Keď sa povie cyklotrón, väčšina ľudí, ktorí si fyziku pamätajú len zo strednej školy, len pokrčí ramenami. Možno im napadne, že to je niečo, čo sa týka cyklistiky -- asi štadión. Znalec však vie, že ide o zariadenie, bez ktorého sa moderná fyzika, ale aj čoraz viac iných odvetví vedy, medicíny a priemyslu nezaobíde. Niektoré mimovládne organizácie zas tvrdia, že je to nebezpečné rádioaktívne zariadenie, ktoré by rozhodne nemalo pracovať v bratislavskej Karlovej Vsi. Čo to teda je, ten cyklotrón? Naozaj sa ho treba báť? A potrebujeme ho vôbec?
Cyklotrón je špeciálny druh urýchľovača, čo je zariadenie, v ktorom sú elektricky nabité elementárne častice urýchľované až na rýchlosti blízke rýchlosti svetla, hovorí Prof. RNDr. Ján Ružička, DrSc., z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave. Existujú lineárne a kruhové urýchľovače. V lineárnych sú elektróny, protóny a ťažké ióny urýchľované v priamom smere. Ale na dosiahnutie veľmi vysokých energií by museli byť lineárne urýchľovače extrémne dlhé. Z tohto dôvodu sa budujú kruhové urýchľovače, napríklad cyklotróny. Častice sú v nich urýchľované v špirálových dráhach a následne nasmerované na terčík, ktorého materiál sa mení podľa požadovaného výsledku. Po dopade častice na terčík vznikajú rádionuklidy alebo dokonca nové prvky, ktorých bolo takto objavených už niekoľko desiatok. Prvé urýchľovače nabitých častí boli skonštruované už po prvej svetovej vojne. Cyklotrón uzrel svetlo sveta v 30. rokoch minulého storočia. Odvtedy veda, samozrejme, urobila obrovský krok vpred, a to do značnej miery aj vďaka cyklotrónom.
Možnosti urýchľovačov
Z roka na rok rastie počet možností využitia urýchľovačov (protónových, iónových i elektrónových), ich produktov a na nich nadväzujúcich zariadení. Pre občana je z nich asi najzaujímavejšie medicínske využitie cyklotrónu urýchľujúceho protóny alebo ióny. Cyklotrón dokáže produkovať napríklad krátko žijúce rádionuklidy, z ktorých sa vyrábajú zobrazovacie médiá pre nukleárnu medicínu -- rádiofarmaká. Čoraz častejšie sú protónové urýchľovače (aj cyklotróny) využívané pri liečbe nádorových ochorení. Veľký význam majú aj pre základný biomedicínsky výskum. Elektrónové urýchľovače sa používajú napríklad na rádioterapiu v onkológii, ale aj na sterilizáciu jednorazových materiálov pre zdravotníctvo ako ihly, injekčné striekačky či obväzový materiál a na mnohé iné účely. Pritom treba poznamenať, že v porovnaní s tradičnými sterilizačnými metódami sa dosahujú iba tretinové náklady.
Bez urýchľovačov sa už nezaobíde ani materiálový výskum. Prúd urýchlených častíc sa požíva na modifikáciu tradičných materiálov, ktoré tak často získajú úplne nové vlastnosti. V zahraničí sa elektrónové urýchľovače komerčne využívajú na sterilizáciu potravín, ožarovanie polymérov a pri vývoji a výrobe súčiastok pre mikroelektronický priemysel. Rastie tiež význam analýzy materiálov, čo je veľmi dôležité aj pri zisťovaní znečistenia životného prostredia, pitnej vody či potravín veľmi nízkymi koncentráciami nebezpečných látok. Ani genetické analýzy sa bez produktov urýchľovačov nezaobídu.
Základný výskum vo fyzike vysokých energií už bez urýchľovača nie je vôbec mysliteľný. Na veľkých urýchľovačoch s priemerom niekoľko kilometrov i na tých malých, ktoré sa zmestia do jednej miestnosti, sa skúma štruktúra elementárnych častíc. Jadrová energetika vkladá veľké nádeje do vývoja podkritických reaktorov i do výskumu možnosti transmutácie jadrového odpadu, čo je zatiaľ teoretická, ale predsa len možnosť, ako pomocou urýchľovača vyriešiť zneškodňovanie tohto druhu odpadu. Elektrónové urýchľovače slúžia už aj v domácnostiach. Zväzky urýchlených elektrónov sú napríklad v klasických monitoroch počítačov alebo tiež v obrazovkách televízorov. Priemyselne sa využívajú pri elektrónovej litografii a mikroskopii a pri zváraní elektrónovým lúčom a inde.
