Персонально для пациента

ВЗГЛЯД / #4_2025
Беседовала Надежда ФЕТИСОВА / Фото: НТЦ «Амплитуда», ФГБУ «НМИЦ эндокринологии им. академика И. И. Дедова» Минздрава России
На фото: Система ОФЭКТ/КТ в отделении радионуклидной диагностики ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России
Современную ядерную медицину называют персонализированной, ее методы позволяют исследовать индивидуальную фармакокинетику радиофармацевтического лекарственного препарата у пациента. Доцент Инженерно-­физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, кандидат технических наук, медицинский физик ГНЦ РФ ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России Алексей Трухин рассказывает о том, что такое цифровое зрение врача, какие принципы лежат в основе современной ядерной медицины и как она будет развиваться.
— Алексей, дайте, пожалуйста, определение ядерной медицины и расскажите вкратце о том, как она развивалась.

— Ядерная медицина — ​это высокотехнологичная область медицины, включающая технологии, методы и средства работы с изотопами для радионуклидной диагностики и терапии.

Отправной точкой истории развития ядерной медицины я бы назвал открытие явления радиоактивности Анри Беккерелем в 1896 году. 1890–1930‑е годы можно назвать детством ядерной медицины, когда открывали основные виды радиоактивного излучения.

Ее отрочество — ​1930–1970‑е годы: тогда появились атомные реакторы, удобные средства регистрации излучения (счетчик Гейгера, многоканальные детекторы, томографы), различные методы наработки радиоизотопов.

Наконец, юность — ​это 1970–2000‑е годы, время применения доказательных методов в медицине. Технологии ядерной медицины стали общедоступными, радиофармацевтические лекарственные препараты (РФЛП) начали доставлять с помощью авиации. Методология оценки облучения организма «MIRD-формализм» появилась в открытых источниках и стала доступна врачам по всему миру. Начали применяться диагностические методы (такие как УЗИ и МРТ), позволяющие исследовать характеристики мягких тканей. Например, раньше врачи-­эндокринологи определяли размер щитовидной железы с помощью пальпации — ​понятно, что погрешность была существенной, и это приводило к некорректному измерению поглощенной дозы. Вышеперечисленные методы визуализации в корне изменили ситуацию, позволив подойти к облучению персонализированно.

Нельзя не упомянуть объединение эмиссионных методов визуализации с рентгеновской компьютерной томографией: появились комбинированные системы визуализации ОФЭКТ/КТ, ПЭТ/КТ.

Так с 2000‑х годов ядерная медицина вступила в зрелый период развития: благодаря инструментальным методам визуализации специалистам стал доступен принципиально новый объем медицинской информации.
— Как работает ядерная медицина?

— Это описал Джордж Хевеши еще в 1920‑х годах. Есть биологически активное вещество — ​трейсер, молекула с известным сценарием участия в обмене веществ организма. К трейсеру прикрепляют (метят его) медицинский изотоп — ​и получают радиофармацевтический лекарственный препарат. Его вводят пациенту, чаще всего внутривенно, и он распределяется в организме согласно сценарию. Трейсер становится «троянским конем», доставляющим медицинские изотопы в нужное врачу место. Сценарии распределения РФЛП в организме конкретных пациентов как качественно, так и количественно исследуют врач-радиолог и медицинский физик. Детальное описание распределения позволяет обоснованно, персонализированно «бомбардировать» электронами или альфа-­частицами пораженные ткани.

— Почему препарат по-разному накапливается в разных органах?

— Организм — ​сложно устроенная система обеспечения нашей жизнедеятельности. Ей необходимы различные вещества и элементы. Например, щитовидная железа нуждается в йоде. Как только йод попадает в кровоток и достигает щитовидной железы, он улавливается ее клетками — ​"тиреоцитами" — ​и хранится там для синтеза гормонов. Другим органам йод не требуется в таких количествах, но, применяя методы ядерной медицины, мы можем наблюдать накопление йода в слюнных железах, слезных протоках, печени, кишечнике, мочевом пузыре. Такие накопления связаны с другими особенностями метаболизма перечисленных органов, которые изучаются отдельно и ассоциируются с органами риска при проведении радионуклидной терапии.

