Tappaja ja hengenpelastaja

Kun majuri Andrei Durnovtsev irrotti pommin 10 kilometrin korkeudessa Novaja Zemljan pohjoissaaren, Severnyin, yllä Barentsinmerellä, hän ja koneen muu miehistö tiesivät, että heillä oli 50 prosentin mahdollisuus selviytyä hengissä.

Vähän myöhemmin nousi sienipilvi 62 kilometrin korkeuteen, räjähdyksen valo loisti lähes tuhannen kilometrin päähän ja paineaalto kiersi maapallon monta kertaa.

Neuvostoliiton 30. lokakuuta 1961 testaama ”Tsar-bomba” eli tsaaripommi oli silloin suurin koskaan räjäytetty ydinpommi. Sen jälkeenkään suurempaa ydinlatausta ei ole testattu koeräjäytyksellä.

Durnovtsev miehineen selvisi juuri ja juuri hengissä. Vaikka heidän koneensa oli räjähdyshetkellä jo 40 kilometrin päässä pommista, paineaalto sai sen putoamaan lähes kilometrin.

He olivat silti niin kaukana, että räjähdyksen muutamassa sekunnissa synnyttämä tulipallo ei osunut heihin.

Vuonna 2011 vietnamilainen Do Quoc Hung sai kuulla sairastavansa parantumatonta keuhkosyöpää. Hän on yhä elossa ja saa kiittää siitä ydinpommia.

Samat aineet, jotka antavat ydinpommille tuhovoiman, antavat sädehoidolle kyvyn tuhota syövän.

VIDEO: Tuomiopäivän kellon aika on nyt 100 sekuntia vaille puolenyön

Ihmiskunta on nyt lähempänä itsensä tuhoamista kuin kertaakaan vuoden 1953 jälkeen, kun Neuvostoliitto koeräjäytti ensimmäisen vetypomminsa. Tätä mieltä on tutkijapaneeli, joka on kehittänyt niin sanotun tuomiopäivän kellon. Vuoden 2020 alussa osoittimet siirrettiin näyttämään aikaa 100 sekuntia ennen puoltayötä. Taustalla ovat etenkin ydinsodan vaara ja ilmastonmuutokset.

Pommi tuotti sädehoidon

Tsaaripommissa oli 50 megatonnin ydinlataus, eli se oli yli 3 000 kertaa niin voimakas kuin se pommi, joka tuhosi Hiroshiman kaupungin ja tappoi 135 000 ihmistä Japanissa 1945.

Tsaaripommin räjähdyksessä vapautui viiden miljoonan miljardin miljardin watin teho. Se vastaa hieman yli prosenttia Auringon energiantuotannosta.

Tsaaripommia suurempaa ydinasetta ei ole sen koommin rakennettu, sillä täydelliseen tuhoon ei tarvita sen suurempaa asetta.

Ydinpommit ovat ihmiskunnan pahimpia joukkotuhoaseita, mutta niiden kehittelyn sivutuotteena on syntynyt hyödyllisiä keksintöjä.

Samaa tekniikkaa käytetään myös energiantuotannossa ja ilmastontutkimuksessa. Suurimman hyödyn ihmiskunnalle ydinasetekniikka on kuitenkin tuonut sädehoidon muodossa.

Ilman toisen maailmansodan jälkeistä ydinasevarustelua radioaktiivisten aineiden tutkimus tuskin olisi yltänyt nykytasolleen.

Samoja harvinaisia aineita, jotka alun perin kehitettiin käytettäväksi joukkotuhoaseissa, keksittiin pian käyttää myös ihmishenkien pelastamiseen sairaanhoidossa.

Radioaktiivinen jodi paransi

Eräänä päivänä 1943 potilas ”BB” sai voimakkaan päänsäryn. Syyksi epäiltiin syöpää, sillä kaksikymmentä vuotta aikaisemmin häneltä oli poistettu kilpirauhanen syövän vuoksi.

