Ядерные излучения в лечении болезней
ЛУЧЕВАЯ ТЕРАПИЯ ОПУХОЛЕЙ
В своем постоянном стремлении извлечь из достижений науки все, что может быть полезно для борьбы с болезнями человека, медицина более полувека назад убедилась в том, что только что открытые тогда рентгеновские лучи и радий могут служить новыми средствами лечения болезней человека, в первую очередь злокачественных опухолей.
Началось с наблюдений, что рентгеновские лучи и излучения, возникающие при распаде атомов радия, небезразличны для организма. Для всех этих излучений характерно ярко выраженное биологическое действие. Оно может проявиться по-разному в зависимости от того, насколько мощен источник излучения и как долго организм животных или человека подвергался действию излучений.
Первое, что было замечено,— это то, что излучения радия могут вызвать ожоги, отличающиеся от ожогов, причиненных горячими предметами, своим длительным течением и плохой заживаемостью.
Французский ученый Анри Беккерель, чьи труды во многом способствовали открытию радия, случайно стал первой жертвой радиоактивных излучений. Он несколько часов проносил в жилетном кармане пробирочку с небольшим количеством радия. Вскоре он почувствовал жжение кожи в том месте, где находилась пробирочка; кожа сильно покраснела, а через несколько дней в этом месте образовалась язва, которая долго не заживала» Пьер Кюри — ученый, открывший радий,— хотя был не врачом, а физиком, решил на самом себе проверить это свойство радия. Десять часов он держал в руке небольшое количество радия. Результаты опыта так описывает Мария Кюри — его жена и соратница в науке: «Сейчас же появилась краснота, а спустя некоторое время образовалась рана, которую лечили потом четыре месяца. Произошло местное разрушение эпидермы (Эпидерма — поверхностный слой кожи), которая зарубцевалась медленно и с большим трудом».
Эти первые наблюдения биологического действия лучей радия послужили толчком к дальнейшим исследованиям, в которых приняли участие сотни и тысячи ученых. Одна главная мысль занимала ученых и побуждала их ставить множество опытов. Если лучи радия, рассуждали они, обладают губительным действием на кожу, то нельзя ли, направив эти лучи на клетки злокачественной опухоли, уничтожить их и избавить больного от грозной опасности?
Уже в начале нашего века вскоре после открытия радия было выяснено, что излучение этого элемента наиболее губительно для быстро размножающихся клеток. К числу их принадлежат и раковые клетки, поэтому лучи радия при соответствующих условиях разрушают их прежде, чем клетки нормальных тканей. Таким же действием обладают и рентгеновские лучи. На этом наблюдении и основывается лучевая терапия злокачественных опухолей и других болезней, т. е. лечение их с помощью лучей радия и лучей Рентгена. Медицина разработала много технических приемов для того, чтобы довести излучение радия до опухолевой клетки; однако возможности такого метода лечения были очень ограниченными. Радий принадлежит к числу очень редких и дорогих элементов, поэтому обладать им могли только немногие крупные лечебные учреждения, и даже в этих учреждениях все запасы радия ограничивались несколькими граммами. Кроме того, только сравнительно немногие виды опухолей поддавались лечению лучами радия. Почти недоступными для лучевой терапии оставались глубоко расположенные в теле опухоли.
Достижения последнего времени в области атомной энергии резко изменили положение. Теперь среди искусственных радиоактивных веществ можно найти изотопы с различной физической характеристикой излучения. Эти изотопы получают в таких количествах, которые по своей радиоактивности во много, много раз превышают активность всего радия, добытого со времени его открытия.
Среди заменителей радия первое место в лучевой терапии занял радиоактивный изотоп кобальта Со60. Он распадается с такой скоростью, что активность его снижается наполовину лишь за 5,3 года. В ядерном реакторе можно облучить нейтронами металлический кобальт, придав ему желательную форму: проволоки, пластинок, шариков, бусинок и т. д.,— и получить радиоактивный кобальт с активностью, соответствующей активности сотен и тысяч граммов радия! Но Со60 явился не просто заменителем радия, более дешевым, более доступным препаратом. Опыт применения Со60 показал, что физические свойства его более подходящи для лечебных целей, чем свойства радия. Гамма-лучи этого изотопа более однородны по своей энергии, а бета-лучи легче поглощаются, чем бета-лучи радия, поэтому при лечении Со60 достигается лучший эффект, а осложнений меньше, чем от радия.
