4 курс / Лучевая диагностика / Физичеческие,_технич_и_некоторые_радиобиологические_и_мед_аспекты

Рис. 95. Глубинное распределение доз от офтальмоаппликатора с радионуклидами 90Sr + 90Y.

240

Сигнальный экземпляр

Ослабление бета-излучения фильтрами из материалов с Z=(6…92)

К современным ЗТИБИ предъявляются довольно жесткие медико-техни- ческие требования. Так, например, офтальмоаппликаторы для бета-терапии злокачественных новообразований в заднем отделе глаза должны быть не толще 1 (одного) мм, и при этом необходимо еще предохранять от переоблучения здоровые ткани (выбор материала и толщины подложки) и обеспечивать оптимальный выход бета-излучения из источника для создания требуемой мощности дозы (толщина выходного окна и активной матрицы).

Как правило, ЗТИБИ гетерогенны и конструкционные элементы создаются на основе разнообразных материалов: полимерные пленки, кремнеземные волокна, керамика, металлические пластины.

Материалвыбираетсяисходяизегозащитныххарактеристик,физико-хими- ческих, технологических свойств, а также функциональных значений изделия.

Возникает также задача оптимизации геометрии (размеров и форм) источников, напрямую связанная со свойствами материала.

Активную матрицу можно было изготовить также из смеси порошков никеля и цеолита.

Однако, расчетные методики не всегда обеспечивают требуемую точность. Например, как это в случае материалов с Z<50, либо когда предложенные расчетные методики применимы в ограниченном энергетическом диапазоне бе- та-излучения. Недостаточно и соответствующей справочной информации.

Всвязи с этим возникла необходимость дополнить соответствующие существующие методические приемы экспериментальными данными в виде графиков, позволяющих оперативно оценивать ослабление бета-излучения по МПД экранами из материалов с Z€(6-92) для бета-излучателей с Егр=(200-3500)КэВ.

Была выбрана барьерная геометрия в качестве базовой защиты, а, следовательно,иэксперимента:плоский,широкий,«толстый»источник;изатем«тонкий» плоский детектор.

Фильтры были выполнены из таких однородных или композиционных материалов как полиэтилен, стеклоткань, цеолит, титан, алюминий, железо, технеций, кадмий, вольфрам, свинец, уран, LiF, Mg2B4O7, рентгеновская пленка.

Вэксперименте использовались промышленные источники бета-излучения типа БИП, БИТ, БИР, БИЦ, а также ОДИБИ, ЗТРИИ и некоторые другие источ-

ники с радионуклидами 147Pm, 99Tc, 204Tl, 90Sr+90Y, 144Ce+144Pr, 106Ru+106Rh.

Диапазон граничных энергий бета-излучения – (200-3500)КэВ.

Вкачестве детектора использовалась воздушная ионизационная плоская камера глубиной 0,8 мм и диаметром собирающего электрода 10 мм. Толщина входного окна камеры составляла 1,7мг/см2.

Погрешность относительных измерений значений МПД <(3-7)% и зависит от Eβ и толщины фильтра.

Результатыпроведенныхизмеренийпредставленынарисунках3.1.1…..3.1.4. Что касается сравнительных характеристик ослабления бета-излучения по

241

МПД в рассматриваемой геометрии измерения, то можно заметить следующее. Если толщину фильтров выражать в массовых единицах (мг/см2), то во всем энергетическом диапазоне заметна большая эффективность в ослаблении тяжелыми элементами до ~(1,5-3) раз, нежели элементами с Z<22. При Егр=7566КэВ (204Tl) кривые сгруппировались в два пучка (Z<48) и (Z<22), хотя вверхнемпучкеможнонаблюдатьещеитонкую«структуру»-небольшоеуве- личение эффективности ослабления с ростом Z.

Рис. 96. Характер ослабления дозы бета-излучения «толстого» источника по глубине поглотителя из различных материалов

242

Сигнальный экземпляр

Рис. 97. Характер ослабления дозы бета-излучения «толстого» источника по глубине поглотителя из различных материалов.

Рис. 98. Характер ослабления дозы бета-излучения «толстого» источника по глубине поглотителя из различных материалов.

243

Рис. 99. Характер ослабления дозы бета-излучения «толстого» источника по глубине поглотителя из различных материалов.

Рис. 100. Кратность ослабления бета-излучения фильтрами из вольфрама.

244

Сигнальный экземпляр

Рис. 101. Кратность ослабления бета-излучения фильтрами из кадмия.

Во многих случаях удобно характеризовать ослабление бета-излучения последовательными значениями толщин фильтров dn, для которых МПД уменьшается в 2П раз (п=1,2,3...). Таким образом образуется семейство эмпирических кривых вида dn=fz(Eгp), связывающих значение dn и Егр для каждого Z. Естественно, форма кривых в определенной степени зависит от условий эксперимента.

