Применение ядерных и радиационных технологий в медицине

ПРИМЕНЕНИЕ ЯДЕРНЫХ 
И РАДИАЦИОННЫХ 
ТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ

Ю.Н. АНОХИН

Москва
ИНФРА-М
2023

УЧЕБНИК

УДК 615.849(075.8)
ББК 53.6я73
 
А69

Р е ц е н з е н т ы:

Наркевич Б.Я., доктор технических наук, профессор, научный консультант На
ционального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина Минздрава России, президент Ассоциации медицинских физиков России;

Шимановский Н.Л., доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафед
рой молекулярной фармакологии и радиобиологии имени академика П.В. Сергеева 
Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова, член-корреспондент РАН

ISBN 978-5-16-017824-0 (print)
ISBN 978-5-16-110827-7 (online)
© Анохин Ю.Н., 2022

Анохин Ю.Н.

А69  
Применение ядерных и радиационных технологий в медицине : 

учебник / Ю.Н. Анохин. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 233 с. — (Высшее образование: Магистратура). — DOI 10.12737/1882570.

ISBN 978-5-16-017824-0 (print)
ISBN 978-5-16-110827-7 (online)

Учебник содержит информацию о новых технологиях лучевой диагностики и те
рапии онкологических заболеваний, новых и перспективных лечебно-диагностических радиофармацевтических препаратах, новых направлениях в ядерной медицине 
в России и в развитых зарубежных странах, а также о координации усилий международных организаций по поддержанию и улучшению здоровья населения разных 
стран.

Показана активная деятельность Госкорпорации «Росатом» по внедрению и раз
витию программ неэнергетического использования ядерных и радиационных технологий для улучшения здоровья населения планеты, а также программ обучения 
и подготовки специалистов для высокотехнологичной медицины, борьбы с распространенными эпидемическими заболеваниями, совершенствования систем здравоохранения в России и развивающихся странах.

Описаны основные ядерно-физические и лечебно-диагностические требования 

к радионуклидам и радиофармацевтическим лекарственным препаратам, используемым в ядерной медицине. Представлены сведения о клиническом применении новых лечебно-диагностических средств, разработанных в России для нужд ядерной 
медицины. В сравнительном аспекте дано краткое описание образовательных программ академической подготовки специалистов для высокотехнологичной медицины 
в России и развитых странах.

Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 

стандартов высшего образования последнего поколения по направлению подготовки 
03.04.02 «Физика» (профиль «Медицинская физика», образовательные программы 
«Медицинская физика ядерной медицины» и «Медицинская физика лучевой диагностики и терапии») и специальности 30.05.02 «Медицинская биофизика».

Предназначен для студентов магистерских программ и аспирантов различных 

специальностей — медико-биологических, физико-химических, биологических, экологических, фармацевтических. Может быть полезен для преподавателей университетов, а также для специалистов в области применения ядерных и радиационных технологий, разработчиков новых методов, систем и технологий диагностики и лечения 
заболеваний у человека.

УДК 615.849(075.8)

ББК 53.6я73

Список сокращений
(словарь терминов, понятий и определений 
в медицинской радиологии)

АЯЭ ОЭСР — Агентство по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития
БНЗТ — бор-нейтрон-захватная терапия
ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения
ГК — гарантия качества
ИР — исследовательский реактор
КТ — компьютерная томография
КАЭГ — Комиссия по атомной энергетике Ганы
КИЛТ — коэффициент использования лучевой терапии
МАГАТЭ — Международное агентство по атомной энергии
МонАТ — монокло нальные антитела
МКРЗ — Международная комиссия по радиационной защите
МАИР — Международное агентство по изучению рака
МПРС — Международный противо раковый союз
МОТ — Международная организация труда
МСА — микросферы альбумина
МВ — молекулярная визуализация
МРТ — магнитно-резонансная компьютерная томография
НЧ — наночастицы
НИЗ — неинфекционные заболевания
НКДАР ООН — Научный комитет ООН по действию атомной 
радиации
НПБР — Нацио нальная программа борьбы с раком
НЦРНТ — Нацио нальный центр радиационных исследований 
и технологий (Египет)
ОБЭ — относительная биологическая эффективность
ОФЭКТ — однофотонная эмиссионная компьютерная томография
ОНБ — Основные нормы безопасности МАГАТЭ
ПДЛР — Программа действий по лечению рака
ПОЗ — Панамериканская организация здравоохранения
ПЭТ — позитрон-эмиссионная компьютерная томография
ПЛТ — противолучевая терапия
ПЦР — полимеразная цепная реакция
РАО — радиоактивные отходы
РФЛП — радиофармацевтические лекарственные препараты
РФП — радиофармацевтические препараты (радиофармпрепараты)

