В новосибирском аэропорту Толмачево каждый пассажир перед посадкой в самолет вместо обычного контроля может пройти удобный и быстрый досмотр с помощью установки “Сибскан” (на снимке), разработанной в Институте ядерной физики (ИЯФ) СО РАН. И мало кто догадывается, что микродозовые сканирующие системы являются новым словом не только в обеспечении безопасности, но и в медицине, практически сводя к нулю вредное воздействие рентгеновского излучения. О том, как почти полвека назад родилась идея создания таких систем, “Поиску” рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор технических наук, профессор Семен БАРУ:
— В 1966 году я был приглашен на работу в ИЯФ и более 20 лет занимался физикой высоких энергий — разрабатывал системы сбора данных практически на всех институтских накопителях. Когда начались эксперименты с использованием синхротронного излучения, мы делали аппаратуру — цифровые детекторы рентгена разных типов — для исследовательских групп. Тогда-то я и заинтересовался прикладными исследованиями, а именно применением подобных детекторов в медицине. Даже сегодня рентгенография обеспечивает медикам львиную долю диагностической информации. Хорошо изучен и механизм действия рентгеновского излучения, и приносимый им вред: излучение ионизирующее, отрицать его радиационное воздействие на человека, к сожалению, невозможно. Для замены рентгена были разработаны другие методы обследования — УЗИ, ЯМР-томография, эндоскопия — но серьезно потеснить позиции рентгена не удалось. Однако никому не приходило в голову, что можно радикально уменьшить вредное воздействие рентгеновских лучей, сохранив их полезные свойства. Нобелевский лауреат Жорж Шарпак, разработавший детекторы частиц, в частности, многопроволочную пропорциональную камеру, предсказывал этим устройствам большое будущее в медицине. К сожалению, разработкой рентгенографических установок на основе таких детекторов во всем мире занималась практически только наша группа, за что французский физик нас очень ценил. В середине 1990-х такая установка была введена в эксплуатацию в одном из детских госпиталей Парижа. В этой работе активно участвовал мой учитель и наставник, ныне, увы, покойный, Алексей Георгиевич Хабахпашев.
Есть два типа применения рентгена: мгновенный выстрел пучком излучения с регистрацией квантов двумерным детектором и сканирующий принцип, когда строчки изображения регистрируются линейным детектором и складываются в “страницу книги”. Сканирование занимает больше времени — несколько секунд — но позволяет свести дозу облучения, получаемую человеком при обследовании, до минимума, сопоставимого с суточным природным радиационным фоном.
Первый микродозовый рентгеновский аппарат был сделан в нашем институте в 1984 году и поставлен в московский Центр охраны здоровья матери и ребенка. Профессор А.Волобуев провел с помощью этого сканера масштабное обследование беременных женщин с риском осложненных родов. Рентген был сделан тысячам пациенток, сканировались положение плода и родовые пути, что позволяло врачам принять взвешенное решение о необходимости кесарева сечения. За годы эксплуатации аппарата частоту этих операций удалось снизить в несколько раз. Как ни странно, подобный опыт не был тиражирован: рентгенография в перинатальных центрах до сих пор не используется, хотя ее отсутствие увеличивает риски распространения инфекционных заболеваний, например, туберкулеза. Мое выступление несколько лет назад на Всероссийской конференции акушеров и гинекологов в Академгородке вызвало большой интерес. После этого мы попытались поставить подобный аппарат в одной из новосибирских клиник, даже нашли инвесторов, но, увы, увязли в бюрократических препонах. Пока еще есть возможность повторить уникальный московский опыт конца 1980-х, я надеюсь на поддержку Минздрава.
Более счастливая судьба оказалась у микродозовых установок для рентгеновской флюорографии: за их производство в середине 1990-х годов взялся орловский завод “Научприбор”, выпустив в итоге почти 90% из 400 работающих в России флюорографов. Потом подключились Бердский электромеханический завод (БЭМЗ) и комбинат “Электрохимприбор”, изготовившие свои модели аппаратов. Лицензии на право производства наших флюорогрофов были приобретены фирмами Японии, Кореи и Китая.
Работа по созданию новых рентгенографических аппаратов для медицины продолжается. В последние годы была создана горизонтальная установка “Травма”, которая позволяет обследовать лежащего без сознания человека с головы до пят, с применением при необходимости “рентгеновской лупы” для тщательного изучения имеющихся повреждений. Такая установка пригодится и в полевых госпиталях, и в бригадах МЧС, чтобы сразу поставить правильный диагноз пострадавшим во время военных действий или при природных и техногенных катастрофах. Установкой заинтересовался БЭМЗ, он готов начать производство, но для этого необходим государственный заказ.