— Каковы, по вашему мнению, важнейшие преимущества ядерной медицины?

— Во-первых, при правильном применении методы ядерной медицины эффективны, безопасны и выгодны для системы здравоохранения. Во-вторых, она позволяет получить много информации, недоступной другим методам, например, можно оценить метаболическую активность, статус злокачественности различных систем организма. В-третьих, это уникальная область, где вместе работают специалисты разных отраслей: медики, физики, химики, инженеры, программисты.
Йод всемогущий
Один из первых радиофармпрепаратов, до сих пор наиболее востребованный — ​это натрия йодид, 131I. Врачи давно искали недорогой и эффективный метод лечения онкологических заболеваний щитовидной железы — ​органа, использующего йод для синтеза гормонов в ответ на требования гипофиза.

В 1941 году американский врач Соул Герц впервые провел терапию тиреотоксикоза радиоактивным изотопом йода. Он доказал, что радиоактивный йод может снизить развитие тиреотоксикоза, а также эффективен при лечении рака щитовидной железы. В 1949 году С. Герц основал в одном из госпиталей Массачусетса отделение ядерной медицины, исследовал применение радионуклидов для лечения онкологических заболеваний. А радиофармпрепарат на основе 131I стал первым в мире зарегистрированным РФЛП: разрешение на его использование в 1951 году выдало американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). В 1940−1950‑х годах медицинские физики Леонидас Маринелли и Эдис Квимби предложили формулу расчета дозировки натрия йодида 131I при лечении тиреотоксикоза.

СССР не отставал: в нашей стране в начале 1950‑х были проведены обширные исследования использования радиоактивного йода при тиреотоксикозе, в 1960‑х годах началось лечение пациентов. С 1980‑х годов терапия йодом стала применяться при дифференцированном раке щитовидной железы. В 2000 году «Росатом» начал выпускать препарат 131I в промышленных количествах на площадке ГНЦ НИИАР.
— В последнее время часто встречается термин «персонализированная ядерная медицина». Что это такое?

— Казалось бы, звучит странно, ведь вся медицина в той или иной мере персонализирована. Однако фармакологи при разработке лекарственных препаратов пользуются методами групповых исследований для получения усредненных характеристик условного пациента. В ядерной медицине мы можем сделать лечение максимально персонализированным, исследуется фармакокинетика радиофармацевтического лекарственного препарата в организме конкретного пациента. Для этого проводится дозиметрическое планирование: пациенту вводится малая доза препарата, медицинский физик изучает процессы, происходящие в его организме, и рекомендует врачу терапевтическую дозировку.

— Какие принципы лежат в основе современной ядерной медицины?

— Основной принцип был сформулирован еще в 1960‑х годах, он называется ALARA (As Low As Reasonably Achievable) — ​это принцип минимизации рисков вредного воздействия ионизирующей радиации. В ядерной медицине он реализуется с целью определения минимальной эффективной дозировки терапевтического РФЛП.

Второй принцип — ​AHASA (As High As Safely Achievable) — ​в общем смысле принцип ограничения облучения. В ядерной медицине он реализуется с целью определения максимальной переносимой дозировки РФЛП, соответствующей заданной вероятности возникновения лучевых осложнений в наиболее радиочувствительном органе.

Соответственно, нижнюю границу дозировки нужно выбирать, руководствуясь принципом ALARA, верхнюю — ​принципом AHASA. Реализация этих принципов стала возможной начиная с 1970‑х годов, когда произошел технологический прорыв, о котором я говорил выше.
Универсальная платформа для автоматизированного синтеза РФЛП, ООО «НТЦ Амплитуда»
— Радиомику называют цифровым зрением врача. Объясните, пожалуйста, что это такое.

— Важное направление ядерной медицины — ​интерпретация сцинтиграфических изображений. Визуальное восприятие человека ограничено, и тут на помощь врачам приходит радиомика — ​направление, обобщающее различные методы выделения признаков изображения в рамках радионуклидной диагностики, КТ, УЗИ, МРТ и так далее.

