Ученые Института ядерной физики СО РАН создали компактную установку VITA, которая генерирует стационарный пучок протонов. В основе прибора - уникальный вакуумно-изолированный тандемный ускоритель, который производит нейтроны с необходимыми параметрами.
Компактность установки, стабильность и способность регулировать характеристики нейтронов открыли перспективу применения прибора для лечения раковых опухолей. Подробнее о разработке рассказывает Сергей Таскаев, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН и заведующий Лабораторией бор-нейтронозахватной терапии Новосибирского государственного университета.
Бор-нейтронозахватная терапии (БНЗТ)
Почти 100 лет назад у ученых родилась гипотеза, что если в раковую опухоль ввести соединение с изотопом бора-10, то при воздействии на ткани нейтронами в результате ядерной реакции произойдет уничтожение больных клеток.
Пациенту вводится специальный препарат, содержащий в себе бор-10, который накапливается в тканях опухоли. При взаимодействии нейтронов с атомами бора происходит локальная ядерная реакция, которая разрушает клетки опухоли. При этом здоровые клетки не повреждаются.
Метод прогрессивный, однако внедрению бор-нейтронозахватной терапии в практическую медицину мешало отсутствие небольших по размеру приборов, генерирующих эпитепловвые нейтроны с нужными параметрами.
Изобретение VITA
Необходимое оборудование для внедрения метода БНЗТ было сконструировано учеными Института ядерной физики СО РАН. Это ускорительная установка VITA, которая состоит из уникального электростатического тандемного ускорителя, тонкой литиевой мишени и системы для формирования нейтронного пучка.
Установка способна генерировать нейтроны с различными энергетическими диапазонами - от холодных и тепловых до быстрых и моноэнергетических. Компактные размеры установки открывают перспективу использования ее в онкологических клиниках.
Настройка облучения от компании «Сибмер»
Чтобы использовать установку для лечения людей, необходима разработка программного обеспечения, с помощью которого можно будет произвести точную настройку воздействия: определить дозу облучения для конкретного пациента, создать 3D-модель тела и точно, под нужным углом нацелить нейтронный пучок.
Разработкой этой программы на данный момент занята компания «Сибмер» совместно с Институтом ядерной физики СО РАН. Разработка сложная, так как программные компоненты должны соответствовать стандартам, чтобы пройти обязательную медицинскую верификацию.
Внедрение БНЗТ и перспективы
Технология БНЗТ, созданная в России, сейчас применяется в Китае (установка VITA-IIα) и в НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина в Москве (VITA-IIβ). Ранее метод БНЗТ был применен в Японии.
На данный момент учеными ведется работа по созданию прибора следующего поколения (VITA-III), который будет использоваться в Федеральном медицинском биофизическом центре им. А. И. Бурназяна.
Также проводятся лабораторные эксперименты по воздействию на раковые клетки изотопа лития, что, возможно, откроет новые горизонты для радиотерапии.
Установка VITA применяется не только в медицине. На ней ведется изучение ядерных реакций, том числе для термоядерной энергетики без выброса нейтронов.
Создание установки VITA открыло также возможность разработки более совершенных коллайдеров и новых экспериментов в ядерной физике.
