики в борьбе со злокачественными новообразованиями. Для осознания масштаба и сложности необходимо начать с истории возникновения самой идеи применения ионизирующего излучения.
Открытие рентгеновского излучения.
Многие великие открытия сделаны случайно. Это не обошло стороной и открытие рентгеновского излучения. В конце второго тысячелетия, а точнее 8 ноября 1895 года Вильге́льм Ко́нрад Рёнтген читал свою лекцию в университете, по окончании которой он решил задержаться после работы и. провести пару экспериментов с только что доставленной ему изобретенной вакуумной трубкой. Подключив её к высокому напряжению, он заметил, что. после прекращения подачи высокого напряжения пластина, покрытая солью бария, находившаяся в стороне продолжала светиться некоторое время зеленым светом. Заинтересовавшись этим явлением, он стал экспериментировать и выявил интересную закономерность. «Волшебные невидимые лучи» проникали сквозь все предметы кроме металлов и костей. Спеша поделиться своим. открытием, он сделал первый в истории рентген руки своей жене. Увидев снимок она сказала, что видела собственную смерть, ведь в то время скелет человека можно увидеть было только после его смерти. Великое открытие, не правда ли?
Первые «жертвы» Х-лучей. Первыми «жертвами» х-лучей (так назвал их первооткрыватель, в наше время они известны как рентгеновское излучение) были инженеры и дантисты. Никто не догадывался об опасности использования такого вида устройств. Максимально простое, дешевое в производстве, удобное в использовании и к тому же - забавная игрушка. Вот так вот видели открытие Вильгельма Конрада Рентгена его современники. Дантисты смогли увидеть в этом изобретении большой потенциал и стали применять его в своей работе. А инженеры, изучавшие Х-лучи и проектировавшие первые устройства, как и дантисты, не подозревали об опасности и, конечно, никто не думал тогда о радиационной защите.
Как вы можете видеть на фотографии, устройства, сконструированные вто время, облучали не только исследуемый объект, но и исследователя.
Исследователь непосредственно смотрел на изображение выдаваемое на специальной пластине, так скажем в «прямом эфире». Эти простые по современным меркам приборы облучали всё пространство вокруг.
Многих исследователей в то время объединяла страсть к неизведанному и новому. В этих лучах они видели способ решения загадок и открытия новых горизонтов в науке. Особо настойчивые и упорные в своих трудах и жажде познания неизведанного могли сутками изучать интересующий их материал. После чего они с восторженным видом делились своими открытиями с коллегами и писали об этом статьи в журналы.
Спустя время, восторженность сменилась настороженностью. Все, кто с таким рвением часами наблюдал или применял в своей работе Х-лучи, стали рассказывать о своем плохом самочувствии, которое не проходило несмотря ни на какие лекарства. Более того, состояние стало ухудшаться. Появлялись покраснения, зуд, ожоги кожи, а в некоторых случаях волдыри и отслоение мягких тканей.
Картина, мягко говоря, страшная. Несмотря на это исследователей не останавливал данный факт. Ученые того времени переключились на изучение самих Х-лучей. Что в последствии дало множество идей, открытий и способов их применения. Тут хочется напомнить, что при соблюдении всех рекомендаций при рентгеновском исследовании, в том числе периодичность дозы и времени облучения на современном оборудовании, негативного воздействия на организм не оказывается. Это подтверждают все современные исследования.
Применение в медицине.
«Ох, если бы можно было бы сделать тело человека прозрачным как хрусталь. Мы бы смогли лечить многие болезни», - писали в 1885 году за десять лет до открытия рентгеновского излучения. Первые робкие попытки применения ионизирующего излучения относятся ко времени открытия. Стало возможным диагностировать случаи перелома костей, нахождения различных инородных тел в теле человека. Особенно большое распространение получил этот метод диагностики во время вооружённых конфликтов. Определение местонахождения пули или осколков помогало своевременно принимать решения о хирургических вмешательствах, спасая сотни жизней. Когда обратили внимание на возникновение ожогов от применения рентгеновских лучей, возникла идея применения рентгеновского излучения в качестве лучевой терапии. Рентгеновское излучение впервые предложили применять для лечения рака, волчанки и различных язвенных образований. Первые удачные случае были описаны при лечении желудка. Писали, что раковое образование уменьшилось и боли у пациента стали меньше. Однако пациент всё же умер. Не однозначные результаты связаны с тем, что он проходил одновременно несколько видов лечения. Удачные результаты лечения волчанки ободрили многих врачей к использованию в своей практике данного метода. Для чистоты эксперимента облучалась часть поражённой ткани и, в зависимости от результатов, делались соответствующие выводы. Кроме того успешно применялось излучение для лечения карциномы, а так же лейкемии, а из-за предполагаемых бактерицидных свойств высказывалось предположение о лечении туберкулёза. Как известно бактерии туберкулёза крайне устойчивые. Эпилепсию тоже не оставили в стороне в попытках лечения.