Крометого,кривыетипаdn=/z(Eгp)могутбытьрекомендованыврядепрактическихслучаевидляидентификациитогоилииногорадионуклидавЗТРИИ.

Пример использования полученных данных: в качестве конструкционного материала для ОА с 106Ru+106Rh может быть рекомендовано серебро, близкий по Z элемент к кадмию. Если допустить, что МПД с тыльной стороны источника не должна превышать (1-2)% от ее значения на рабочей поверхности, то толщина основания активной матрицы должна быть не меньше d6=мм с учетом поправок на геометрию источника.

При необходимости экспериментальные результаты позволяют проследить связь между Егр и Z практически для любых значений n.

Во многих случаях удобно характеризовать ослабление бета-излучения последовательными значениями толщин фильтров dn, для которых МПД уменьшается в 2П раз (п=1,2,3...). Таким образом образуется семейство эмпирических кривых вида dn=fz(Eгp), связывающих значение dn и Егр для каждого Z.

245

Естественно, форма кривых в определенной степени зависит от условий эксперимента.

Крометого,кривыетипаdn=/z(Erp)могутбытьрекомендованыврядепрактическихслучаевидляидентификациитогоилииногорадионуклидавЗТРИИ.

На рис., 1.5 и 1.6 в качестве примера, приведены семейства кривых dn(n= 1-7) для плоских экранов из кадмия (Z=48; р=8650кг/м3) и вольфрама (Z=74;

р=19300кг/м3).

Пример использования полученных данных. В качестве конструкционного материала для О А с 106Ru+106Rh может быть рекомендовано серебро, близкий по Z элемент к кадмию. Если допустить, что МПД с тыльной стороны источника не должна превышать (1-2)% от ее значения на рабочей поверхности, то толщина основания активной матрицы должна быть не меньше d6=мм с учетом поправок на геометрию источника.

При необходимости экспериментальные результаты позволяют проследить связь между Егр и Z практически для любых значений n.

Примеры практического использования представленного графического метода оценки степени ослабления бета-излучения по МПД.

Офтальмоаппликатор с радионуклидом таллий-204 предполагалось изготовлять с активной матрицей из сплава таллия со свинцом, герметизированной в корпусах из титана или нержавеющей стали. Толщина основания корпуса 0,65 мм, выходного окна — (0,05...0,10)мм. (...). Основа из титана и железа поглощает бета-излучение полностью, а окна ослабляют в 3 и 8 раз соответственно, что и было учтено при выборе материала и оценке требуемой активности радионуклида для обеспечения нужной МПД.

Если же использовать туже подложку (0,65мм Fe) для рутенеевых аппликаторов, то К=10. Тогда при дозе, например, 200 Гр на опухоль, здоровые ткани получат 20Гр - и это уже вопрос к радиобиологам и медикам.

Герметизирующая крышка стронциевого аппликатора выбрана равной 0,15 мм Fe и следовательно К=2 и т.д.

Экспериментальное изучение характера ослабления мощности дозы фильтрами из стеклоткани

Ослабление мощности дозы бета-излучения от гибкого аппликатора с радионуклидами 90Sr+90Y фильтрами из стеклоткани изучалось с помощью установки ЭК-2. Радиационная основа источника толщиной 25,2 мг/см, на которую сорбционным путем был нанесен стронций-90 изготовлялась из той же стеклоткани, что и фильтры. Основа помещалась в пакет из алюминиевой фольги, толщиной 4,5+0,1 мг/см и герметичную оболочку из полиэтилена толщиной 9,4+0,2 мг/см. размеры источника – квадрат со стороной 50 мм. Фильтры из стеклоткани накладывались непосредственно на источник и образующаяся стопка приводилась в контакт с входным окном ионизационной камеры установки ЭК-2. Эксперимент проводился с двумя типами стеклоткани.

Стеклоткань первого типа толщиной 17,9 и 19,6 мг/см; второго типа ~25 и 29,7 мг/см. Материал стеклоткани отмечался не только толщиной, но и числом

246

Сигнальный экземпляр

переплетений нитей на единицу площади.

На рисунках представлены результаты измерений, проведенные с двумя типами ткани.

Как видно из рис. … ткань первого типа, у которой число переплетений нитей больше на единицу площади поглощает энергию бета-излучения в слое ~40 мг/см, ткань второго типа в слое ~48 мг/см.

247

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ

248

Сигнальный экземпляр

РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ДОЗИМЕТРИИ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ

1. Распределение поглощенной энергии от точечного источника бета-излучения в тканеэквивалентном материале.

249