Теперь для внешнего облучения гамма-лучами Со60 в нашей стране изготовляются установки под названием ГУТ-400; это означает: гамма-установка с активностью заложенного в нее препарата радиоактивного кобальта, равной 400 кюри, что равнозначно активности 400 граммов радия (рис. 9). При такой активности для лучевой терапии становятся доступны и глубоко расположенные опухоли.

Установка для лечения гамма-лучами радиоактивного кобальта
Помимо радиоактивного кобальта, можно использовать и другие радиоизотопы. Возможно, например, что для внешнего облучения будет выгодно использовать радиоактивный цезий (Cs137) с меньшей энергией гамма-излучения и с более длительным периодом полураспада, чем у кобальта, а также и другие изотопы.
С появлением искусственных радиоактивных изотопов разных элементов, различающихся между собой по физическим и химическим свойствам, в практику лучевой терапии вошли такие методы, которые ранее при помощи лучей радия или рентгеновских лучей были просто неосуществимы.
Расскажем о некоторых из них.
Для лучевой терапии опухолей, помимо внешнего облучения лучами Со60 или введения в опухоль игл из радиоактивной кобальтовой проволочки, предложено использовать стерженьки — иглы из радиоактивного золота. Эти стерженьки из особого приспособления «выстреливаются» в опухоль и остаются в ней, разрушая своим излучением клетки опухоли. Готовят иглы и из других изотопов, всякий раз сообразуясь с тем, каково излучение данного изотопа и в какой форме, каким способом удобно ввести его в опухолевую ткань.
Не только в виде игл, бусинок, стерженьков, нитей приготовляют радиоактивные изотопы для введения в опухолевую ткань. В последнее время испытывают особым образом приготовленные растворы радиоактивных изотопов, главным образом радиоактивного золота и радиоактивного фосфорнокислого хрома (в последнем радиоактивным является атом фосфора). Эти растворы, так называемые коллоидные (О коллоидах см. брошюру «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата: Б. Н. Суслов, Между пылинками и молекулами), со сравнительно большими размерами растворенных частиц различным образом вводят в организм, учитывая расположение опухоли и характер ее. Врач добивается при этом, чтобы радиоактивное вещество сосредоточилось в опухоли, чтобы излучение поражало только опухолевые клетки и меньше вредило организму в целом. Вещество в таком (коллоидном) состоянии сравнительно надолго задерживается в опухоли.
Однако и этот способ лучевой терапии не вполне устраивает врачей. Ученые не оставляют попыток найти такие радиоактивные вещества, к которым опухоль обладала бы особым сродством, которые накапливались бы только в опухоли. Глубокие знания особенностей обмена веществ в опухоли должны помочь в этом деле.
В настоящее время лучевая терапия оказалась полезной при таких заболеваниях, где раньше она почти не применялась.
Такие радиоактивные изотопы, как фосфор (Р32) или стронций (Sr89) и некоторые другие, распадаясь, дают только бета-излучение. Это излучение поглощается поверхностными слоями кожи толщиной в несколько миллиметров. Поэтому бета-излучающие изотопы особенно хорошо подходят для лечения поверхностных поражений кожи. Для этой цели изготовляют пластинки из пластмассы, содержащие радиоактивный изотоп, или — еще проще — пропитывают радиоактивным раствором хлопчатобумажную ткань, подсушивают ее, оборачивают в тонкий целлофан или резину и прикладывают к месту поражения. Таким методом с успехом лечат предраковые и раковые поражения кожи, доброкачественные опухоли, вроде сосудистых опухолей (капиллярные ангиомы), и другие заболевания кожи.
Новые возможности лучевой терапии с помощью изотопов фосфора и стронция, а также бета- и гамма-излучателей — изотопов кобальта и тантала — используют теперь при лечении некоторых опухолей глаз; раньше при таких заболеваниях спасение жизни больного достигалось лишь ценой потери глаза, удаляемого операцией. Теперь можно избежать этого. В ряде случаев лучевая терапия сохраняет в целости глаз и в какой-то мере зрение.
