Medicinos fizikė profesorė D. Adlienė: žmogaus gyvybė – neįkainojama

Fizikos ir medicinos sinergija – vienas iš svarbiausių faktorių, nulemiančių naujausių medicinos technologijų vystymo ir taikymo spindulinėje medicinoje pažangą.

Reklama

Apie medicinos technologijas ir medicinos fizikos ištakas Lietuvoje bei mokslo perspektyvas šioje srityje pasakoja KTU Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto profesorė, Fizikos katedros vedėja ir Medicinos fizikos studijų programos įkūrėja Lietuvoje dr. Diana Adlienė.

Profesore, pastarieji metai jums ypač dosnūs – metų pradžioje laimėjote Pasaulinės medicinos fizikų organizacijos (IOMP) aktyviausios 2024 m. Europos erdvės medicinos fizikės nominaciją, o liepos 6 d. buvote apdovanota Lietuvos didžiojo kunigaikščio Gedimino ordino medaliu už medicinos fizikos mokyklos vystymą, integruojant fizikos, medžiagų mokslo ir technologijų bei medicinos mokslus ir sprendžiant spindulinės medicinos iššūkius. Ką šie prestižiniai apdovanojimai reiškia jums?

Visi apdovanojimai yra svarbūs ir malonūs, bet nenorčiau sureikšminti, nes žmogų puošia ne medaliai, o darbai. Mano didžiausias pasiekimas – Lietuvoje sukurta XXI amžiaus medicinos fizikų mokykla, pradėjusi savo kelionę dar 2003 m.

Tuomet Kauno technologijos universitete (KTU), padedant kolegoms iš Lietuvos sveikatos mokslų universiteto, startavo magistrantūros studijų programa „Medicinos fizika“, kuri yra unikali ir sėkmingai vykdoma iki šiol, atitinka tarptautinių organizacijų, tokių kaip IOMP (Pasaulinė medicinos fizikų organizacija), EFOMP (Europos medicinos fizikų organizacijų federacija), IAEA (Tarptautinė atominės energetikos agentūra) reikalavimus, ir pritraukia studentus ne tik iš Lietuvos, bet ir iš visų pasaulio žemynų.

Medicinos fizikai – tai technikai ar sveikatos priežiūros specialistai? Ką konkrečiai jie veikia, kokia jų atsakomybė?

Priminsiu, kad medicinos fizikai yra tarpininkai tarp gydytojo ir fiziko, jie yra sveikatos priežiūros specialistai. Medicinos fizikai privalo turėti gydytojams reikalingų žinių ir suprasti bei taikyti fizikinius metodus pacientams gydyti.

Dirbdami medicinos įstaigose branduolinės medicinos, diagnostikos, spindulinės terapijos arba radiacinės saugos srityse jie yra atsakingi už saugų jonizuojančiosios spinduliuotės panaudojimą spindulinėse procedūrose, kurios taikomos onkologiniams pacientams gydyti ar diagnozuoti.

Tačiau bet kokia, net ir mažiausia apšvita, yra siejama su individo ląstelių pažaidomis, kurios gali inicijuoti antrinio vėžio atsiradimą. Taigi, svarbiausia medicinos fizikų užduotis – teisingai parinkti optimalias apšvitos dozes (dozė yra energija, sugerta vienetinėje taikinio masėje) ir parengti pacientų apšvitos planus, nukreipiant spindulį į probleminę sritį paciento kūne ir apsaugant spinduliuotei jautrius organus nuo nepagrįstos apšvitos.

2010 m. pavyko pasiekti, kad Lietuvos medicinos sektoriuje, kuriame naudojama jonizuojančioji spinduliuotė, ypač spindulinėje terapijoje, medicinos fizikais dirbo 50 % diplomuotų medicinos fizikų, ir 50 % kitų profesijų atstovų. Šiuo metu teisę dirbti medicinos fizikais turi tik asmenys, baigę KTU magistro studijų programą „Medicinos fizika“. Kodėl tai svarbu? Ogi todėl, kad susidūrę su onkologinėmis ligomis tikrai nenorėtume, kad spindulinės apšvitos procedūras planuotų ir vykdytų personalas, neturintis specialiųjų žinių ar gebėjimų.