Открытие радиоактивности.
Почти одновременно с открытием Рентгена в 1985 году французский исследователь Анри Беккерель, изучая соли урана, заметил новое явление для того времени, которое и стал изучать вместе со своей женой. Февраль 1986 года вошел в историю как знаковое событие — выступление в Парижской академии наук «Об излучениях, производимых фосфоресценцией». Открытия в 1895-1914 годах сыпались как из рога изобилия: радиоактивность, радиоактивный распад, радиоактивные элементы, альфа, бетта, гамма излучение, жёсткое рентгеновское излучение. Открытия эти нередко приводили к смерти исследователей в попытках добраться до истины. Так Мария Складовская-Кюри была похоронена в свинцовом гробу из-за большой радиоактивности её тела вместе с личными вещами.
Строение атома.
Любая материя состоит из мельчайших элементов. Эти частицы называют атомами. Атомы, в свою очередь, состоят из электронов, протонов и нейтронов. Самая простая и наглядная модель атома, которую легко представить, — это модель солнечной системы. Солнце — ядро, состоящее из протонов и нейтронов. Планеты вращающееся вокруг Солнца — это электроны.К такой модели атома мы все привыкли и считаем её вполне понятной еще со школы.
Однако эта модель является примерной, так как мы не можем увидеть атом и то, как он выглядит на самом деле. Последние наиболее точные и реалистичные модели атомов, созданные с помощью компьютерной графики выглядят следующим образом:
Если рассмотреть изображение, можно увидеть орбитали и ядро атома. Самое парадоксальное, что точки, которые мы видим, это не электроны, а вероятное нахождение электрона в определенный момент времени. Об этом мы еще поговорим позже. Сейчас нас интересует как с помощью этих частиц, которые мы не можем даже увидеть, человек научился лечить, измерять, прогнозировать и заглядывать не только в прошлое, но и в будущее.
Электрон.
Из множества частиц известных современному человеку, обладающие на первый взгляд мистическими свойствами простым и не делимым является электрон.
Электрон является лептоном. Простыми словами ни из чего не состоящим. Он и сам является тем кирпичиком, из которого строится вселенная. Кроме того электрон обладает исчисляемой массой, что и говорит нам о его полной материальности.
Пушка, убивающая рак.
Изучение электрона, развитие технологической базы привело к тому, что возникла идея облучать пациентов с помощью специальных установок, в которых электроны можно разгонять до определенных скоростей, после чего. пучок этих частиц направлять на пораженную болезнью часть тела. Эти устройства назвали линейными ускорителями частиц. Но требовался нулевой пациент, первый, кто пройдет лечение с помощью этой установки. И он был найден.
Американскому мальчику Гордону Айзексу было семь месяцев, когда у него обнаружили злокачественную опухоль сетчатки глаза (ретинобластому). В 1953 году у семьи малыша был неутешительный выбор лечения: операция, которая могла вовсе лишить ребенка зрения, или новое технологичное облучение без какой-либо гарантии успеха. Тогда мама мальчика обратилась к онкологу, который испытывал первый медицинский линейный ускоритель. Никогда ранее этот прибор не использовали на людях. Семья Гордона решила рискнуть и чудо случилось. Лечение оправдало себя, а ускоритель вскоре стали называть «пушкой, убивающей рак». Сейчас невозможно представить себе современную онкологию без него.
Значимость ионизирующего излучения переоценить невозможно. Множество. сфер применения в современном мире нашло это открытие. Дефектоскопия,
стерилизация, увеличение всхожести семян и пр. Для понимания всех возможностей применения нужно начать с основ о которых мы поговорим в. следующих статьях.
Литература: 1. Кудрявцев П.С. История физики.—М., 1956. 2. Кудрявцев П.С. Курс физики—М.: Просвещение, 1974. 3. Рукман Г. И., Клименко И.С.
Электронная микроскопия.—М.: Знание, 1968. 4. Храмов Ю.А. Физики:
Библиографический справочник. 2-е издание, испр. и дополн. М.: Наука,
главная ред. физ.-мат. лит., 1983 5. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. М., 1957. 6.