Не надо, конечно, забывать, что прошло еще слишком мало времени, чтобы ученые и практические врачи смогли в полной мере раскрыть достоинства и недостатки новых способов лучевой терапии.
Дело это совсем не простое. Трудно, например, предусмотреть, к каким отдаленным последствиям может привести лучевая терапия в каждом отдельном случае. Приходится считаться с тем, что ядерные излучения при некоторых условиях, полностью еще не изученных, сами могут быть причиной возникновения опухолей или заболеваний кроветворных органов. Значит, надо иметь точное представление о полезном и вредном действии излучений.
Медицина еще накапливает наблюдения за исходом лечения ядерными излучениями, разрабатывает и совершенствует новые способы лучевой терапии. Однако и сейчас можно сказать, что сотни и тысячи людей, благодаря достижениям физики атомного ядра, вновь обрели утраченное здоровье.
УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР КАК АППАРАТЫ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ
С развитием физики атомного ядра возможности лучевой терапии злокачественных опухолей расширились не только потому, что в распоряжение врачей поступили разнообразные радиоактивные изотопы. Открылся и другой путь использования достижений физики. Вот в чем он заключается. В последние два десятилетия физиками и инженерами построены сложные приборы, которые служат ускорителями заряженных частиц. В настоящее время известно несколько различных видов ускорителей заряженных частиц: бетатроны, синхротроны, синхрофазотроны и др. Физикам эти приборы нужны для дальнейшего проникновения в тайны строения атомного ядра и для осуществления ядерных реакций. Медики увидели в этих приборах возможность получать сверхжесткие рентгеновские лучи. Так называют лучи, энергия которых во много раз превышает энергию лучей, возникающих в обычной рентгеновской трубке. Сверхжесткие лучи обладают большой проникающей способностью. Помимо этого, ускорители могут служить источником и других видов ионизирующего излучения, например излучения электронов, протонов, дейтронов.
Намечаются пути использования для терапии опухолей и нейтронного излучения. Это излучение возникает в ядерном реакторе при делении ядер урана и освобождении атомной энергии. Так атомный котел становится не только источником энергии на атомных электростанциях, но и лечебным аппаратом; возможно, недалеко время, когда ядерные реакторы будут строить специально для медицинских учреждений.
Почему же медики не довольствуются рентгеновскими лучами, получаемыми в обычных рентгеновских аппаратах? Какие преимущества сулят им сверхжесткие лучи Рентгена?
Выше мы уже говорили о том, что врачи, занимающиеся лечением злокачественных опухолей при помощи проникающих лучей, всегда наталкиваются на одну, главную трудность: как подвести лучи к опухолевой клетке в дозе, достаточной для ее разрушения и не столь большой, чтобы вызвать общее заболевание — лучевую болезнь, как разрушить опухолевые клетки и не повредить при этом нормальные клетки в ткани, не вызвать ожогов кожи.
Поэтому главное, что заинтересовало медиков в сверхжестких рентгеновских лучах,— обладают ли они преимуществом перед рентгеновскими лучами обычной энергии в характеристике их поглощения в организме, нельзя ли с их помощью лечить такие опухоли, которые недоступны и ножу хирурга, и лечению рентгеновскими лучами обычной энергии и гамма-лучами радиоактивного изотопа кобальта, наконец, не будет ли опухолевая клетка более чувствительна к облучению сверхжесткими рентгеновскими лучами, чем к облучению обычными рентгеновскими лучами.
В настоящее время уже получены первые результаты проведенной в этом направлении работы. Сверхжесткими лучами Рентгена лечили больных с запущенными злокачественными опухолями, когда операцию делать было уже поздно, а от обычных методов лучевой терапии, нельзя было ждать успеха. Наблюдения над такими больными, правда еще далеко не завершенные, говорят о том, что сверхжесткие рентгеновские лучи могут быть полезными при лечении глубоко расположенных опухолей, например, некоторых опухолей головного мозга, легких и др.
При этом виде лечения уменьшается опасность ожогов кожи, легче сконцентрировать пучок рентгеновских лучей, с тем чтобы ограничить поле облучения только опухолевой тканью.