РКТ — рентгеновская компьютерная томография
РНТ — радионуклидная терапия
РЙТ — радиойодтерапия
РИТ — радиоиммунотерапия
РСО — радиосиновиортез
РН — радионуклид
РЛР — развитие людских ресурсов
РИА — радиоиммунологический анализ
УКЖ — ультракороткоживущий (радионуклид)
УЗИ — ультразвуковое исследование
ФМБА — Федеральное медико-биологическое агентство Министерства здравоохранения России
ФМБЦ — Федеральный медико-биологический Центр ФМБА 
России
ФАП — фельдшерско-акушерский пункт
ФАО — Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (от англ. FAO — Food and Agriculture 
Organization of the United Nations)
ФТВ — фактор терапевтического выигрыша
18F-ФДГ — меченная по18F фтордезоксиглюкоза
ХА — хелатирующий агент
ЦЯНТ — Центр ядерных наук и технологий
ЩЖ — щитовидная железа
ЮНЕП — Программа ООН по окружающей среде
ЯИ — ядерная инфраструктура
GMP — good manufacturing practice (правила надлежащей 
практики)

От автора

О радиации как явлении я узнал во время учебы в медицинском 
институте. На одном из старших курсов во время обучения 
во Втором Московском медицинском институте им. Н.И. Пирогова был предмет — радиобиология, на котором я впервые услышал 
об ионизации, радиационных повреждениях, о немецком физике 
Вильгельме Конраде Рентгене и о неведомом мне и моим соратникам по учебе русском ученом Н.В. Тимофееве-Ресовском. Но уже 
через год судьба дала мне шанс непосредственно познакомиться 
с радиационной медициной. Я стал заниматься научными исследованиями в Российском онкологическом научном центре (РОНЦ), 
директором которого был знаменитый академик Н.Н. Блохин, в лаборатории клинической радиобиологии. Руководил лабораторией 
очень известный и яркий ученый — профессор Самуил Петрович 
Ярмоненко. Лаборатория входила в состав отдела лучевой терапии, 
начальником которой был также известный врач-радиолог — профессор А.И. Рудерман. Мне повезло — все сотрудники лаборатории, 
в том числе и я, занимались изучением актуальной в те времена 
задачей в радиобиологии и лучевой терапии; она называлась «кислородный эффект». Это было очень увлекательное время моего 
вхождения в лучевую терапию. Результатом многолетней работы 
нашей лаборатории и клинических лучевых терапевтов стала разработанная технология, названная впоследствии оксибаротерапией 
в комбинации с последующим облучением онкологических пациентов. Профессио налы лучевой терапии конечно знают сущность 
этой технологии. Я был горд тем, что стал участником такого актуального для лучевой терапии метода лечения. И через много лет 
мне остаются дороги те две первые в моей научной деятельности 
статьи, опубликованные с моим участием в журналах «Медицинская радио логия» и «Радиобиология» в 1975 г.
В последующие десятилетия пришлось много работать в институте медицинской радиологии АМН СССР (сейчас это Медицинский радиологический научный центр им. академика 
А.Ф. Цыба) в той области медицинской радиологии, которая теперь называется ядерной медициной. В 70–80-е гг. XX столетия 
в России существовало всего несколько клинических отделений 
радиоизотопной диагностики. Радионуклидной терапии как одного 
из методов лечения опухолей не было вообще. Лишь в последние 
годы XX в. в России стало формироваться направление по исполь

