-> Научно-исследовательские проекты -> Филатова А.М.

Получение медицинских изотопов на комплексе РИЦ-80

Филатова Александра Михайловна
ale.filatova@gmail.com, Санкт-Петербург
Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова

Цель проекта: Цель, которую преследует представляемая работа, является очень важной составной частью проекта РИЦ-80. Она заключается в разработке высокоэффективного мишенного устройства для получения генераторного изотопа 82Sr, используемого для обследования пациентов методом позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ). Стронций-82 (период полураспада 25,5 дн.) – один из самых важных медицинских радионуклидов. Он служит для изготовления генераторов дочернего рубидия-82 (период полураспада 1,27 мин), применяемого в позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Стронций-82 нельзя производить на реакторах, а также на циклотронах низких энергий. Дочерний рубидий-82 является позитронно-излучающим радионуклидом, который ведет себя также, как и 201Tl, поглощаясь мышцей миокарда. Высоко-энергичные фотоны аннигиляции (511 кэВ) позволяют достигать высокой степени разрешения получаемых изображений. Как было показано, диагностические изображения, полученные с 82Rb значительно четче, чем с 201Tl или с 99mTc. Очень короткое время жизни 82Rb позволяет проводить обследования по получению изображения менее чем за 30 минут по сравнению с несколькими часами, когда используется 201Tl или 99mTc. В то же время, благодаря почти месячному времени жизни материнского изотопа стронция-82, фармпрепарат, содержащий стронций-82, может доставляться без существенных потерь в очень отдаленные районы.

Описание проблемы: Ежегодная смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в России составляет около 1,3 млн человек. Ежедневно в России заболевают раковыми заболеваниями около 1250 человек. За год эта цифра составляет около 450 000 человек. На диспансерном учете стоят почти 2,4 млн человек. В общей онкозаболеваемости и смертности неуклонно растет доля детского населения и молодых людей репродуктивного возраста.

Основная причина высокой смертности в Российской Федерации от вышеуказанных заболеваний состоит в том, что Российская медицина за последние двадцать лет очень сильно отстала в использовании ядерных методов, широко используемых в настоящее время в диагностике и медицине в развитых странах. Использование данных методов позволяет диагностировать и лечить многие заболевания на очень ранней стадии их возникновения. Еще одна причина существенного отставания отечественной ядерной медицины – отсутствие современного или модернизированного радиодиагностического оборудования.

Краткая аннотация проекта: Сегодня в России производством циклотронных радионуклидов медицинского назначения активно занимаются немногим более десятка организаций. Практически все вышеупомянутые циклотроны имеют энергию бомбардирующих частиц до 30 МэВ, и набор производимых на них нуклидов очень сильно ограничен. Циклотрон РНЦ «Курчатовский институт» является в настоящее время единственным циклотроном, обеспечивающим получение внешних пучков протонов с энергией более 30 МэВ. В результате только на этом циклотроне производится йод-123 высокой радионуклидной чистоты из ксенона-124.

В ПИЯФ РАН создается проект установки РИЦ-80, предназначенной для получения медицинских радионуклидов на пучке строящегося в ПИЯФ циклотрона Ц-80. Энергия выведенного на мишень пучка протонов будет составлять 40-80 МэВ, интенсивность 100-200 микроампер. Установка будет иметь две радиохимические мишенные станции, что позволит увеличить эффективность использования протонного пучка, так как во время радиационного остывания облученной мишени, в которой был наработан долгоживущий радионуклид, на другой мишени с другим мишенным веществом может нарабатываться другой радиоизотоп. Использование масс-сепаратора на третьей мишенной станции позволит получать разделенные изотопные пучки ряда медицинских радионуклидов высокой чистоты, имплантированные в соответствующий коллектор, из которого они могут быть легко извлечены. Мишенные станции будут оборудованы специальными устройствами для съема высокорадиоактивных мишеней, погрузки их в защитные контейнеры и безопасной транспортировки в места хранения, или к горячим камерам для последующей обработки и приготовления соответствующих фармпрепаратов.

Уникальность установки РИЦ-80 состоит в том, что, являясь самой крупной в России циклотронной установкой по энерговыделению выведенного пучка, аккумулированному на наработку радионуклидов и имея достаточно высокую энергию бомбардирующих частиц (протоны энергии до 80 МэВ), она обеспечивает возможность производства высокоактивных источников практически всего перечня ускорительных радионуклидов.

Проводимая в настоящее время работа является первым и очень важным этапом получения генераторного изотопа стронция-82, а также других медицинских радионуклидов в ПИЯФ. Эксперименты проводятся на экспериментальной базе установки ИРИС на пучке работающего синхроциклотрона ПИЯФ с использованием опыта разработок мишенных устройств и результатов их исследований, накопленных за 35 лет функционирования данной установки.

Для выполнения поставленной задачи предлагается следующий план работ:

• Провести расчеты с применением кода «FLUKA» количества стронция-82 и других вышеуказанных радионуклидов, произведенных при облучении мишеней-пробников из различных материалов толщиной около 2г/см2 на пучке протонов синхроциклотрона ПИЯФ.

• Изготовить мишени-пробники из соответствующих мишенных материалов и облучить их на пучке протонов синхроциклотрона.

• Определить количество произведенных медицинских радионуклидов путем измерения соответствующих гамма спектров из облученных мишеней.

• Провести высокотемпературное выделение с использованием масс-сепараторной мишени наработанных на пучке медицинских радионуклидов.

• Определить температурные режимы выделения каждого медицинского радионуклида из его мишенного вещества.

• На основе полученных результатов разработать рабочие прототипы мишенно-ионных устройств для их использования на масс-сепараторе для получения разделенных медицинских радионуклидов.

• Опубликовать полученные результаты проведенных исследований.

Информация о научной новизне проекта: Разработка новых высокоэффективных мишенных устройств для получения разделенных медицинских изотопов высокой чистоты.

Внедрение масс-сепараторного метода, который является инновационным для получения медицинских радионуклидов, позволит получать широкий спектр разделенных медицинских радионуклидов высокой чистоты. Кроме того, используемый масс-сепараторный метод позволит получать и использовать для целей диагностики короткоживущие нуклиды с периодами полураспада до нескольких десятков минут, что в настоящее время недостижимо при использовании традиционных радиохимических методов.