Z medycyną nuklearną jest jak z wynalezieniem dynamitu. Alfred Nobel pracował nad substancją, która ułatwi rozbudowę skalistej Skandynawii. Jednak niszczące możliwości dynamitu najbardziej zaintrygowały wojskowych. Materiały promieniotwórcze najpierw wzbudziły ciekawość naukowców zajmujących się medycyną. Dopiero z czasem niezwykłą energią tkwiącą w atomie zainteresowała się armia. Paradoksalnie, praca nad „Projektem Manhattan”, czyli skonstruowaniem bomby atomowej znacznie przyspieszyła i obniżyła koszty wdrożenia medycyny nuklearnej. Dziś bez niej nie wyobrażamy sobie żadnego poważniejszego leczenia.
Określenie „medycyna nuklearna” pojawiło się w latach 50 ubiegłego wieku w Stanach Zjednoczonych. Dotyczyło nowej gałęzi medycyny, w której preparaty promieniotwórcze (będące źródłem promieniowania jonizującego) stosowano do celów badawczych, diagnostycznych lub leczniczych.
Zaczęło się od promieni X
W 1895 r. Wilhelm Roentgen odkrył promienie X. Rok później Henri Becquerel opisał promieniowanie uranu. W 1989 r. Maria Skłodowska-Curie z mężem Piotrem Curie wyizolowali dwa naturalne pierwiastki promieniotwórcze: rad i polon.
Wtedy nie zdawano sobie sprawy ze szkodliwości promieniowania. Naukowców fascynowały możliwości odkrywanych pierwiastków i ich związków. Od początku zastanawiano się nad wykorzystaniem medycznym substancji promieniotwórczych. Zastosowano je do diagnostyki lekarskiej i leczenia.
Specyfiki wykorzystywane w medycynie nuklearnej nazywamy radiofarmaceutykami albo znacznikami radioaktywnymi.
Pierwsze badania chemiczne z użyciem takiego znacznika przeprowadzono w 1913 r. Dziesięć lat później wykonywano już doświadczenia na roślinach, a później na zwierzętach. Nie czekając na efekty tych badań, od 1914 r. zaczęto stosować te substancje u ludzi.
W wstrzykiwano wtedy pacjentom dożylnie Rad-226. Organizm chorego bronił się przed niebezpieczną substancją, stąd naukowcy wnioskowali, że substancje promieniotwórcze zwiększają odporność chorego. Wyniki pierwszych badań wzbudziły taki entuzjazm, że w USA szybko uznano Rad-226 drogi, ale cudowny lek, pomagający na wszelakie schorzenia. Jego związki podawano doustnie lub dożylnie.
Choroba „malarzy cyferblatów”
Otrzeźwienie przyniosła dopiero seria nowotworów kości, na jakie masowo zaczęli zapadać „malarze cyferblatów”, czyli robotnicy, którzy tarcze zegarków malowali farbami fluorescencyjnymi, wytwarzanymi na bazie radu. W efekcie, latach 1928-32, wprowadzono przepisy ograniczające użycie substancji promieniotwórczych u ludzi.
Fizyka jądrowa intensywnie się rozwijała. W 1932 r. powstały pierwsze akceleratory. Te urządzenia, służące do rozpędzania cząstek elementarnych i zderzania ich ze sobą, pozwalały na przeprowadzanie reakcji jądrowych. Umożliwiało to poznanie właściwości cząstek oraz przebiegu reakcji jądrowych. Dzięki takim badaniom, w 1934 r., Irena Curie i Fryderyk Juliot uzyskali pierwszy sztuczny izotop promieniotwórczy.
Wyniki badań zapowiadały się obiecująco, ale prace były bardzo kosztowne i długotrwałe.
Ból. Mocna opowieść o rannych i medykach na wojnie
„Projekt Manhattan”
Przyspieszenie nastąpiło w 1942 r. Wtedy Amerykanie rozpoczęli prace nad tajnym „Projektem Manhattan”, czyli pracami zmierzającymi do skonstruowania bomby atomowej. Powstał pierwszy reaktor jądrowy. Do doświadczeń potrzebowano dużych ilości paliwa jądrowego. Częściowo zużyte w czasie eksperymentów, okazało się świetnym materiałem do prowadzenia dalszych badań. Otrzymane z nich substancje okazały się tanie, dobrej jakości, a przede wszystkim – było ich dużo.