Todėl gera žinoti, kad šiuo metu visuose Lietuvos spindulinės medicinos centruose dirba ir aktyviai dalyvauja moksliniuose tyrimuose mūsų absolventai, kurių indėlis į spindulinių technologijų taikymą onkologinėms ligoms gydyti yra ypatingai svarus. Atsižvelgus į tai, kad spindulinės procedūros kokybė priklauso nuo įrangos ir nuo ją valdančio žmogaus kvalifikacijos ir įvertinus tai, kad kiekvienas pacientas yra kitoks, su jam būdinga savita onkologinės ligos eiga, medicinos fiziko darbą prilyginčiau kūrybai ekstremaliomis sąlygomis.

Nors darbo rinka yra specifinė, kelianti darbuotojams papildomus reikalavimus, per tuos metus pavyko išlaikyti paslaugos-pasiūlos balansą, įvertinant, kad mūsų medicinos fizikai paprastai įsidarbina dar studijų metais. Tačiau griežtėjant sveikatos priežiūros sistemai keliamiems reikalavimas, šiemet stebime paradoksalią medicinos fizikų poreikio tendenciją – užklausų dėl galimų darbuotojų yra daugiau, negu turime studentų.

Gal galėtumėte pristatyti medicinos fizikos mokslinę veiklą – juk už ją ir buvote apdovanota.

Didžiuojuosi, kad per visus tuos metus pavyko išugdyti 10 mokslo daktarų, kurie sėkmingai tęsia mokslinius tyrimus, susijusius su medicinos fizika bei vykdo projektinę ir pedagoginę veiklą. Drįsčiau teigti, kad Lietuvos medicinos fizikų veikla ir pasiekimai moksle, ypač gelinės dozimetrijos, 3D spausdintų fantomų ir pagalbinių priemonių bei radioapsauginių konstrukcijų nuo įvairiarūšės spinduliuotės kūrimo srityse, yra gerai žinomi ne tik Europoje, bet ir visame pasaulyje.

Reikia pripažinti, kad ir spindulinės medicinos technologijos nestovi vietoje. Jei karjeros pradžioje didžiavomės, kad Lietuvoje yra spindulinės terapijos įrenginių-greitintuvų, tai dabar pacientams, sergantiems onkologinėmis ligomis, gydyti naudojami naujos kartos stereotaksinei radioterapijai pritaikyti linijiniai greitintuvai – „TrueBeam“ (Varian).

Vieną iš jų Nacionalinio vėžio instituto mokslininkai modifikavo, kad galėtų tirti sparčiai besivystančios „blykstės“ terapijos poveikį biologiniam audiniui, veikiamam itin didelės dozės galios >40 Gy/s spinduliuotės srautu; vienintelis Baltijos šalyse gama peilio įrenginys Kauno klinikose („Lexell“ Gamma knife „Icon“), leidžiantis sufokusuoti gama spindulių pluoštą į kelių milimetrų plotą, sukurdamas prielaidą gydyti ne tik smegenų auglius, bet ir kitas smegenų ligas, bei tik 2017 m. pasaulinei medikų bendruomenei pristatytas greitintuvas „Halcyon“, užtikrinantis veiksmingą vaizdais valdomos tūrinės moduliuoto intensyvumo spindulinės terapijos taikymą.

2024 m. vasarą Kauno klinikose pradėjęs veikti pirmas toks Rytų ir Centrinėje Europoje linijinis magnetinio rezonanso greitintuvas MRI-Linac „Elekta Unity“, leidžiantis tiksliau naikinti lokalius navikus minkštuosiuose audiniuose. Ši nauja technologija pradėta vystyti tik 2018 m. ir pasaulyje šiandien yra tik apie 100 tokių aparatų.