Newyorkilaisen Montefiore-sairaalan lääkäri Sam Seidlin päätti yrittää aivan uudenlaista hoitokeinoa. Seidlin antoi potilaalle pienen annoksen radioaktiivista jodia.

Elimistössä jodi kertyy kilpirauhaseen, ja Seidlin arveli, että jodi paljastaisi myös kilpirauhassyövän mahdolliset muualle elimistöön levinneet etäpesäkkeet.

Säteilymittarilla Seidlin näki, että syöpä todellakin oli levinnyt. Etäpesäkkeet tuottivat hormonia, joka aiheutti potilaalle oireita. Radioaktiivinen jodi esti hormonituotannon.

Tästä Seidlin sai idean testata jodia syöpäkasvaimiin. Hän antoi potilaalle isomman annoksen radioaktiivista jodia, joka kulkeutui etäpesäkkeisiin ja tuhosi ne. BB:n kivut katosivat.

Seidlinin mullistava keksintö esiteltiin kuuluisassa artikkelissa 1946. Siitä sai alkunsa aivan uusi lääketieteen osa-alue, jonka kehittyminen oli sidoksissa ydinasetekniikkaan.

Ydinpommeissa käytetään hyvin herkästi muuttuvia radioaktiivisia aineita, joista joitakin esiintyy myös luonnossa pieninä määrinä, mutta useimpia niistä täytyy valmistaa ydinreaktoreissa tai hiukkaskiihdyttimissä.

Vuonna 1942 Tennesseessä Yhdysvalloissa sijaitsevassa salaisessa Oak Ridgen laboratoriossa rakennettiin X-10-reaktori, jossa valmistettiin plutonium-239-isotooppia ydinpommia varten.

Plutoniumin valmistukseen käytettiin uraani-238:aa, jota säteilytettiin neutroneilla. Kun tutkijat testasivat uraanin eri isotooppeja, kävi ilmi, että kun uraani-235:n atomi halkeaa reaktorissa, syntyy jodi-131-isotooppia.

Sodan jälkeen vuonna 1946 Yhdysvaltojen viranomaiset päättivät, että Oak Ridgen laboratorion pitää keskittyä pommien tehtailun asemesta lääketieteelliseen tutkimukseen.

Päätöksen seurauksena Sam Seidlinin testaamaa radioaktiivista jodin isotooppia voitiin alkaa tuottaa suuria määriä. Näin luotiin perusta syövän sädehoidolle.

Aluksi radioaktiivisia aineita käytettiin ennen muuta sairauksien diagnosointiin. Radioaktiiviset isotoopit sopivat siihen hyvin, koska ne voidaan kohdistaa juuri haluttuun elimistön osaan.

Diagnosointi radioaktiivisten isotooppien avulla tapahtuu niin, että isotoopit sekoitetaan aineisiin, jotka annetaan ruiskeena suoneen tai kudokseen tai otetaan suun tai hengityskaasun kautta.

Potilaan elimistössä ne sitten kulkeutuvat tiettyihin elimiin tai tietyn sairauden vaurioittamiin soluihin. Radioaktiiviset isotoopit lähettävät gammasäteilyä, jota kuvataan gammakameralla.

Sen kuvasta saadaan käsitys sairauden leviämisestä elimistössä.

Yleisin diagnosointiin käytetty radioaktiivinen isotooppi on teknetium-99m. Se sopii tähän tarkoitukseen erityisen hyvin, koska sen lähettämien gammasäteiden aallonpituus on suunnilleen sama kuin tavallisten röntgensäteiden.

Lisäksi isotooppi hajoaa vakaammaksi teknetium-99-isotoopiksi jo vuorokauden kuluessa, joten elimistön säteilykuormitus jää pieneksi.