PET-centrum
Za skratkou PET sa skrývajú tri slová -- pozitrónová emisná tomografia. Podľa odborníkov je to jedna z najprogresívnejších metód nukleárnej medicíny používaná v oblasti diagnostiky. Pozitrónová znamená, že na zobrazenie pacienta a jeho orgánov sa využíva pozitrónové žiarenie nuklidov s krátkym polčasom rozpadu. Slovo emisia sa vo fyzike používa na označovanie vyžarovania. Tomografia znamená trojrozmerné (priestorové) zobrazovanie, t. j. pacient sa vyšetruje ako objem, na rozdiel od dvojrozmerného zobrazenia klasickej röntgenovej snímky. A priestorové zobrazenie je najvernejšie. Najrôznejšie druhy chorôb vrátane zápalov a nádorov dokáže odhaliť skôr a presnejšie než röntgen a ultrazvuk. Princíp je pomerne jednoduchý. Do tela sa injekciou aplikuje rádiofarmakum -- látka, napríklad roztok glukózy označenej rádionuklidom s veľmi krátkym polčasom rozpadu (niekoľko minút, nanajvýš hodín). Rádionuklidy sú produktom cyklotrónu a tento sa preto vždy musí nachádzať v dostatočnej blízkosti PET-centra.
Rádiofarmaká sa v tele samovoľne rozpadajú. Nádorové alebo inak postihnuté bunky absorbujú rádiofarmaká vo väčšej miere než bunky zdravé. Rádiofarmaká tak pôsobia podobne ako kontrastná látka. Špeciálne kamery potom dokážu omnoho presnejšie než čokoľvek iné poskytnúť informácie o tvare, funkčnosti alebo stave skúmaného orgánu. Táto metóda tak umožňuje odhaliť nádor alebo inú chorobu v štádiu, keď je ešte ostatnými diagnostickými metódami neodhaliteľná. Ako je známe, skoré odhalenie ochorenia radikálne zvyšuje šance pacienta nielen na prežitie, ale aj na úplné vyliečenie. Presné zobrazenie tvaru a polohy ochorenia umožňuje aj zvoliť optimálny spôsob liečby.
Cyklotrón však umožňuje aj liečbu mnohých ochorení. Je zdrojom lúča urýchlených častíc s vysokou energiou, ktorý ďalšie zariadenia umožňujú nasmerovať presne na postihnuté miesto, a to aj hlboko v tele. Teda na miesta, ktoré sú klasických chirurgickým zákrokom nedosiahnuteľné, napríklad preto, lebo by ohrozili život pacienta. Takéto ambulantné "operácie" trvajúce niekoľko minút je však možné robiť len tam, kde je cyklotrón. Spomínaný lúč nemožno transportovať ani skladovať.
Cyklotrón na Slovensku
Aj Slovensko bude mať čoskoro svoj cyklotrón. Vláda SR rozhodla, že Cyklotrónové centrum Slovenskej republiky (CC SR) sa vybuduje v areáli Slovenského metrologického ústavu (SMÚ) bratislavskej Karlovej Vsi. Jeho súčasťou budú dva cyklotróny, PET-centrum a niekoľko ďalších špecializovaných laboratórií. Jeden cyklotrón bude mať výkon 18 MeV a druhý 72 MeV. Celý projekt je z väčšej časti realizovaný z deblokácií ruského dlhu a grantu Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu (MAAE), ktorá takto pomohla vybudovať aj pražské PET-centrum. Prvá časť PET-centra už pracuje v Onkologickom ústave sv. Alžbety v Bratislave s obmedzeniami vyplývajúcimi z nutnosti dovážať rádiofarmaká zo zahraničia. Spustením cyklotrónu a skompletizovaním na neho nadväzujúceho PET-centra sa ušetrí za nákup rádiofarmák, zefektívni a zrýchli sa diagnostika a liečba onkologických a kardiovaskulárnych ochorení.
Okrem toho však CC SR bude aj školiacim, vedeckým a výskumným strediskom. Vytvoria sa tu podmienky na štúdium nielen slovenských, ale aj zahraničných odborníkov. Len v Bratislave sú dve katedry jadrovej fyziky, ktorých študenti sa môžu k takýmto zariadenia dostať iba v zahraničí, čo, samozrejme, Slovensko niečo stojí, hovorí profesor Ružička. Množstvo ústavov Slovenskej akadémie vied (SAV) zápasí s tým istým problémom. Kde realizovať výskum, keď na Slovensku chýbajú základné zariadenia? Predaj komerčne zaujímavých výsledkov výskumu zároveň umožní pokrývať časť nákladov na prevádzku CC SR a vzdelávacie aktivity. Realizátori projektu sa netaja ani s ambíciou exportovať časť nevyužitej produkcie rádiofarmák do okolitých krajín.