Vis drąsiau kalbama apie hadronų terapijos įrangos atėjimą. Sąrašą galima tęsti, bet nepamirškime, kad Kauno klinikose 2024 m. duris atvėrė unikalus Branduolinės medicinos tyrimų centras su ciklotrono infrastruktūra, kurio veikloje dalyvauja ir KTU kaip strateginis partneris. Visų šių struktūrų veikla neįsivaizduojama be medicinos fizikų mokslinio indėlio.

Sparčiai besivystančios spindulinės medicinos technologijos atneša ne tik daug naujovių bet ir iššūkių, o skeptikas dar pridurs, kad šios technologijos yra labai brangios, nes Gama peilio įdiegimas kainavo apie 7 mln. Eur, MRI-Linac – 6,9 mln. Eur, Branduolinės medicinos tyrimų centras su ciklotronu atsiėjo apie 19 mln. Eur, nepaisant argumento, kad didžioji dalis šių investicijų buvo gauta iš Europos Sąjungos.

Bet tai iš tiesų didžiulės investicijos?

Pakreipkim klausimą kitu kampu: o kiek kainuoja žmogaus gyvybė? Atsakymą žinome kiekvienas – ji yra neįkainojama, tačiau praktikoje egzistuoja tam tikri ekonominiai rodikliai, įvertinantys žmogaus gyvybei pavojų keliančias rizikas ir su jomis susijusius kaštus, ypač vertinant draudiminius įvykius.

Vienas iš tokių rodiklių, ir tikrai neabsoliutus, yra „Statistinė gyvenimo vertė (SGV)“, kuri apskaičiuojama įvertinus kaštų ir ekonominės naudos dėl sumažėjusio mirtingumo santykį pagrindinėse gyvenimo sferose, tokiose kaip sveikatos ir transporto sektoriuose, o pastaruoju metu ir rizikas, susijusias su aplinkos tarša ir klimato kaita.

Šiemet turėtų pasirodyti naujas Ekonominio bendradarbiavimo ir plėtros organizacijos (EBPO) dokumentas, pateikiantis naujausius duomenis apie SGV (https://www.oecd.org). Remiantis turimais duomenimis, vidutinė SGV Europoje yra 3,27 mln. Eur, Lietuvoje ~ 2,69 mln. Eur, JAV ~10 mln. Eur. Svarbų vaidmenį nustatant šį rodiklį vaidina gyventojų pajamos, amžius ir sveikatos būklė.

Žinoma, tai tik statistika, bet atsižvelgiant į tai, kad bendras metinis mirtingumas Lietuvoje yra 13–14 mirčių, tenkančių 1000 gyventojų, o onkologinės ligos „svariai“ prisideda prie šios statistikos, ir įvertinus, kad šių ligų gydymas ir prevencija jau 2022 m. padėjo išvengti dar 5,5 mirčių tenkančių 1000 gyventojų, tikėtina, kad naujų technologijų įdiegimas ženkliai prisidės prie išvengiamo mirtingumo statistikos gerinimo.

Vadovaujantis skaičių kalba, įrangos, ypač susijusios su ciklotrono infrastruktūra, įsigijimo kaštai nebeatrodo tokie nepamatuoti.

Kas yra ciklotronas ir kuo jis ypatingas?

Ciklotronas yra branduolinės medicinos įrenginys, kuriame bombarduojant tam tikros medžiagos taikinius protonais gaunama radioaktyvi medžiaga (radionuklidas), naudojama vaistų, įvedamų į paciento organizmą vykdant vieną iš pažangiausių – diagnostinį pacientų pozitronų emisijos tomografijos (PET/KT) ištyrimą, gamyboje.