Koboltti-60 leikkaa kuin veitsi

Ydinreaktorien avulla tuli mahdolliseksi tuottaa monia erilaisia radioaktiivisia aineita lääketieteelliseen käyttöön.

Yksi niistä on koboltin isotooppi koboltti-60. Sitä ei esiinny luonnossa, mutta sitä syntyy ydinreaktorissa, kun koboltti-59:ää pommitetaan neutroneilla.

Koboltti-60:n keksiminen johti uudenlaisen kirurgisen instrumentin kehittämiseen.

Niin sanottu gammaveitsi pelasti myös vietnamilaisen Do Quoc Hungin, jonka keuhkosyöpää oli aiemmin pidetty mahdottomana parantaa.

Gammaveitsi on laite, jossa useasta kobolttilähteestä kohdistetaan kapea gammasäteilykeila hoidettavalle alueelle. Säteilykeilat toimivat kuin äärimmäisen terävä veitsi.

Gammasäteily on lyhytaaltoista valoa, joka on kyllin voimakasta irrottamaan elektroneja syöpäsolujen atomeista.

Tällöin syntyy niin sanottuja vapaita radikaaleja eli atomeja, joilla on uloimmalla elektronikuorellaan pariton määrä elektroneja. Vapaat radikaalit reagoivat herkästi muiden atomien kanssa ja tuhoavat siten syöpäsoluja.

Gammaveistä kokeiltiin ensimmäisen kerran 1968. Siitä sai alkunsa radiokirurgiaksi kutsuttu hoitomuoto.

Sittemmin menetelmää on kehitetty, ja nykyään käytössä on niin sanottu pyörivä gammaveitsi, jossa säteilylähteet liikkuvat kehässä potilaan ympärillä niin, että säteilykeiloja voi tulla monesta suunnasta.

Näin menetelmä on tarkempi ja terveeseen kudokseen osuvan säteilyn määrä vähenee. Tällaisella gammaveitsellä leikattiin myös Do Quoc Hung.

1970- ja 1980-luvuilla radioaktiivisten aineiden valikoima laajeni entisestään.

Uudet kuvantamismenetelmät, tietokonetomografia, positroniemissiotomografia ja magneettikuvaus, jotka kaikki perustuvat radioaktiivisiin isotooppeihin, ovat mahdollistaneet entistä tarkemman syöpäsolujen kartoituksen. Samalla radiokirurgiasta on tullut tehokkaampaa.

Kiihdytin hoitaa syöpää

Teknisen kehityksen ansiosta hiukkaskiihdyttimet ovat yleistyneet sairaanhoidossa. Niiden avulla on mahdollista tuottaa suurienergiaista säteilyä, jolla voidaan tuhota syöpäsoluja entistäkin tehokkaammin.

Radiokirurgian uusin työkalu on niin sanottu microbeam-sädehoito. Siihen kohdistuu suuria odotuksia etenkin syöpähoidossa, koska se on huomattavasti tarkempi kuin aikaisemmat menetelmät.

Siinä tuotetaan röntgensäteilyä hiukkaskiihdyttimellä, jossa magneettikentät panevat hiukkaset liikkumaan ympyrärataa yhä nopeammin. Sitä mukaa kuin nopeus kasvaa myös hiukkasten tuottama säteily voimistuu.

Kiihdyttimen tuottama röntgensäde kohdistetaan kymmenen mikrometrin (1/100 000 metrin) paksuiseksi, joka vastaa noin kymmenesosaa ihmisen hiuksesta.

Kun näitä mikrosäteitä ammutaan syöpäsoluihin, ohut säde säästää terveitä soluja. Microbeam-säteilytyksellä voidaan ehkä käsitellä myös keskushermoston kasvaimia, joiden hoitaminen on ollut vaikeaa.

Ydinpommista tuli ase, jolla ihminen voi tuhota koko planeetan. Sen vanavedessä kuitenkin kehittyi tekniikka, jolla voidaan pelastaa ihmishenkiä.