Филипп Дубинин, НИЯУ МИФИ: «Совсем не просто увидеть, сколько нейтронов попало и куда»

05.11.2026
Источник: Атомная энергия 2.0


Лучевая терапия – одна из быстро развивающихся областей медицины, направленная прежде всего на лечение онкологических заболеваний. При этом, врачи сегодня нуждаются не только в новых источниках излучения, но и в аппаратуре, которая будет проводить мониторинг и контроль процесса облучения. Над разработкой одного из видов такой аппаратуры сегодня работают в лаборатории детекторов излучения для ядерной медицины НИЯУ МИФИ. Об этих разработках мы беседуем с руководителем лаборатории, старшим преподавателем кафедры физики элементарных частиц НИЯУ МИФИ Филиппом Дубининым.
– Филипп Андреевич, расскажите, пожалуйста, о вашей лаборатории?

– Наша лаборатория создавалась под задачи ядерной медицины, которые очень близко сопряжены с ядерной физикой и физикой частиц. Собственно говоря, ядерно-физические методы в медицине применяются очень широко, как для диагностики, так и для лечения. Кстати, наша кафедра не специализируется на тематике ядерной медицины, но мы, кроме прочего, специализируемся на детекторах. А именно такие детекторы применяются в ядерной медицине. И, мы понимали, что у нас есть возможность, а главное есть большой интерес попробовать создать систему, которая нашей стране представлена только зарубежными разработками.

– У вас уже был соответствующий отпыт?

– Всё начиналось с работы по теме позитрон-эмиссионного томографа для лабораторных животных. Это прибор, который используется для исследовательских работ, хотя, конечно, для лечения он тоже может использоваться. Главное – он используется для исследования кинетики радиофармпрепаратов в организме животных. Он должен соответствовать определенным требованиям, и мы понимали, что можем что-то сделать в этом направлении. В результате совместно с коллегами из Курчатовского института нами был создан прототип томографа, который мы могли запускать и получать на нём изображения. Этот прибор восстанавливал положение источника излучения внутри области обзора.

– Практический выход у этой работы был?

– К сожалению, дальше эта разработка не пошла, потому что у нас нет имени, а в продвижение такой разработки нужно инвестировать огромные деньги. Сходу мы запрос на это найти не смогли. Точнее, запрос был, но финансирование найти не смогли. Но есть ещё одна область, и весьма интересная, которая сейчас получает второе дыхание — это бор-нейтрон-захватная терапия. Это метод уже не диагностики, а именно лечения онкологических заболеваний. Сама идея существует уже довольно давно, ей, по-моему, больше полувека уже, но её до сих пор не смогли осуществить по-настоящему.

– Почему?

– Потому что есть большое количество ограничений, в частности есть ограничение на источники излучения. Нужен хорошо коллимированный пучок нейтронов, то есть упорядоченный пучок, где лучи идут параллельно друг другу. А также нужны различные методы для мониторинга этого пучка, мониторинга процесса облучения и оценки результата. При этом сама терапия очень прицельная. Она активно уничтожает клетки опухоли, а воздействие на здоровые ткани оказывается сравнительно меньшим, чем в других вариантах терапии. Таким образом, идея такой терапии была очень интересной, но практически к ней очень долго не могли подступиться, но вот в последние годы стал наблюдаться прогресс, научились делать хорошо коллимированные и очень точно по энергии выстроенные пучки нейтронов. В частности, в конце этого года в Онкологическом центре имени Н.Н. Блохина, должны завершиться пускноналадочные работы с источником нейтронов, который им устанавливают коллеги из новосибирского Института ядерной физики имени Г. И. Будкера. В этом институте тоже есть такой ускоритель. Вообще сейчас по всему миру появляются такие ускорители, то есть появляется инфраструктура для бор-нейтрон-захватной терапии.

– То есть проблема решена?

– Мы поговорили с коллегами из Онкоцентра имени Блохина и они нам сказали, что это всё хорошо, но им очень бы хотелось иметь систему прямой визуализации процесса облучения. Потому что, грубо говоря, совсем не просто увидеть, сколько нейтронов попало и куда. Главное – куда, это очень важно. А эта задача весьма непростая, потому что она что с одной стороны детектор должен визуализировать результаты облучения, но с другой стороны сам он должен быть радиационно-стойкий, и кроме того он должен от значительного нейтронного и гамма-фона отделять то излучение, которое является сигнальным, то есть полезным.

– Медицинский смысл такой системы визуализации в чем?

– Когда вы облучаете пациента, вы в любом случае наносите вред. Но плюс здесь в том, что при этом уничтожается опухоль. А потом необходимо назначать терапию сообразно тому, насколько серьёзные повреждения были нанесены здоровой ткани. И вот это как раз очень важно для врача — понимать, какой был вред нанесён, чтобы грамотно назначить поддерживающую терапию. В бор-захватной терапии мы имеем дело с тепловыми нейтронами,. Они проникают в тело практически беспрепятственно, но дальше натыкаются на препарат бора и захватываются препаратом, в результате они уничтожают клетку, в которой этот препарат находился. Эта клетка — клетка опухоли. Но дело в том, что захватываться они могут не только на таких клетках, где есть препарат, они могут, хотя и с гораздо меньшей вероятностью, быть захвачены здоровыми тканями. Все эти компоненты нужно учесть. На это и нацелена данная система.

– Что уже сделано в вашей лаборатории в этом направлении?

– Сейчас у нас есть приблизительное понимание, как такую систему сделать. То, что сейчас предлагается в большинстве случаев – это просто измерение общей дозы облучения без визуализации. Но мы как раз благодаря опыту работы с прототипом позитронно-эмиссионного томографа примерно понимаем, как сделать визуализацию. И сейчас мы собираемся подавать заявку на получение финансирования в рамках программы «Приоритет 2030».

– Как предположительно должна быть устроена эта система?

– Это система сцинтилляционных детекторов (сцинтилляционный детектор – прибор для регистрации ионизирующих излучений, принцип работы которого основан на регистрации световых вспышек, возникающих при прохождении излучения через специальное вещество — сцинтиллятор – К.Ф.). То есть система детекторов, основанных на кристаллической прозрачной структуре, в этой структуре излучение теряя энергию, порождает световую вспышку. Эта вспышка регистрируется очень чувствительными фотоприёмниками, кремниевыми фотоумножителями. Причём кремниевые фотоумножители расположены в виде матрицы, благодаря чему мы можем восстановить координаты, в каком месте произошло это взаимодействие. А дальше за счёт того, что вся эта система коллимирована, и мы знаем, что гамма-излучение может приходить только спереди детектора, то мы можем определить, откуда это излучения пришло и таким образом построить трёхмерную картину. Поскольку таких детекторов будет стоять несколько, и они должны восстанавливать как раз трёхмерную картину облучения.

– А как они будут располагаться относительно тела пациента?

– По кольцу, то есть вокруг тела.

– И, соответственно, должен быть какой-то ещё компьютер, который реконструирует данные с детекторов?

– Даже не просто компьютер, а целый сервер, скорее всего.

– Так что вам ещё предстоит создать софт для этой системы?

– Это ещё всё предстоит в будущем, а пока мы апробируем нашу идею по поводу того, как мы будем подавлять фоны. Идея в процессе апробации, мы готовимся к выступлению на конференции. На удалось показать, что с некоторой пока не очень высокой точностью, мы их подавляем, и есть понимание, как эту точность улучшить. Сейчас у нас происходит обкатка методики. Перспективы, на мой взгляд, вполне хорошие. После чего, мы будем приступать уже к опытно-конструкторским работам.