зованию радиоизотопов и отдельных радиофармпрепаратов для лечения некоторых заболеваний. В те времена было принято говорить 
о внутреннем облучении от раство ров радиоизотопов или от радиофармпрепаратов. Из Европы в то время в Россию пришел термин 
«ядерная медицина», которым теперь обозначают методы и технологии радионуклидной диагностики и терапии заболеваний.
Развитие содержащихся в книге направлений деятельности настолько интенсивное, что информация о них устаревает уже в период написания. Поэтому сведения в учебнике носят всего лишь ознакомительный характер. Тем не менее это непрерывное движение 
научного и технологического прогресса не только способствует накоплению знаний, но и имеет практическое применение.
Теперь, по прошествии многих лет работы в медицинской радиологии, я ощущаю свою причастность к некоторым ее отраслям: 
молодым доктором начинал работу в лучевой терапии и клинической радиобиологии, затем были годы медико-биологических испытаний радиофармацевтических препаратов, исследований по радиационной иммунологии. В далекие теперь 80-е гг. XX столетия 
мне впервые в России пришла мысль о применении противоопухолевых антител, меченных радионуклидами, для радиоизотопной 
диагностики и, возможно, терапии опухолей. Организованная под 
моим руководством группа ученых провела в течение нескольких 
лет первые исследования в этом направлении. Были получены 
успешные результаты на экспериментальных животных с опухолями. Важным было еще и то, что эти работы были проведены 
с использованием монокло нальных антител отечественного производства. Теперь это направление ядерной медицины очень активно 
развивается во всем мире. С тех давних пор, к сожалению, несмотря 
на большое число работ в этой области, в России к настоящему времени (2022 г.) нет ни одного применяемого в клинической практике 
радиофармацевтического препарата на основе противоопухолевых 
антител — ни отечественного, ни иностранного производства.
Помимо практической работы в крупном медицинском центре, 
в течение многих лет я занимался преподавательской деятельностью в должности заведующего кафедрой ядерной медицины 
в ведущем университете России — НИЯУ МИФИ. Представленный учебник является одним из ряда учебных пособий, которые 
мною были изданы на протяжении более чем 20-летнего опыта 
преподавательской работы. В этом учебнике значительная часть 
материала содержит результаты моих собственных исследований, 
результаты клинических и экспериментальных работ моих коллег, 
моих учеников.

Предисловие

В последние 15–20 лет в здравоохранении России и других 
стран все большее значение приобретают методы и технологии 
ядерной и радиационной физики и радиохимии. Эти методы обладают рядом преимуществ в сравнении с другими и уже много лет 
успешно дополняют тот комплекс лечебно-диагностических мер, 
который используется в практической медицине. Новые методы 
и технологии особенно актуальны в наиболее чувствительных 
сферах эпидемически значимых заболеваний — онкологических, 
кардиологических, а также при дегенеративных заболеваниях центральной нервной системы (ЦНС) и даже при тяжелых инфекционных заболеваниях. Поэтому в специализированных медицинских 
клиниках и центрах, число которых активно растет в России, потребность в специалистах, владеющих высокотехнологичными методами диагностики и лечения, растет.
Все большее число университетов создают в своей структуре 
кафедры, на которых ведется подготовка медицинских физиков, 
радиохимиков и радиофармацевтов, инженеров по медицинской 
технике и оборудованию, телемедицине, специалистов IT-технологий в медицине. Подготовка таких специалистов сложна, поскольку требует сочетания знаний точных наук (физики, математики, информатики, инженерии) и радиобиологии, анатомии, 
физиологии человека, молекулярной биологии. Большинству 
выпускников этих специальностей придется работать в особой 
среде — медицинской. Автор имеет многолетний опыт не только 
профессио нальной деятельности в медицинской радиологии, 
но и преподавания в Нацио нальном исследовательском ядерном 
университете (НИЯУ МИФИ) в качестве руководителя одной 
из первых в России кафедр ядерной медицины. Учебник призван 
еще и помочь адаптироваться специалистам немедицинских специальностей в условиях клиник, многопрофильных больниц и медицинских центров.
Учебник ориентирован в основном на студентов магистерских 
программ этих специальностей, и прежде всего по направлению 
«Медицинская физика», уже имеющих базовые знания по основам 
радиационной и ядерной физики, биологии, интроскопии. Учебник 
будет полезен при освоении таких рабочих программ дисциплин, как:
 
• Основы ядерной физики в приложении к медицине;
 
• Физические методы визуализации;

• Специальный физический практикум;
 
• Состояние и перспективы развития ядерной медицины;
 
• Молекулярные механизмы патологий и принципы диагностики;
 
• Принципы лучевой диагностики и лучевой терапии;
 
• Клиническая дозиметрия в ядерной медицине;
 
• Физика ядерной медицины.
В результате освоения этих дисциплин, а также изучения материалов предлагаемого учебника студент должен:
знать
 
• спектр основных ядерных технологий;
 
• основные:
 
– преимущества и недостатки применения реакторов и ускорителей;
 
– понятия, используемые в ядерной медицине;
 
– элемен ты ядерной инфраструктуры ЦЯНТ и структуру 
центра ядерной медицины в его составе;
 
• физические основы процесса производства радионуклидов;
 
• основы:
 
– ядерной физики и радиационной безопасности при производстве радиофармацевтических лекарственных препаратов 
(РФЛП);
 
– радиационной безопасности при использовании РФЛП в медицинской практике;
 
– дозиметрии ионизирующих излучений, а также принципы 
взаимодействия излучения с веществом;
уметь
 