Классические признаки медицинского изображения — ​это характеристики интенсивности в области интереса. Кстати, изображения часто имеют поэтичные названия, например, «хвост кометы» (при ультразвуковом исследовании), возникающий из-за гиперэхогенного участка узлового образования щитовидной железы, или «поражение легких по типу матового стекла» (при рентгенологическом исследовании легких), когда альвеолы легких заполнены жидкостью, а не воздухом. Такие признаки лежат на поверхности и требуют внимательного и опытного взгляда врача.

Скрытые «цифровые» признаки изображения — ​текстуры — ​вычисляются, исходя из полученных в ходе исследования чисел в пикселях. Ими можно описать «пестроту», «направленность», «скученность» изображения.

Популярно также объединение подходов радиомики с наукоемкими областями медицины, такими как генетика, апигенетика, протеомики и др. Все это весьма перспективно и безусловно упростит алгоритмы оказания медицинской помощи. Важно обучать этим методам врачей в рамках курсов повышения квалификации, вводить соответствующие учебные модули в медицинских вузах.

— Приведите, пожалуйста, пример применения методов радиомики.

— Расскажу об опыте описания и стандартизации накопления 131I при однофотонно-­эмиссионной томографии пациентов после радионуклидной терапии с 131I. Мы запатентовали «Способ оценки риска рецидива дифференцированного рака щитовидной железы после проведения радиойодтерапии».

Прежде всего необходимо откалибровать томограф, зафиксировать характеристики работы оборудования в момент исследования. Затем следует зафиксировать алгоритмы обработки изображения, после чего очень точно, согласно строгой инструкции, выделить (сегментировать) область интереса и сохранить сумму чисел из выделенных вокселов (трехмерных пикселей). Полученную сумму переводят в активность 131I через коэффициент, полученный при калибровке томографа, определяют концентрацию в области интереса и соотносят с активностью введенного 131I во всем теле. Отношения этих концентраций называют стандартизированным накоплением РФЛП.

Сложно, не правда ли?

Метод и правда оказалось трудно применить на практике, и врачи от него отказались. Мы поняли, что в этом процессе нужно разделить обязанности. В новом сценарии врач локализует зону, исследуемую на ОФЭКТ/КТ. Информация о координатах интересующей врача зоны поступает к медицинскому физику. Он запускает программу, автоматически выделяющую область интереса фиксированной геометрии и текстурные признаки, косвенно связанные со стандартизированным накоплением РФЛП. Всего мы выделяем порядка 60 признаков.

Затем вместе с врачом изучаем эти признаки и сопоставляем с клиническими характеристиками пациента. Используем математические модели, позволяющие оценить риск рецидива для конкретного человека.

Я бы сравнил метод радиомики с анализом крови: человек сдает образец крови в лабораторию и получает результаты его исследования в виде набора характеристик. Опираясь на эти данные, врач ставит диагноз. И в нашем случае врач, имея набор признаков и зная их предполагаемую связь с состоянием пациента, может сделать определенные выводы.

— Разве нельзя использовать для этого ­возможности искусственного интеллекта?

— Были такие попытки, но ценность для медицины большинства моделей искусственного интеллекта пока невелика; результаты работы ИИ практически не интерпретируемы. Это лишает врача возможности найти ­собственное, клинически взвешенное ­решение.
Приготовление рабочего раствора РФЛП для введения пациенту, ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России
— Каковы возможности ядерной медицины сегодня?

— Они постоянно расширяются: существуют обновляемые атласы, охватывающие практически все нозологии, в которых можно применять диагностические и терапевтические методы ядерной медицины.

Наиболее популярные области — ​конечно, онкология, эндокринология, кардиология, неврология. Реже — ​ортопедия, сиалология, исследования печени, легких, репродуктивной системы, различных воспалений. Методы ядерной медицины применяются во время хирургического вмешательства.

Конечно, как и везде, есть свои ограничения. Ядерная медицина — ​наукоемкая область, требующая квалифицированных кадров и соответствующего оборудования.

— Чего сейчас не хватает российской ядерной медицине?

