- Początki medycyny nuklearnej sięgają końca XIX w.
- Na początku XX w., błędnie interpretując działanie zabójczego Radu-226. Naukowcy uznali go za cudowny lek.
- Liderem w rozwoju medycyny nuklearnej były USA, Europa pozostawała w tyle.
- W Polsce medycyna nuklearna rozwijała się jeszcze przed II wojną światową.
- Dziś tomograf to standard diagnostyki. Działa, gdyż nowotwór lubi glukozę.
Z medycyną nuklearną jest jak z wynalezieniem dynamitu. Alfred Nobel pracował nad substancją, która przyspieszy rozbudowę skalistej Skandynawii. Wynalazł dynamit, który ułatwiał niwelację skalistego terenu. Jednak niszczące możliwości dynamitu najbardziej zaintrygowały wojskowych.
Odprysk „Projektu Manhattan”
Podobnie było z materiałami promieniotwórczymi. Najpierw wzbudziły ciekawość naukowców zajmujących się medycyną. Dopiero z czasem niezwykłą energią tkwiącą w atomie zainteresowała się armia. Praca nad „Projektem Manhattan”, czyli skonstruowaniem bomby atomowej – a potem rozwój tego typu broni - znacznie przyspieszyły i obniżyły koszty wdrożenia medycyny nuklearnej.
Samo 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.
Pierwsze były promie X
Zacznijmy jednak od początku. 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. Substancje promieniotwórcze zastosowano do diagnostyki i leczenia.
Specyfiki wykorzystywane w medycynie nuklearnej nazywamy radiofarmaceutykami albo znacznikami radioaktywnymi. Pierwsze badania chemiczne z użyciem takiego znaczników przeprowadzono w 1913 r. Kilka lat później wykonywano doświadczenia na roślinach i na zwierzętach.
Naukowcy zafascynowani odkrywanymi substancjami i ich niezwykłymi możliwościami, nie czekali na analizę długofalowych skutków oddziaływania materiałów promieniotwórczych na rośliny i zwierzęta. Zaczęli stosować te substancje u ludzi. Już w drugiej dekadzie XX w. dożylnie wstrzykiwano pacjentom Rad-226.
Cudowny lek, czyli zabójczy Rad-226
Organizm chorego bronił się przed niebezpieczną substancją, a w wynikach badań wyglądało to jakby wzmacniał się. Tu popełniono podstawowy błąd: naukowcy doszli do wniosku, że substancje promieniotwórcze zwiększają odporność chorego.
Wyniki pierwszych badań wzbudziły taki entuzjazm, że w USA szybko uznano Rad-226 za kosztowny, ale cudowny lek, pomagający na wszelakie schorzenia. Jego związki podawano więc doustnie i dożylnie.
Polecany artykuł:
Choroba „malarzy cyferblatów”
Otrzeźwienie przyniosła dopiero seria nowotworów kości, na jakie masowo zaczęli zapadać „malarze cyferblatów”, czyli robotnicy, którzy tarcze zegarków naręcznych malowali farbami fluorescencyjnymi, wytwarzanymi na bazie radu.
Dzięki temu, latach 1928-1932, wprowadzono przepisy ograniczające użycie substancji promieniotwórczych u ludzi.
Jednak fizyka jądrowa intensywnie się rozwijała. W 1932 r. powstały pierwsze akceleratory. Te urządzenia 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, choć prace były bardzo kosztowne i długotrwałe.
Tajny „Projekt Manhattan”
Przyspieszenie nastąpiło w 1942 r. Wtedy Amerykanie rozpoczęli prace nad tajnym „Projektem Manhattan”, czyli pracami zmierzającymi do skonstruowania bomby atomowej. Powstał wtedy pierwszy reaktor jądrowy. Do doświadczeń potrzebowano dużych ilości paliwa jądrowego. Częściowo zużyte w czasie eksperymentów, okazało się świetnym materiałem do prowadzenia dalszych badań. Były 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 amerykańskiego magazynu „Science” opublikowano ogłoszenie laboratorium oferującego sprzedaż dużej ilości materiałów promieniotwórczych przeznaczonych do celów medycznych.