Сейчас мы делаем детектор прямого счета квантов абсолютно нового типа для диагностики остеопороза — уже получено авторское свидетельство.
Что же касается систем безопасности, наш путь к их производству был интересным и извилистым — через Японию. В 2002 году флюорограф, произведенный в Орле, купила японская фирма Kawasaki, чтобы провести ряд экспериментов и исследовать области возможного применения. Японцы и предложили использовать микродозовую рентгенографию для досмотра авиапассажиров. По их заказу мы сделали такую систему, доза облучения равнялась дозе, получаемой авиапассажиром за несколько минут полета. При досмотре большой массы здоровых людей свести облучение к минимуму чрезвычайно важно, поскольку в противном случае риск возникновения онкологии был бы вполне реален. В 2003 году наша система была собрана и протестирована в Японии, но применение ей не нашли в силу отсутствия в этой стране террористических угроз. В России первую установку “Сибскан” изготовили на том же орловском заводе в 2004 году. Тогда же ее поставили в аэропорт Домодедово, где она успешно прослужила несколько лет. Но потом мы столкнулись, во-первых, с радиофобией, а во-вторых, с коррупцией — наша система была заменена дорогостоящими американскими аппаратами заметно худшего качества. Три наших установки сейчас работают в новосибирском аэропорту. Служба безопасности довольна, а для нас Толмачево — прекрасный испытательный полигон: много лет мы обслуживаем установки и набираем данные по их использованию. Стоит подчеркнуть, что “Сибскан” позволяет свести к минимуму террористическую угрозу, — оператор обнаружит и керамический нож, и современную пластиковую бомбу с электронным взрывателем. Можно контролировать входы и в метро (в новосибирском метрополитене стоят семь наших установок, правда, старого образца — на модернизацию пока нет средств), и на стадионы. Две наших системы установлены на стадионе “Кубань” в Краснодаре. Всего сегодня в России работают примерно сто систем, подавляющее большинство сделано в Орле.
Еще одно из важнейших применений “Сибскана” — борьба с наркотрафиком. К сожалению, Россия сегодня занимает одно из ведущих мест в мире по употреблению героина. Наша установка позволяет увидеть при досмотре проглоченные наркокурьером контейнеры с наркотиком. Наркокурьеры, как правило, летают самолетами, и установки, стоящие в зале прилета иркутского или новосибирского аэропортов, помогают выборочно контролировать подозрительных гостей. Но установить наши системы по всей России, к сожалению, не получилось. В этом плане нас традиционно опередил Китай: купив у института лицензию, власти Пекина успешно наладили выпуск и эксплуатацию сканирующих систем для досмотра, и, в частности, благодаря этому значительно снизило наркотрафик. У меня есть и благодарственные письма, и награда от китайских властей.
Сейчас в мире системы досмотра аналогичного принципа действия уже выпускает несколько фирм, но наши установки, на мой взгляд, самые лучшие. В 2014 году мы выиграли конкурс по программе ФНИ Президиума РАН “Фундаментальные основы прорывных технологий двойного назначения в интересах национальной безопасности” на создание установки, в которой будут применены все разработанные в институте новейшие принципы и устройства, включая детектор прямого счета квантов, не имеющий аналогов в мире. Он позволит радикально улучшить качество изображения. Еще один конкурс по этой же тематике выигран на 2018 год.
У нас большие планы по развитию систем и для медицины, и для безопасности. Года два назад родилась интересная мысль: оптимизировать поле облучения человека при рентгенографии. Дело в том, что рентгеновская прозрачность разных частей тела очень отличается: так, например, для качественного снимка грудной клетки требуется доза в десятки раз меньше, чем для снимка поясницы. Словом, дозу можно варьировать в зависимости от места обследования. Такая работа нигде раньше не делалась, я уже подал заявку на патент. Еще появился план создать универсальный рентгеновский аппарат, которым можно делать медицинские снимки как сканирующие, так и обычного типа. Продумана конструкция универсальной досмотровой системы, с помощью которой можно будет обследовать не только людей, но и их ручную кладь. Подана заявка на патент.
Ольга КОЛЕСОВА
Фото из архива С.Е.Бару
Нет комментариев