Ближайшие годы покажут, в какой степени ускорители ядерных частиц окажутся полезными в борьбе с злокачественными опухолями. Но и сейчас можно сказать, что новые физические аппараты, играющие чрезвычайно важную роль в изучении атомного ядра и в получении атомной энергии, обогатили и медицину. Да и не только сверхжесткие рентгеновские лучи, но и другие виды ионизирующего излучения, как уже говорилось, могут найти применение в медицине. В научной литературе, например, уже сообщалось, что узкий пучок, ядер водорода — протонов, разогнанных в синхрофазотроне до большой скорости, может быть направлен на опухоль, расположенную в основании мозга, и приостановить ее рост.
Мы говорили, что можно использовать для лечебных целей нейтроны из ядерного реактора. Вот почему это возможно. Некоторые элементы на короткий срок накапливаются в опухолевых клетках в большем количестве, чем в нормальных тканях. К числу таких элементов принадлежит, например, изотоп бора (В10). При взаимодействии его с нейтронами образуется радиоактивный изотоп, дающий альфа- и бета-излучение, действующее разрушительно на опухолевую клетку.
Таким образом, если больному ввести в организм бор, а затем облучить опухоль нейтронами, то ядерная реакция, возникающая в самой опухоли, окажется для нее гибельной, чего и добивается врач. Этот метод лечения испытан при некоторых опухолях мозга.
Пока практическое осуществление такого приема лучевой терапии — дело очень сложное, но в будущем, возможно, и этот прием лечения злокачественных опухолей займет свое место среди других методов лучевой терапии.
В заключение надо сказать, что как бы ни совершенствовались методы лучевой терапии злокачественных опухолей, все же не они будут играть решающую роль в избавлении человечества от этого заболевания. Лучевая терапия не может предупредить возникновения болезни. Первостепенной же задачей медицины является именно предупреждение развития болезни. А это требует знания причин ее возникновения и механизма развития. Для выяснения того и другого атомная техника снабдила биологов и медиков прекрасным средством познания жизненных процессов — мечеными атомами. В будущем умелое пользование этим средством в сочетании с другими, несомненно, приведет к гораздо большему пониманию того, отчего и как развиваются злокачественные опухоли, чем это доступно нам в настоящее время. А в этом залог окончательной победы над злокачественными опухолями.
ЛЕЧЕНИЕ БОЛЕЗНЕЙ КРОВИ
С помощью радиоактивных изотопов лечат теперь не только опухоли, но и другие заболевания, в особенности заболевания крови и кроветворных органов. Хороший результат был получен при лечении истинной полицитемии. Так называется не очень часто встречающееся заболевание, при котором в крови обнаруживают избыточное количество красных кровяных шариков. Вместо нормального числа красных кровяных шариков, равного 5—5,5 миллиона в 1 кубическом миллиметре крови, число их достигает 7—9 миллионов. Увеличивается не только число кровяных шариков, но и общая масса крови. Лицо больного полицитемией обычно кирпично-красного цвета, губы — вишнево-красного Человек страдает от полнокровия. Болезнь развивается медленно, годами, но при отсутствии лечения неизменно прогрессирует.
Наиболее старым методом лечения при этом заболевании, не потерявшим значения и в настоящее время, является кровопускание. Но на снижение объема крови организм больного отвечает повышением ее образования, и полезное действие кровопускания оказывается очень кратковременным. Приходится вновь прибегать к кровопусканиям. Этим облегчаются страдания больного, но не устраняются нарушения в нормальной деятельности кроветворных органов.
Предлагали разные химические препараты для лечения полицитемии, но их испытание не дало достаточно хороших результатов. Пробовали лечить рентгеновскими лучами; для этого облучали кости, рассчитывая на то, что рентгеновские лучи остановят избыточное производство кровяных шариков костным мозгом. Но таким путем неизбежно облучаются и нормальные ткани, а это ведет к нежелательным последствиям.
Когда в опытах на животных выяснилось, что радиоактивный фосфор, введенный в организм, накапливается преимущественно в костях, а также в делящихся клетках кроветворных органов, возникло предположение: нельзя ли с помощью излучения радиоактивного фосфора снизить избыточную продукцию красных кровяных шариков, возвратить ее к норме. Это предположение основывалось на хорошо известном в науке факте, что ионизирующее излучение тормозит деление клеток.
