Технологии радиоизотопной диагностики (МИФИ)

А.Болоздыня

Центр ядерной медицины

Новые задачи в области здоровьесбережения нации

Состояние здоровья населения страны является вопросом национальной безопасности («атомный проект №2»)

В США пятилетняя выживаемость обеспечивается у 64% онкологических больных, у 70% этих больных злокачественные опухоли были выявлены на самых ранних стадиях болезни, благодаря радиоизотопной диагностике.

В США диагностические радионуклидные исследования проводятся в среднем 40 больным на одну тысячу человек в год, в Японии – 25 пациентам, в Австрии – 19, в России – 7.

Вложение 1 доллара в национальную ядерную медицину и лучевую терапию США позволяют экономить от 1,5 до 2,5 долларов других расходов на здравоохранение

Ставится задача радикально изменить ситуацию

ОБРАЗОВАНИЕ

НИЯУ МИФИ

Московская площадка

Обнинскаяплощадка

ИАТЭ

Димитровградскаяплощадка

ДИТИ

Ядерная медицина

Фундаментальные исследования. Разработка технологий и

оборудования

Производство оборудования и

инжинирингЭксплуатация и сервис

Потребности России в специалистах на ближайшие 5 лет

Подготовка и переподготовка кадров в НИЯУ МИФИ

г. Обнинск г. Москва г. Димитровград

200 ПЭТ ЦЕНТРОВ, 400 УСКОРИТЕЛЕЙ

4 ФЕДЕРАЛЬНЫХ ЦЕНТРА МЕДИЦИНСКОЙ РАДИОЛОГИИ

До 100 исследователей в

год

До 200 специалистов по эксплуатации и

сервису в год

Переподготовка до 300 человек в год

7

МОСКВА ОБНИНСК ДИМИТРОВ ГРАД Всего

ФИЗИКА (Медицинская физика)

325 магистры

15 49 101

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ТЕХНОЛОГИИ(Радиационная безопасность)

15 30 45

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ТЕХНОЛОГИИ(Ускорители)

6 магистры 6

ХИМИЯ (Радиохимия)

15 25 40

ХИМИЯ (Фарм)

127 магистры

19

ИТОГО 58 49 104 211

Специалистов по ядерной медицине готовят по профилям:

Медицинская физикаРадиационная безопасность и экология окр. средыМедицинские ускорителиФармакологическая и радиофармакологическая химияРадиохимия

Главная проблема – отсутствие собственной материальной базы для практических занятий

Организация практики

На исследовательском реакторе ИРТ МИФИ разработан и

экспериментально исследован при лечении животных метод

нейтронно-захватной терапии онкологических заболеваний

Научные исследования в области ядерно-медицинских технологий

1) Московская площадка:

ФМБЦ им.Бурназяна (ФМБА)

РОНЦ им. Блохина (РАМН)

НИЦ «Курчатовский институт» (Росатом)

ФКЦ ДГОИ им.Рогачева (РАМН)

ЦКБ РАН

ОАО «Медицина»

2) Обнинская площадка: МРНЦ (ФМБА), ФЭИ (Росатом)

3) Димитровградская площадка: ФВЦМР (ФМБА) и НИИАР (Росатом)

4) Северская площадка : Северский биофизический научный центр, клиническая больница №81 (ФМБА)

5) Озёрская площадка : ФГУП ПО «Маяк» (Росатом)

Организация учебно-исследовательской и клинической практики в кооперации с внешними организациями

Задачи:

Радиоизотопная диагностика

Радиохимия

Молекулярная биофизика

Структура:

Заведующий кафедрой – д.ф.-м.н. Чувилин Д.Ю.

Зам. завкафедрой - к.ф.-м.н. Ушаков В.Л.

доцент Демин В.М.

Кафедра «Ядерной медицины» НИЯУ МИФИна базе НБИК центра НИЦ Курчатовский институт

(август 2012 года)

Сотрудничество между НИЯУ МИФИ и ФНКЦ Детской Гематологии Онкологии и Иммунологии

Программа планирования лучевой терапии XiO компании Elekta.

Инновационные технологии для радиоизотопной диагностики

ГАММА-ЛОКАТОР (Gamma Probe)

Оригинальная студенческая разработка –

Сцинтилляционный LaBr3:(Ce) гамма-пробник на базе кремниевых твердотельных фотоумножителей, изобретенных в НИЯУ МИФИ

• Диапазон энергий 60-662 кэВ• Время набора статистики 5 секунд с

использованием коллиматора диаметром 2мм

• Энергетическое разрешение (ист. Cs137(662кэВ), ER=8%; ист. Am241(60 кэВ), ER=28%).

Следующий вариант – на базе CZT

Новые детекторные технологии

При поддержке гранта правительства РФ по постановлению № 220 создается современная лаборатория экспериментальной ядерной физики и

разрабатывается нейтринный детектор нового поколения.

В основе разработки лежит эмиссионный метод регистрации, изобретенный в МИФИ 40 лет назад

1. Для независимого контроля выходной мощности промышленного реактора.

2. Для определения содержания плутония в активной зоне реактора.

3. Для мониторинга выгорания реакторного топлива.

4. Для диагностики критических ситуаций.5. Подвижный детектор или несколько

одновременно работающих детекторов, размещенных вокруг действующего реактора, обеспечат изотопную томографию его активной зоны.

6. Технология имеет высокий потенциал для разработки новых систем для радиоизотопной томографии

Высокоэффективный и компактный нейтринный детектор может использоваться для решения следующих практических задач

Прецизионная Позитронно-Эмиссионная Томография

Преимущества перед известными ПЭТ системами

1. Измерение «глубины» взаимодействия по толщине детектора.

2. Введение поправки на Комптоновское рассеяние.

3. Отличное 3-мерное пространственное разрешение.

4. Отличное временное разрешение.5. Отличное энергетическое разрешение

(4.0%FWHM 662 keV получено), что повышает контраст изображения.

6. Рекордно низкая стоимость материала для детекторов – ксенона, доступного в России.

7. Возможна революция в ядерной медицине – создание ПЭТ системы «на все тело».

8. Возможно создание уникальной прецизионной ПЭТ системы для мозга.

Shielding

60 cm

X-fiber Y-fiberarrays arrays

Al-Mylarelectrodes

Absorption Detector:MELC filled with 20 atm Xe

Scatter Detector

Compton Camera for SPECT

Комптоновская камера для ОФЭКТ

Cylindrical Compton Camera vrs Three-head SPECT system with 30cm ROR

Configuration System

Position

Resolution

, mm

Decoding

Penalty

System

Energy

Resolution,

% FWHM

@ 140 keV

Total

Detection

Efficiency,

%

Max.

Count

Rate,

MHz

Channels

of SD

Channels

of AD

Three-head SPECT 10-15 1 9 0.01 0.3 N/A 200

5mmSi SD/

/1.3cmNaI(Tl) AD

26 50 9 14 <1 30,000 800

5mmSi SD/

/1cmCZT AD

22 50 6 14 >100 30,000 20,000

5mmSi SD/

/20cm20barXe AD

10-20 50 2 14 10 30,000 1,000

10cm20barAr/

/20cm20barXe AD

10-20 10 2 4 10 300 1,000