• объяснить:
 
– применимость ядерных и радиационных технологий в медицине;
 
– целесообразность создания центра ядерной медицины в составе Центра ядерной науки и технологий (ЦЯНТ);
 
– процесс производства радионуклидов как ядерно-физический процесс;
 
– целесообразность требований, предъявляемых к РФЛП 
как источникам ионизирующих излучений, а также 
к новым РФЛП и методам их применения для диагностики 
и лечения заболеваний;
 
– значение дозиметрических измерений для оптимизации лучевой нагрузки в медицинских процедурах;
 
• определить параметры излучения от реакторов и ускорителей, 
применяемые в медицинской практике;

• использовать основные понятия в ядерной медицине для объяснения преимуществ этого раздела медицинской радиологии;
владеть
 
• практическим опытом (трудовыми действиями);
 
• техникой работы с медицинской аппаратурой или научно-практическим оборудованием;
 
• методиками:
 
– измерения значений физических величин в реакторах и ускорителях;
 
– работы с дозиметрическими приборами;
 
• знаниями:
 
– основных компонентов ЦЯНТ для использования в процессах организации Центра ядерной медицины;
 
– производства радионуклидов в реакторах и ускорителях;
 
– требований к производству радиофармацевтических лекарственных препаратов;
 
• основными принципами дозиметрической оценки в лучевой диагностике и терапии.
Выражаю надежду на то, что материал учебника также будет интересен:
 
• специалистам, обучающимся на курсах постдипломного образования, которые заинтересованы в повышении квалификации;
 
• преподавателям университетов, в которых ведется подготовка 
специалистов для высокотехнологичной медицины;
 
• исследователям, работающим в области создания новых средств 
и технологий в ядерной медицине, онкологии, медицинской радиологии.
Исходя из своего многолетнего опыта преподавания, уверен, что 
учебник будет полезен и для иностранных студентов из развивающихся стран, обучающихся в России.
Выражаю искреннюю благодарность моим коллегам и сотрудникам, с которыми мне много лет приходилось работать в медицинской науке и образовании — в Медицинском радиологическом 
научном центре им. академика А.Ф. Цыба, в университете НИЯУ 
МИФИ.
Автор глубоко признателен председателю Правления НО «Фонд 
поддержки и развития образования, творчества и культуры» 
Б аяхчян Елене Валерьевне за ее поддержку и помощь в организации издания учебника.

Введение

Неинфекционные заболевания, такие как рак и сердечно-сосудистые расстройства, убивают миллионы людей каждый год. 
Ежегодные людские потери заставляют ученых в различных 
странах мира искать эффективные решения, даже если ресурсы 
для диагностики и лечения этих состояний могут быть скудными 
или часто недоступными. Многие люди умирают от болезней, которые можно было бы вылечить с помощью более эффективных 
систем здравоохранения.
Для борьбы с социально значимыми заболеваниями, такими как 
онкологические, сердечно-сосудистые, неврологические, в России 
многие годы развивается медицинская радиология. В нашей стране 
функционирует специализированный орган — Федеральное медико-биологическое агентство (ФМБА России), занимающееся организацией высокотехнологичной медицинской помощи населению 
с использованием ядерных и радиационных технологий.
В 2016 г. было подписано Соглашение между Международным 
агентством по атомной энергии (МАГАТЭ), Государственной корпорацией «Росатом» (далее — ГК «Росатом») и ФМБА России 
о старте Программы действий по лечению рака [1].
Это одна из наиболее востребованных неэнергетических 
программ технического сотрудничества России с МАГАТЭ 
по охране здоровья населения. В разных странах программа осуществляется с 2004 г. и способствует усилению борьбы с онкологическими заболеваниями. Один из аспектов Соглашения — проведение в Российской Федерации на основе учебных программ 
МАГАТЭ учебных курсов для экспертов из России и европейских 
стран.
Результатом этого Соглашения стала организация отдельных 
образовательных курсов для медицинских физиков и лучевых терапевтов по учебным программам МАГАТЭ, проведенных в ФМБЦ 
им. А.И. Бурназяна в 2017–2019 гг.
За последние годы в этой сфере все более активно ФМБА 
России взаимодействует с ГК «Росатом». Так, 27 февраля 2020 г. 
руководители Федерального медико-биологического агентства 
и ГК «Росатом» подписали Соглашение, определяющее развитие 
сотрудничества между Агентством и ГК «Росатом» [2]. Состояние 
проблемы применения ядерных и радиационных технологий в здравоохранении России на 2010–2015 гг. оценивалось как неудовле