И действительно, введенный в организм (через рот или внутривенно) в соответствующей дозе радиоактивный фосфор тормозит образование новых красных кровяных шариков. На количестве шариков, циркулирующих в крови, это сказывается не сразу. Проходят недели, прежде чем проявится эффект лечения радиоактивным фосфором. Поэтому иногда введение препарата радиоактивного фосфора сочетают с кровопусканием. Вслед за уменьшением числа красных кровяных шариков при лечении радиоактивным фосфором исчезают или смягчаются и другие признаки заболевания: устраняется или существенно уменьшается опасность кровоизлияния, закупорки вен, улучшается самочувствие, больные вновь становятся работоспособными. Во многих случаях оказывается достаточным однократный курс лечения, в других — повторные приемы радиоактивного фосфора устраняют на более или менее длительный срок признаки болезни.
Возможно, что когда будет найдена причина возникновения этой болезни, будет открыто специфическое средство для ее лечения, такое, которое бы полностью восстанавливало нарушенные жизненные процессы в организме и ликвидировало бы возможность возникновения болезни. Но в настоящее время изотопный способ лечения пока является наиболее эффективным из всех предложенных для лечения этой болезни.
Большие надежды возлагали врачи на лечение радиоактивным фосфором другого заболевания — белокровия, или, как его называют по-латыни, лейками. Это — тяжелое заболевание, поражающее преимущественно кроветворные органы. Один из главных его признаков — увеличение в крови числа белых кровяных шариков.
По своему происхождению и внешнему виду, а также, надо думать, и по своей роли в организме белые кровяные шарики (лейкоциты) отличаются друг от друга. Когда в лаборатории исследуют кровь, то подсчитывают при этом общее число белых кровяных шариков и определяют, сколько белых кровяных шариков приходится на долю каждого вида. У здоровых людей соотношение между отдельными видами лейкоцитов колеблется в небольших пределах.
При лейкемии в крови находят увеличение общего числа белых кровяных шариков, но не всех видов одинаково. В крови начинает преобладать один из видов белых кровяных шариков; кроме того, появляются и такие формы их, каких в нормальной крови нет. В зависимости от того, какого вида белые шарики будут ненормально увеличены в крови, различают отдельные формы лейкемии. Различают их и по характеру течения. Болезнь может принять острое или хроническое течение, т. е. протекать быстро или медленно. Увеличение белых кровяных шариков и появление ненормальных форм их — только один из признаков болезни. При ней происходит разрастание ткани, в которой идет образование белых кровяных шариков. Это разрастание может приобрести злокачественный характер.
Борьба с острыми формами лейкемии исключительно трудна, и врач зачастую оказывается бессильным помочь больному. Лучше обстоит дело с лечением хронических форм лейкемии. Радиоактивный фосфор здесь также оказался полезным, хотя и не в такой степени, как при лечении полицитемии.
Применение радиоактивного фосфора при лейкемий основывается на том, что лейкемические клетки более чувствительны к облучению, чем нормальные клетки, а так как радиоактивный фосфор накапливается в них в повышенном количестве, то и ожидалось, что можно будет, разрушив облучением лейкемические клетки, благоприятно повлиять на течение болезни. Но оказалось, что полного разрушения лейкемических клеток нельзя добиться. Это требует введения в организм столь больших доз радиоактивного препарата, при котором гибнут и нормальные клетки. Однако при умеренных дозах радиоактивного фосфора, применяемого для лечения некоторых форм хронических лейкемий, введение этого препарата приводит к лучшим результатам, чем другие способы лечения. Иногда лечение радиоактивным фосфором помогает в тех случаях, когда облучение рентгеновскими лучами и введение сильно действующих препаратов перестают давать благоприятные результаты. Часто наилучший эффект достигается сочетанием различных способов лечения больных лейкемией, в том числе и с помощью радиоактивного фосфора.
Дальнейшие исследования механизма развития заболеваний кроветворных органов приведут к знанию того, почему и как развивается белокровие, что позволит гораздо успешнее, чем сейчас, бороться с болезнью. И здесь, так же как и при других болезнях, можно многого ожидать от применения метода меченых атомов.