Nadal jednak słabym punktem medycyny nuklearnej pozostawały urządzenia diagnostyczne oraz maszyny służące do analizy wyników. Były niedokładne, skomplikowane w obsłudze, niebezpieczne dla obsługi i pacjentów oraz kosztowne.
Europa pozostawała w tyle
W połowie lat 60. w amerykańskich szpitalach zaczęto budować pierwsze, niewielkie cyklotrony. W takich maszynach produkowano znaczniki radioaktywne wykorzystywane do badań pacjentów. Główny problem polegał na tym, że znaczniki „żyły” bardzo krótko. Musiały być szybko wykorzystane, nie nadawały się do dłuższego transportu. Ale wpłynęło to na dalsze rozwinięcie medycyny nuklearnej.
Kolejnym krokiem milowym okazało się wykorzystanie komputerów do przetwarzania i opracowywania wyników badań.
W porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi, Europa pozostawała w tyle. Dopiero po pierwszej Konferencji Genewskiej - poświęconej pokojowemu wykorzystaniu atomu - nastąpił na naszym kontynencie wzrost zainteresowania medycyną nuklearną.
Medycyna nuklearna w Polsce
Polskę możemy zaliczyć do europejskich liderów. Z inicjatywy Marii Skłodowskiej-Curie, w 1932 r., powstał w Warszawie Instytut Radowy. Ten szpital onkologiczny mógł rozpocząć pracę, gdyż noblistka podarowała mu gram radu.
Gram tej substancji wart był bajońską sumę kilkudziesięciu tysięcy dolarów.
W 1955 r. powstał Instytut Badań Jądrowych. Trzy lata później w podwarszawskim Świerku uruchomiono reaktor atomowy „Ewa”. Ze względu na powiązania z technologiami wojskowymi, prace otaczała ścisła tajemnica.
Była tak chroniona, że obecnie trudno nawet ustalić, kiedy powstała pierwsza placówka medycyny nuklearnej. Pod koniec lat 50. istniały one w Warszawie, Poznaniu i Gliwicach. W pierwszej połowie lat 80. działało w kraju około pięćdziesiąt placówek medycyny nuklearnej.
Nowotwór lubi glukozę, czyli jak działa tomograf
W połowie lat 70. w USA powstał pierwszy emisyjny tomograf komputerowy (PET – ang. Positron Emission Tomography). W tradycyjnym tomografie komputerowym obraz badanego organu uzyskiwano naświetlając go z zewnątrz. Natomiast w PET należy wprowadzić materiał promieniotwórczy do organizmu. To bezpieczniejsze dla pacjenta.
Jak to działa? Godzinę przed badaniem do żył chorego wstrzykuje się radioznacznik, czyli płyn wyprodukowany z glukozy oraz izotopów promieniotwórczych.
Glukozę wchłaniają wszystkie komórki. Ale te zmienione nowotworowo mają dodatkowe zapotrzebowanie na glukozę, więc „konsumują” większe jej ilości. Pochłaniają więcej materiału promieniotwórczego. Radioaktywna glukoza gromadzi się więc w chorych miejscach. Wyraźnie widać to w wynikach badania PET. Dzięki temu lekarz wie, w których miejscach rozwija się nowotwór.
Takie badanie trwa kilkanaście minut, jest bezbolesne. PET zrewolucjonizował możliwości medycyny nuklearnej. Ponad 95 proc. zastosowań dotyczy onkologii. Wysoka czułość pozwala zauważyć zmiany nowotworowe mające zaledwie 7 mm średnicy.
Paradoks polega na tym, że terapia ratująca życie tysięcy chorych na nowotwory rozwinęła się w efekcie pracy nad bronią masowego rażenia, która miała błyskawicznie zabijać tysiące ludzi.
Podcasty
Playlisty tematyczne
