Население и ожидаемая продолжительность жизни людей во всем мире растут, что приводит к увеличению числа хронических и опасных для жизни заболеваний. Ожирение, малоподвижный образ жизни и недостаток физической активности еще больше ухудшили ситуацию, что привело к повышению важности медицинских технологий и лечения. Несмотря на невероятные достижения в области медицины за последние несколько десятилетий, растет потребность в профилактике, диагностике и лечении таких тяжелых заболеваний, как рак, сердечно-сосудистые заболевания и расстройства центральной нервной системы.
С момента открытия явления радиоактивности было признано, что радиация может играть роль в лечении различных заболеваний. Радиофармацевтические препараты — это тип радиоактивных лекарственных средств, которые вводятся внутрь и предназначены для использования при диагностике и лечении заболеваний. Радиофармпрепараты в настоящее время являются важной частью отрасли здравоохранения, поскольку они могут идентифицировать различные процессы заболевания намного раньше, чем другие диагностические тесты.
Значительно расширяется применение радиофармпрепаратов в областях кардиологии, неврологии, онкологии и других медицинских специальностях, таких как эндокринология, гастроэнтерология и нефрология, как для диагностических, так и для терапевтических целей. Радиофармацевтические препараты также стали неотъемлемой частью персонализированной медицины. Ожидается, что в ближайшие годы рынок терапевтических радиофармацевтических препаратов будет стремительно расти из-за растущего числа применений и повышенного спроса.
Растущее признание и использование сканирования в ядерной медицине способствовали росту радиофармацевтической промышленности. Инновационное технологическое оборудование, ведущее к ранней и точной диагностике, повышение осведомленности о радиофармпрепаратах среди врачей и пациентов и новые разрешения регулирующих органов на радиофармпрепараты — важные движущие силы для разработки радиофармпрепаратов.
Рост заболеваемости различными видами рака во всем мире считается основной движущей силой создания радиофармпрепаратов и терапевтических средств. В 1990 году около 19 миллионов человек в мире болели раком; эта цифра увеличилась более чем в два раза по состоянию на 2016 год, достигнув 42 миллионов во всем мире. Кроме того, рак груди был признан ведущим типом рака, поскольку в 2016 году у восьми миллионов человек был рак молочной железы. В том же году у 6,3 миллиона, 5,7 миллиона и 2,8 миллиона человек были рак толстой и прямой кишки, рак простаты и трахеи, опухоли бронхов и рак легких, соответственно. Рост числа случаев онкозаболеваний вызывает растущую потребность в радиофармпрепаратах и терапевтических средствах.
За последние 20 лет произошла волна инноваций в области лечения рака. К традиционным способам лечения онкозаболеваний — хирургии, химиотерапии и лучевой — добавились таргетная и иммунотерапия. Таргетная биотерапия помогает отключить определенные белки в онкоклетках, которые помогают им расти, делиться и распространяться, в то время как иммунотерапия стимулирует или подавляет иммунную систему организма, помогая бороться с раком.
Как таргетная, так и иммунотерапия оказались эффективным лечением рака, однако есть еще один новый подход, который онкологи начали активно использовать. Разработан новый класс лекарств, называемых радиофармацевтическими препаратами, которые направляют лучевую терапию непосредственно на онкоклетки. Радиофармацевтические препараты представляют собой список лекарственных средств, содержащих радиоактивные изотопы, и могут использоваться как при диагностике, так и в лечении рака за рубежом.
Хотя облучение используется для лечения рака давно, радиофармпрепараты появились относительно недавно. Целевая радиотерапия на клеточном уровне снижает риск как краткосрочных, так и долгосрочных побочных эффектов лечения с высокой эффективностью в уничтожении мельчайших злокачественных очагов по всему телу. Минимальные побочные эффекты и высокая терапевтическая эффективность — две основные причины, по которым фармацевтические компании создали радиофармпрепараты.
Учет состава и массы опухолей позволяет точно рассчитать дозы радиофармацевтической онкотерапии. Моделирование позволяет определить, как различные радионуклиды выделяют энергию в опухолях разной формы, размера и тканей. В то время как большинство форм лучевой терапии нацелены на отдельные опухоли с точно применяемыми дозами облучения, радиофармацевтическая онкотерапия используется для лечения широко распространенных видов рака путем введения меченного радионуклидом онкопрепарата.
Выбирая правильный радионуклид или связывая его с определенным лекарством, онкологи могут заставить радиоактивный агент избирательно накапливаться в опухолях. Это максимизирует дозу, воздействующую на злокачественные клетки, и минимизирует радиационную нагрузку в здоровых тканях. Самый точный способ рассчитать полученную дозу — смоделировать процесс с использованием модели переноса излучения и персонализированного цифрового фантома пациента. Поскольку этот метод требует опыта и вычислительных ресурсов, недоступных для российских больниц в Москве или Санкт Петербурге, но он успешно используется в израильской клинике.
Когда одна опухоль является одновременно источником и мишенью, ключом к вычислению доставленной дозы является определение поглощенной доли — доли энергии, испускаемой внутри опухоли, которая откладывается, не покидая области. Это дает дозу на распад радионуклида или «S-значение», которое варьируется в зависимости от типа испускаемой частицы, ее энергии и размера опухоли. Величина S также чувствительна к элементному составу опухоли, который до сих пор обычно моделировался как мягкая ткань. Моделируется облучение фотонами, электронами и альфа-частицами сферических и эллипсоидальных опухолей различных размеров и соотношений осей и составов от 100% мягких тканей до 100% костей.