Priminsiu, kad pozitronų emisijos tomografija ir kompiuterinė tomografija (PET/KT) – tai diagnostinis tyrimas, kai į organizmą įšvirkščiamas radioaktyvaus preparato. Šio preparato išspinduliuoti pozitronai (elektronų antidalelės), sąveikaudami su biologinių audinių atomais, emituoja gama fotonus, kurie keliauja per skenuojamą žmogaus kūną, o įrangos jutikliai fiksuoja ir vaizdina šių dalelių pasiskirstymą ir koncentraciją audiniuose – taip nustatant pokyčius juose.

Šiuo metu populiariausias radionuklidas naudojamas PET/KT tyrimuose yra ciklotrone gaminamas radioaktyvusis fluoras (18F), tačiau galima ir kitų trumpaamžių radionuklidų gamyba. Gauti radioaktyvūs preparatai plačiausiai naudojami onkologiniams susirgimams nustatyti bei kardiologijos ir neurologijos srityse. Beje, PET/KT tyrimas yra naudingas ir diagnozuojant endokrininius, infekcinius ir kitus susirgimus.

Bet PET/KT tyrimai Lietuvoje buvo atliekami ir anksčiau, tiesa? Kas pasikeis taikant naująsias technologijas?

Tiesa, šie tyrimai sėkmingai atliekami didžiuosiuose mūsų šalies miestuose. Tad naujasis branduolinės medicinos centras su ciklotronu prisidės prie radionuklidų transportavimo problemų sprendimo, leis atsisakyti brangaus importo, kurio kaštai ženkliai priklauso nuo preparatų kiekio nuostolio dėl jų natūralaus radioaktyvaus skilimo transportavimo metu.

Iki šiol artimiausia šalis, turinti ciklotrono infrastruktūrą, iš kurios buvo galima įsigyti tinkamų radioaktyvių vaistų, buvo Lenkija. Paskaičiuokime: PET/KT tyrimuose naudojamo 18F-FDG pusėjimo trukmė yra 110 minučių, tad per dvi valandas prarandame pusę radioaktyvaus preparato kiekio.

Gerai, jei transportavimas užtrunka neilgai, tačiau norint turėti diagnostikai reikiamą preparato kiekį, jo tenka užsakyti ir už tai sumokėti bent du kartus daugiau, – vadinasi, pusę vaisto kainos paleidžiame vėjais. O ką bekalbėti apie kitus PET/KT naudojamus radionuklidus: vaistų, pagamintų su radioaktyviąja anglimi (11C), pu­sė­ji­mo trukmė yra 20 min., o vaistų su ra­dio­aktyviuoju de­guo­nimi (15O) – vos 2 min.

Neturint ciklotrono infrastruktūros, šių vaistų panaudojimas iš viso nebuvo įmanomas. Importuojant radionuklidus,vieno PET/KT tyrimo kaina naudojant 18F-FDG (remiantis Sveikatos apsaugos ministerijos duomenimis) siekia per 1 tūkst. eurų, 80 proc. jos sudaro radiofarmacinio preparato kaina ir transportavimas į Lietuvą. Gaminant radiopreparatą Lietuvoje, Kauno klinikų Branduolinės medicinos centro vadovo prof. Donato Vajausko teigimu, „būtų galima sutaupyti 400–500 Eur ir ištirti didesnį kiekį pacientų, kuriems PET/KT tyrimas gali daryti reikšmingą įtaką gydymo taktikai ir sveikimo procesui“. Remiantis EUROSTat duomenimis, Lietuva pagal PET/LT tyrimų skaičių 100 tūkst. gyventojų nuo ES pirmaujančios Danijos atsilieka 14 kartų.

Ar branduolinės medicinos darbuotojai, tarp jų ir medicinos fizikai, negauna per didelių apšvitos dozių, dirbdami su šia įranga? Ar jų darbas saugus?