— Думаю, кадров, причем не только практикующих врачей, но и ученых, педагогов. Нужно наращивать темпы образования в этой узкоспециализированной области. Поступательно, как в медицинской физике, например: профессия существует с 1960‑х годов, появилась в России в 2000‑х и только ближе к 2020‑м набрала популярность.

Сейчас подобная история происходит с радиохимией. Заметный тренд — ​изготовление радиофармпрепаратов на месте и, следовательно, контроль химических характеристик РФЛП — ​тут необходимы особое мышление и опыт радиохимика.

Кроме того, каждая медицинская организация старается держать в тайне свои ноу-хау в области разработки РФЛП, чтобы сохранить за собой лидерство, что не облегчает доступность методов ЯМ населению. Нужно искать способы унифицировать доступ к препаратам, создавать централизованные заводы по их изготовлению.

И, конечно, важна преемственность, передача знаний от поколения к поколению. К сожалению, я в начале своей практики попал во временной провал: специалисты, обладавшие уникальным опытом, ушли, и не все знания удалось ­восстановить.
Капсулы и пенициллиновые флаконы для натрия йодида 131I, ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России
— Как, по вашему, будет развиваться медицина, в том числе ядерная?

— Думаю, что врачи будут пользоваться различными интеллектуальными средствами — ​как моделями искусственного интеллекта, так и подходами радиомики, что позволит эффективнее диагностировать болезни, прогнозировать их течение и планировать лечение.

Вариантов использования вышеперечисленных средств много. Можно интегрировать их в медицинские устройства или пользоваться ими в рамках консультативного приема: пациент отдает врачу изображение, полученное при исследовании, и врач работает с ним.

Думаю, будет активно развиваться телемедицина с использованием портативной техники. Допустим, к пациенту приезжает не врач, а фельдшер, он проводит манипуляции с техникой, и программа выдает рекомендацию, к врачу какой специализации следует обратиться и какие еще исследования провести. Сейчас ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России совместно с НИЯУ «МИФИ» работают над созданием интеллектуального ассистента врача для исследования узловых образований щитовидной железы. В планах — сделать ультразвуковую диагностику более объективной и доступной.
Мифы с разоблачением
Отвечает Алексей Трухин

Миф первый: с помощью ядерной медицины лечат или очень тяжелые заболевания, или болезни на последних стадиях.

Это не всегда так, круг заболеваний, которые можно лечить методами ЯМ, очень широк. Например, это тиреотоксикоз — ​синдром гиперфункции щитовидной железы, когда в крови повышается содержание ее гормонов. Медикаментозное лечение этого заболевания не всегда эффективно, и, если оно не дает желаемых результатов, возникает выбор между хирургией и радионуклидной терапией. В первом случае есть риск повреждения гортани или голосовых связок. Во втором, при правильном лечении, последствий не будет.

Существует метод лечения ревматоидного артрита, когда внутрь сустава вводят микросферы с медицинским изотопом. Таким образом снижается продукция синовиальной жидкости и снимается отек сустава. Лечение носит паллиативный характер.

Миф второй: ядерная медицина имеет для пациентов самые тяжелые последствия.

Радионуклидная терапия 131I — ​один из самых распространенных методов лечения, и многочисленные исследования на протяжении 85 лет показывают: риски негативных последствий есть, но их можно избежать.

Часто пациенты боятся таких побочных явлений, как облысение, кровотечение, рвота. Но их, как правило, не возникает. Есть другие побочные эффекты, требующие внимания пациента и врача, например, воспаление слюнных желез или спайка слезных протоков (у пациента слезятся глаза). Но все это поправимо.

Также пациенты опасаются снижения репродуктивной функции. Исследования показывают: влияние на репродуктивную функцию женщин есть — ​менопауза наступает на 1,5−5 лет раньше обычного, — ​но у перенесших радионуклидную терапию родителей рождаются абсолютно здоровые дети.

Миф третий: «прописать» ядерную медицину пациенту может любой врач.

Любой — ​то есть лечащий по профилю заболевания — ​врач может только направить пациента на консультацию к врачу-­радиологу. Решение о проведении диагностики или терапии с использованием радиофармпрепаратов принимает исключительно врач-радиолог.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