4 курс / Лучевая диагностика / Физичеческие,_технич_и_некоторые_радиобиологические_и_мед_аспекты

Глубинное распределение дозы бета-излучения106Ru + 106Rh в полиэтилене (вплотную и на расстоянии 10 мм)

Вплотную

«Абсолютные измерения мощностей доз на поверхности и в тканеэквивалентной среде от источников с радиоактивными изотопами 85Kr, 90Sr+90Y, 106Ru+106Rh были выполнены в Институте Биофизики МЗ СССР. Эталонная погрешность мощностей дозы на поверхности составляла ±5%».

Так писал доктор Г. Шмидт (немецкий ученый) в своем сообщении на международном симпозиуме в 1973 г. […..]

360

Сигнальный экземпляр

361

Сигнальный экземпляр

363

Исследование радиационно - физических параметров ОА.

Дозиметрические исследования с фантомом головы человека В процессе лучевой терапии с помощью бета-аппликаторов, например,

при облучении злокачественных новообразований глаза, возникает необходимость в оценке доз на окружающие здоровые ткани от сопутствующих излучений – гамма- и рентгеновского.

Такая оценка проведена нами экспериментально для ОА с 106Ru+106Rh. В качестве имитатора ОА использовался источник типа ОДИБИ, выполненный в виде диска диаметром 25 мм, с До,β=131сГр/мин.

Схема эксперимента приведена на рис.6.1

Рис. 143. Схема эксперимента. 1-6 - детекторы, 7 - источник облучения Ru - 106 + Rh - 106.

Рис. 144. Глубинное распределение в ткани МПД бета-излучения от ОА с Ru-106 + Ro-106.

364

Сигнальный экземпляр

Источник располагался вплотную к переднему отделу одного из глаз фантома головы человека. Пленочные детекторы на основе LiF в виде дисков диаметром 5 мм и толщиной 10,5 мг/см2 собирались в стопку по 5 шт. Первая стопка детекторов располагалась на поверхности заднего отдела облучаемого глаза, в месте расположения глазного нерва; вторая – на поверхности переднего отдела на облучаемого глаза. Стопки детекторов также располагались в центре полушарий головного мозга, под черепной коробкой на глубине 10 мм; на задней стенкефантомамозжечка,соответственноналевойиправойполовине;атакже в области расположения щитовидной железы. Экспозиция облучения равнялась 46,5 часам. Результаты эксперимента представлены в таблице.

Результаты эксперимента с ОА 106Ru+106Rh

Как видно из таблицы, например, мощность дозы на поверхности заднего отдела облученного глаза от гамма- и рентгеновских излучений составляет 110 сГр/ч, что, в свою очередь, равняется 1,4·10-2% от дозы, создаваемой бета-излу- чением 106Ru+106Rh.

365

Глубинные распределения доз в тканеэквивалентном материале, созда-

ваемые бета-излучением офтальмоаппликаторов, изучались с помощью плёночных дозиметров. В эксперименте использовались детекторы, основанные на окрашивании пластиков под действием излучения. Плёнки изменяют свою оптическую плотность и цвет (с жёлтого на красный) и позволяют регистрироватьионизирующееизлучениевинтерваледоз 1,5•102Гр ̶ 310Гр.Информация хранится в течение трёх лет, считывание её путём использования спектрофотометра или микроденситометра может производиться многократно. Толщина плёночных дозиметров составляла 10 ̶ 180 мкм. Погрешность однократного измерения дозы не превышает 15%, а погрешность относительных измерений может быть уменьшена до 5% путём предварительного отбора плёнок. Пространственное разрешение одного поля при использовании этих дозиметров определятся толщиной плёнки и диаметром луча считывающего оптического прибора. В нашем случае при использовании микроденситометра фирмы Jouce диаметр луча составлял 0,16 мм. Плёночные дозиметры по своему составу близки к оргстеклу, поэтому их размещение в этом материале (который с неплохимприближениеммоделируетмягкуюбиологическуюткань)ненарушает гомогенность такой дозиметрической системы, т.е. не приводит к искажению прохождения в ней бетачастиц. В дальнейшем, переход от дозных полей в оргстекле к полям в мягкой биологической ткани осуществляется с учётом радиационного подобия этих материалов.

Измерения с плёночными дозиметрами проводились следующим образом. Фантом глаза был выполнен в виде шара из оргстекла, диаметром 28 мм, с цилиндрическим углублением диаметром 3 мм. В это углубление помещался набор плоских детситоров (того же диаметра) в виде стойки, прослоенный,

вслучае необходимости, тонкими кружками из оргстекла. Офтальмоаппликатор накладывался непосредственно на фантом. С целью сокращения времени облучения на больших глубинных применялись более толстые (до 180 мкм) нежели вблизи аппликатора (10-30 мкм), а, следовательно, более чувствительные плёнки. Экспозиции плёнок на больших глубинах составляли 3 + 5 суток. Изодозные кривые от офтальмоаппликаторов по центру его активной части имеют приблизительно сферическую форму. Учитывая относительно малый диаметр детекторов и характер дозного поля, можно было считать, что плёнки располагались примерно по изодозным поверхностям.