Branduolinėje, kaip ir visoje spindulinėje medicinoje, pagrindinis dėmesys skiriamas pacientų diagnostikai ir gydymui naudojant jonizuojančiąją spinduliuotę. Tačiau tikrai negalima pamiršti personalo, įskaitant medicinos fizikus, saugos reikalavimų. Kadangi branduolinės medicinos personalas dirba su atviraisiais spinduliuotės šaltiniais, šių specialistų bendra, o ypač rankų apšvita yra didžiausia, nors ir neviršija leistinų normų. Didžiausią rankų apšvitą gauna personalas, dirbantis prie ciklotrono įrenginio. Ir ne todėl, kad apsauga nuo spinduliuotės yra netinkama, o todėl, kad gaminant reikalingus radionuklidus, tenka keisti taikinius, kurie po apšvitos skleidžia liekamąją spinduliuotę.

Prie apšvitos prisideda ir taikinio mazgo komponentų aktyvacijos produktų skleidžiama spinduliuotė. Taigi, bendra apšvitos dozė gali svyruoti nuo 0,05 mSv iki 2 mSv (1Sv=1J/kg) vieno taikinio keitimo metu, jei taikiniai keičiami rankiniu būdu, ir nuo 0,01 mSv iki 0.2 mSv jei keitimas atliekamas nuotoliniu būdu. Skaičiai atrodo nedideli, lyginant su didžiausia nustatyta leistina lygiaverte doze galūnėms (500 mSv/metus), tačiau žinant, kad net mažiausia apšvitos dozė daro įtaką biologiniam objektui, dedamos pastangos šiai apšvitai sumažinti. Viena iš apšvitos mažinimo galimybių – specialiųjų radioapsauginių konstrukcijų panaudojimas taikinio mazgo spinduliuotei ekranuoti.

Dabar jūs vadovaujate mokslinio projekto tyrėjų komandai, kuri siekia sukurti, pagaminti ir išbandyti eksperimentines adaptyvias radioapsaugines konstrukcijas, skirtas apsaugai nuo mišrios neutronų ir fotonų spinduliuotės. Jos galės būti pritaikytos ir spinduliuotės ekranavimui ciklotrono taikinio mazgo aplinkoje. Anksčiau visų apsauginių konstrukcijų pagrindu būdavo švinas. O kokias medžiagas jūs naudosite kuriant šias konstrukcijas ir kuo šios konstrukcijos bus išskirtinės?

Švininės / dalinai švininės + betoninės konstrukcijos naudojamos iki šiol, tačiau jos yra sunkios ir „griozdiškos“, kas riboja jų funkcionalumą, kuris yra svarbus, jei kalbame apie ciklotrono taikinio mazgo apsaugas, nes taikinius tenka keisti gana dažnai. Lietuvos mokslų tarybos (LMT) remiamame projekte „Bešvinių adaptyvių modulinių radiacinės apsaugos konstrukcijų nuo mišrios didelės energijos spinduliuotės kūrimas branduolinėje medicinoje (ADAM)“, įgyvendiname idėją – polimerinių kompozitų, praturtintų metalais/ metalų oksidais, panaudojimas 3D spausdinimo technologijų pagalba formuojant netolygios paviršiaus konfigūracijos modulines adaptyvias konstrukcijas.

Atsižvelgiant į mišrios spinduliuotės, generuojamos taikinio aplinkoje ypatumus, apsauginė struktūra sudaroma „sumuštinio“ principu, kaitaliojant polimerinių kompozitų sluoksnius, efektyviai slopinančius neutroninę spinduliuotę ir sluoksnius, slopinančius fotoninę spinduliuotę.

Galimų polimerinių kompozitų su intarpais spinduliuotės sugertis modeliuojama naudojant programinius paketus FLUKA ir MCNP, kas leidžia parinkti medžiagas efektyviai radioapsauginei konstrukcijai. Parinktos sudėties medžiagų bandiniai gaminami naudojant 3D spausdinimo technologijas ir eksperimentiškai testuojami realiame mišrios spinduliuotės sraute. Galutiniame etape naudojant lyginamąją analizę, bus atrenkamos perspektyviausios medžiagos apsauginės konstrukcijos modulių gamybai.