Niestety utajnienie projektu utrudniało pracę naukowców. Dopiero w rok po zakończeniu II wojny, w jednym z numerów magazynu „Science” opublikowano ogłoszenie laboratorium oferującego sprzedaż dowolnej ilości sztucznych izotopów promieniotwórczych przeznaczonych do celów medycznych.
Nadal jednak słabym punktem medycyny nuklearnej pozostawały urządzenia diagnostyczne oraz maszyny służące do interpretacji wyników. Były niedokładne, skomplikowane w obsłudze, niebezpieczne dla obsługi i pacjentów i kosztowne.
Na początku lat 50. powstały pierwsze skanery liniowe, a pod koniec tamtej dekady skonstruowano pierwszą kamerę scyntylacyjną do badania narządów, w których nagromadzony jest radioizotop.
W połowie lat 60. w amerykańskich szpitalach zaczęto budować niewielkie cyklotrony. Produkowane w nich znaczniki wykorzystywano w macierzystych palcówkach oraz w pobliskich szpitalach. Wpłynęło to na dalsze rozwinięcie medycyny nuklearnej.
Kolejnym krokiem milowym okazało się wykorzystanie komputerów do przetwarzania i opracowywania wyników badań.
Europa w tyle
W porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi, od zakończenia II wojny światowej, Europa pozostawała krok z tyłu. Dopiero po pierwszej Konferencji Genewskiej, poświęconej pokojowemu wykorzystaniu atomu, nastąpił na naszym kontynencie wzrost zainteresowania medycyną nuklearną.
W Polsce w 1955 r. powstał Instytut Badań Jądrowych. Trzy lata później uruchomiono reaktor atomowy „Ewa”. Ze względu na powiązania z technologiami wojskowymi, prace otaczała ścisła tajemnica. Obecnie trudno nawet ustalić, kiedy powstała pierwsza placówka medycyny nuklearnej. Pod koniec lat pięćdziesiątych istniały one w Warszawie, Poznaniu i Gliwicach. W pierwszej połowie lat osiemdziesiątych działało w kraju około pięćdziesiąt placówek medycyny nuklearnej. Obecnie jest ich ponad osiemdziesiąt.
Nowotwór lubi glukozę
W połowie lat 70. W USA powstał pierwszy emisyjny tomograf komputerowy (PET – ang. Positron Emission Tomography). W tradycyjnym tomografie komputerowym można uzyskać obraz dzięki zewnętrznemu źródłu promieniowania. Natomiast w PET wprowadzamy materiał promieniotwórczy do organizmu. To bezpieczniejsze dla pacjenta.
Na czym polega badanie PET?
Godzinę przed badaniem do żył chorego wstrzykuje się radioznacznik. To płyn wyprodukowany na bazie glukozy znakowanej izotopami promieniotwórczymi emitującymi pozytrony, będące efektem reakcji rozpadu jądra atomowego. W efekcie zderzeń pozytronów z elektronami krążącymi po orbitach sąsiednich atomów, emitowana jest energia.
Glukozę wchłaniają komórki. Te zmienione nowotworowo mają zwiększone zapotrzebowanie na glukozę, więc „konsumują” większe jej ilości. Energia wydzielana przez znacznik nie jest więc emitowana równomiernie. Jest jej więcej w chorych miejscach. Wyraźnie widać to w wynikach PET. Badanie trwa zaledwie kilkanaście minut, jest bezbolesne.
PET zrewolucjonizował możliwości medycyny nuklearnej. Ponad 95 proc. jego zastosowań dotyczy onkologii. Wysoka czułość pozwala zauważyć zmiany nowotworowe mające zaledwie 7 mm średnicy.
Źródła zdjęć:
Czarno-białe: Narodowe Archiwum Cyfrowe.
Kolorowe: Piotr Bławicki [Zobacz stronę internetową autora zdjęć]
Pozostałe źródła:
Podręcznik „Medycyna nuklearna” pod red. Z Totha i J. Przedlackiego, PZWL ,Warszawa 1983.
Broszura „Diagnostyka PET/CT” firmy Euromedic.