ЛЕЧЕНИЕ БАЗЕДОВОЙ БОЛЕЗНИ
Три главных признака характеризуют эту болезнь: увеличение щитовидной железы, учащение сердечных сокращений и пучеглазие. Поступление в кровь в повышенных количествах йодсодержащего гормона щитовидной железы (см. стр. 49) приводит к общему отравлению организма с поражением многих органов. Больные базедовой болезнью нервны, раздражительны, легко возбудимы.
Обмен веществ в организме у таких больных повышен, и они часто бывают очень худыми.
И все это происходит, как уже было сказано, потому, что щитовидная железа образует гормон в избыточном количестве. Значит, лечение базедовой болезни должно заключаться в подавлении способности щитовидной железы производить избыток гормона.
Одним из главных способов борьбы с базедовой болезнью до недавнего времени было хирургическое удаление большей части щитовидной железы, при этом расчет был на то, что остающаяся часть щитовидной железы обеспечит снабжение организма нормальным количеством гормона. Такая операция не принадлежит, однако, к числу простых, она требует от хирурга большого искусства и опыта; кроме этого, иногда и хорошо проведенная операция дает только временный эффект. Оставленная часть железы вновь разрастается, в ней снова начинает образовываться избыточное количество гормона, и болезнь возвращается. У многих больных в силу плохого общего состояния или других причин хирург вообще не может делать операции. Как же быть?
Медицина располагает еще химическими средствами подавления образования гормона в щитовидной железе, например препаратом метилтиоурацилом. Но и это средство не во всех случаях применимо и не всегда дает положительный эффект. Вот почему, когда выяснилось, что при избыточной продукции гормона в щитовидной железе накапливается радиоактивный йод больше чем в норме, возникла мысль — использовать его излучение для частичного разрушения клеток щитовидной железы. При этом учитывалось, что большая часть введенного в организм радиоактивного йода захватывается щитовидной железой, а незахваченная часть почти полностью выводится из организма с мочой. Таким образом, облучение радиоактивным йодом сосредоточивается главным образом в щитовидной железе.
Клинические наблюдения показали, что при правильном подборе доз радиоактивного йода можно достигнуть «бескровного» разрушения части щитовидной железы, возврата продукции гормона к норме и исчезновения в результате этого многих проявлений болезни. Это не означает, что все случаи базедовой болезни подлежат лечению только радиоактивным йодом. Далеко не так. Не потеряли своего значения ни хирургический, ни медикаментозный методы лечения этой болезни.
При введении всякого нового метода лечения врачи на первых порах собирают данные, которые позволяют им ориентироваться, в каких случаях этот новый метод может быть применен, где он противопоказан, каковы непосредственные результаты лечения и не возникают ли осложнения впоследствии. Все это относится и к лечению радиоактивным йодом. И хотя метод лечения впервые применен пятнадцать лет назад, это еще недостаточный срок для того, чтобы получить ответ на все интересующие врача вопросы. Опыт лечения радиоактивным йодом (и у нас и за рубежом) сотен и тысяч больных убеждает в том, что во многих случаях базедовой болезни этот метод лечения следует предпочесть всем другим. Доктор В. Р. Клячко недавно суммировал опубликованные в мировой литературе сведения о результатах лечения радиоактивным йодом 5380 больных. В среднем в 80% случаев успех лечения был полным. При некоторых формах зоба этот процент повышался почти до 100.
Те больные, которые при помощи радиоактивного йода избавились от базедовой болезни, смогли по достоинству оценить этот новый метод лечения. Это и понятно. Выпить полстакана воды, в которую добавлены ничтожно малые, невесомые количества радиоактивного йода, куда легче и проще, чем перенести серьезную операцию. И, конечно, там, где можно, и врачи и особенно больные предпочитают лечение радиоактивным йодом. Но не во всех случаях базедовой болезни применим такой способ лечения. Радиоактивным йодом нельзя, например, лечить беременных женщин и кормящих матерей, так как йод может в этих случаях проникнуть в организм ребенка. В каждом отдельном случае врач тщательно обследует больного и, сопоставляя все клинические данные, решает, какой способ лечения следует избрать. Больному необходимо подчиниться этому решению.