Výhrady obyvateľov
Ako pri každej podobnej stavbe, aj tu sa objavilo množstvo nesúhlasných názorov. Predovšetkým občania Karlovej Vsi, ale aj niekoľko mimovládnych ochranárskych organizácií spustilo petičnú akciu proti výstavbe CC SR a PET-centra v areáli SMÚ. Podľa petície sú "cyklotróny významnými zdrojmi škodlivého rádioaktívneho žiarenia". Preto sa obyvatelia Karlovej Vsi obávajú, že spustenie CC SR bude priamo ohrozovať ich zdravie. Navyše je podľa autorov petície "nemorálne prevážať ťažko chorých pacientov v bolestiach na vyšetrenie niekoľko kilometrov od miesta, kde ležia, len kvôli súkromným záujmom budovateľov cyklotrónov a PET-centra. Klinika nukleárnej medicíny patrí do objektu nemocnice, a nie do areálu SMÚ." Taktiež tvrdia, že "realizáciou navrhovaného zámeru by sa sústredilo až 80 % špecializovaných pracovísk z celkovej potreby pre SR iba na území mesta Bratislavy. Mnohí pacienti, najmä z východného Slovenska, by museli za vyšetrením cestovať na veľké vzdialenosti." V petícii sa tiež píše, že "realizácia zámeru znehodnotí najnovší objekt SMÚ, ktorý stál daňových poplatníkov 150 miliónov Sk, lebo sa nebude môcť naplno využívať. Navyše výstavba PET-centra v zdravotníckom zariadení mimo areál SMÚ by stála iba polovicu nákladov, ako je plánovaná výstavba v SMÚ."
Na poslednom verejnom strenutí v Karlovej Vsi, ktoré sa uskutočnilo 10. decembra 2001 predniesli občanom svoje pripomienky k "Správe o hodnotení vplyvu Cyklotrónového centra SR na životné prostredie" podľa zákona č. 127/1994 Z.z. -- známeho pod názvom EIA mimovládne organizácie Energia 2000, Greenpeace a Energia tretieho tisícročia. Z približne stovky prítomných občanov takmer polovica svojím podpisom vyjadrila súhlas s predloženými 17 zásadnými pripomienkami. Okrem nich zasielajú občianske organizácie na MŽP ďalších 171 podrobných pripomienok so žiadosťou o doplnenie údajov. Vzhľadom na množstvo nedostatkov v správe žiadajú MŽP správu neprijať, vrátiť ju predkladateľovi na zásadné prepracovanie a uskutočniť nové posúdenie vplyvu CC na životné prostredie podľa zákona. Jednou z hlavných požiadaviek je dopracovať a komplexne posúdiť aj ďalšie varianty projektu, okrem iných variant umiestniť CC mimo Bratislavy, alebo aj variant projekt vôbec nerealizovať. Dvojmesačné obdobie, počas ktorého občania a organizácie mohli podávať pripomienky k "Správe o hodnotení..." na MŽP, končí dnes. MŽP všetky pripomienky spracuje a na základe posúdenia vplyvov CC na životné prostredie vydá záverečné stanovisko. Potom naň bude prihliadať Okresný úrad Bratislava IV. pri rozhodovaní o stavebnom povolení pre CC.
Argumenty za a proti
Rádiofarmaká potrebné na vyšetrenie v PET sa na Slovensko musia dovážať zo zahraničia, pretože u nás zatiaľ nemáme cyklotrón. To je však vzhľadom na spomínanú krátku životnosť týchto materiálov veľmi neefektívne a predovšetkým príliš nákladné. V čase ustavičného nedostatku financií pre zdravotníctvo je zníženie nákladov potrebných na dovoz rádiofarmák zo zahraničia nevyhnutnosťou. Diskutabilné sú podľa odborníkov aj tvrdenia o veľkých vzdialenostiach, ktoré budú musieť pacienti prekonávať. V súčasnosti si môžu vybrať medzi cestou do cudziny a žiadnou liečbou.
Racionálne jadro má tvrdenie o koncentrácii zdravotníckych zariadení v Bratislave. Profesor Ružička však konštatuje, že v Bratislave možno využiť synergický efekt množstva vysokých škôl, výskumných ústavov, ich študentov a pracovníkov. A je tu aj Národný onkologický ústav, Onkologický ústav sv. Alžbety s celoslovenskou pôsobnosťou, Ústav kardiovaskulárnych chorôb a iné zdravotnícke zariadenia. Je jednoduchšie voziť pacientov z týchto ústavov do CC SR, ako väčšinu produkcie rádiofarmák transportovať do Bratislavy. CC SR umožňuje budovanie satelitných pracovísk využívajúcich vyrobené rádiofarmaká aj v iných mestách Slovenska. Prvou takouto "lastovičkou" bude pracovisko, ktorého vybudovanie bolo v rámci projektu CC SR už schválené vládou SR -- Pracovisko nukleárnej medicíny v Ústrednej vojenskej nemocnici Ružomberok. Bude zamerané najmä na diagnostiku a liečbu kardiovaskulárnych ochorení. Počíta sa s vytvorením ďalších detašovaných pracovísk CC SR na západnom (v Nitre a Piešťanoch), na strednom a východnom Slovensku.
Cyklotróny v budovanom centre majú v porovnaní so zahraničím len veľmi malé výkony. Budú umiestnené v zemi v kobke s betónovým tienením hrubým dva metre. Navyše sú to zariadenia, v ktorých nedochádza k štiepnej reťazovej reakcii ako v jadrových reaktoroch. Keď sa cyklotrón vypne prúd urýchľovaných častíc sa preruší presne tak, ako keď sa preruší prívod elektrického prúdu napríklad do žiarovky alebo televízora, povedal profesor Ružička. Časté röntgenové vyšetrenia sú pre človeka nebezpečnejšie než prípadné ožiarenie cyklotrónom. Pozoruhodné je aj to, že podľa petície je cyklotrón zdraviu nebezpečný, zároveň však patrí do nemocnice.
Tvrdenia o vyhodených 150 miliónoch a znehodnotení budovy SMÚ sú tiež otázne. Celý areál bol pôvodne projektovaný a z veľkej časti aj postavený pre potreby celého bývalého Československa, s jeho využitím sa počítalo aj v krajinách bývalej RVHP. Umiestnenie CC SR do areálu SMÚ tak možno naopak považovať za zmysluplné využitie už preinvestovaných prostriedkov. Rádionuklidy potrebné na výrobu rádiofarmák sa budú produkovať v množstve niekoľkých mikrogramov až miligramov. Obyvatelia sa takisto nemusia báť, že sa v Karlovej Vsi budú priemyselne vyrábať rôzne druhy materiálov, tvrdí profesor Ružička a zdôrazňuje, že CC SR bude hlavne vedecké, školiace a výskumné pracovisko slúžiace pre potreby celého Slovenska. To je ďalší dôvod, prečo sa rozhodlo o umiestnení CC SR v SMÚ. Slovensko zatiaľ nemá na to, aby malo zvlášť cyklotrón na vedecké a školské účely, napríklad na niektorej z univerzít a ešte aj PET-centrum špecializované na diagnostiku a terapiu v niektorej z nemocníc, aj keď je to vo vyspelých krajinách bežné. Faktom však zostáva, že odborníci ani po niekoľkých verejných diskusiách obyvateľov Karlovej Vsi a ochranárov nepresvedčili.
Ako je to v zahraničí
Koncom 90. rokov iba v 34 krajinách členských krajinách MAAE bolo v prevádzke (na výrobu rádiofarmák) viac než 200 cyklotrónov. Ich počet z roka na rok rastie, do prevádzky sa každoročne uvádza približne 12 nových cyklotrónov. Nemecko je krajinou, kde zaznamenali pravdepodobne najrýchlejší nárast počtu cyklotrónov. Kým v roku 1988 boli v NSR štyri PET-centrá s cyklotrónom a dva PET-satelity bez cyklotrónu, o desať rokov neskôr už fungovalo spolu 55 takýchto zariadení s 22 cyklotrónmi. V súčasnosti má NSR inštalovaných asi 80 PET, t. j. prevádzkuje takmer jednu PET-kameru na milión obyvateľov, čo je dnes odporúčaný priemer. Prevažná časť týchto PET-centier NSR sa nachádza v obývaných oblastiach, či dokonca priamo v nemocniciach. V Prahe je PET-centrum od roku 1999 umiestnené priamo v nemocnici na Homolce. Podobne je to vo Viedni, v Klagenfurte, Debrecíne, Ženeve, Kodani, Hannoveri, Heidelbergu, Kolíne, Julichu, Chicagu a inde. Čoraz viac, často aj neštátnych nemocníc cíti potrebu mať vlastný cyklotrón, neraz s niekoľkonásobne väčším výkonom, než sa buduje v Karlovej Vsi. Šetrí to prostriedky vynakladané na rádiofarmaká a nemocnici to umožňuje vykonávať čoraz širšiu paletu zákrokov -- napríklad terapiu. Tento trend však možno pozorovať aj v ostatných krajinách. V USA je dnes inštalovaných viac než 250 PET-kamier. Predpokladá sa, že tento počet sa v budúcom roku ešte zdvojnásobí. Počas nasledujúcich piatich rokov sa má počet PET-kamier vo svete strojnásobiť! Už dnes sa na týchto zariadeniach vyšetrí ročne (celosvetovo) asi 1 milión pacientov. Na Slovensku sa za uplynulý rok v Onkologickom ústave sv. Alžbety na PET-kamere dovezenej v rámci CC SR vyšetrilo prvých 405 pacientov. Po zahájení vlastnej výroby rádiofarmák v CC SR sa tento počet môže zvýšiť až štvornásobne.