Сцелью проверки тонкости измерения эксперимент был выполнен также

внесколько иной геометрии. Плёнка располагалась между двумя полушариями другого фантома глаза из оргстекла перпендикулярно рабочей поверхности аппликатора. Измерение оптической плотности проэкспонированных плёнок проводилось в диапазоне длин волн около 530 мм, который был выбран с целью максимального выделения « полезного сигнала « над фоном. На рис. Приведена запись оптической плотности плёнок, расположенных перпендикулярно поверхности двух источников – офтальмраппликатора и такого же, но плоского по форме. На рис виден « эффект фокусировки «доз от аппликато-

366

Сигнальный экземпляр

ра сферической формы. Отметим, что оба варианта расположения детекторов дали согласие результатов в пределах погрешности эксперимента.

Кроме цветных плёночных дозиметров дозные поля офтальмоаппликаторов изучались также и с помощью термолюминесцентных детекторов на основе LiF […….]. Эти дозиметры представляют собой плёнку толщиной 35 мкм (4,2 мг/см2) и позволяют измерять дозы в диапазоне 1 ̶ 102 Гр с погрешностью не превышающей 15%. Плёночные дозиметры с LiF использовались в основном для оценки доз вблизи от поверхности офтальмоаппликаторов. И применялись согласно первому варианту расположения диаметров – в виде стопки кружков в углублении фантома глаза. Результаты измерений с помощью двух типов плёночных дозиметров – цветовых и термолюминесцентных, хорошо совпали между собой.

Термолюминесцентные детекторы вследствие их высокой чувствительности использовались также для оценки доз тормозного излучения офтальмоаппликаторов, возникающего при прохождении бета-частиц через корпус источник и ткан глаза. В этом случае применялись термолюминесцентные детекторы «ТЕЛДЕ» в виде таблеток диаметром 3 мм и толщиной 1,5 ̶ 2 мм. Так, например, было проведено измерение дозы тормозного излучения на хрусталик от ОА, расположенного с задней стороны глаза. При этом оказалось, что для различных типов ОА средняя по объёму хрусталика доза в (1,5 ̶ 4)х10 4 раз меньше дозы бета-излучения на поверхности источника.

Рис. 147. Дозное поле офтальмоаппликатора

367

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ, ТЕХНИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ РАЗРАБОТОК

§64. Гибкие рутениевые аппликаторы

Вотличие от общепринятой практики, мы предложили и реализовали системный путь создания средств формирования дозных полей на основе «модульныхисточников»илибазовыхматриц.Так,вчастности,модульныегибкие тонкие источники (матрицы) элементарной геометрии позволяют рационально моделироватьсложныеструктурыодно-,двух-итрехмерныхактивныхматриц для ЗТРИИ, а затем формировать с их помощью дозные поля самой различной конфигурации.

Вклинике нередки случаи, когда необходимо облучить относительно труднодоступные с точки зрения проведения к ним ионизирующего излучения известнымиметодамиучасткиповерхностителачеловекаилиорганы.Ктомуже некоторые органы и (или) очаги поражения имеют достаточно сложную конфигурацию. Достаточно упомянуть слуховой проход, евстахиеву трубу, расположенную глубоко в костях черепа и изогнутую по всей длине. Или участки глаза ближе к переносице и (или) виску, а также локации в заднем отделе глаза около зрительного нерва. В этих случаях требуются облучатели либо в виде тонкого гибкого внутриполостного аппликатора, или напрашивается треугольная форма аппликатора с определенным радиусом кривизны или сферический аппликатор с вырезом для нерва.

Кроме того, например, при облучении голени или пальца аппликатор желательно наложить на пораженный участок или обернуть вокруг фаланги. В этом случае аппликаторы можно выполнить в виде гибких тонких пластин различного размера.

Таким образом, многообразие геометрий ЗТИБИ обусловлено требованиями антропоморфности к источникам и физико-техническим условиям облучения.

Мы попытались многообразие форм и размеров источников свести пусть не

коптимальному на первом этапе, но к конечному числу отдельных элементарной геометрии базовых матриц, фиксирующих радионуклид.

Анализируя медицинские, технические требования отечественных специалистов и опыт зарубежных ученых в области создания ЗТИБИ пришли к выводу, что многообразие форм реальных источников можно свести к следующим: линия, круг, диск, плоскость, сферический сегмент, полый цилиндр.

В1987-88 гг. на кафедре рентгенологии с медицинской радиологией Воронежского государственного медицинского института им. Н.Н. Бурденко проводились лабораторные испытания нового типа бета-источников для контактной лучевой терапии с радионуклидами рутений-106+родий-106 на основе гибкого неорганическогоматериала.Этоттипбета-источниковдляконтактнойлучевой терапии разработан в Институте физ. химии АН СССР совместно с Инсти-

368

Сигнальный экземпляр

тутом Биофизики Минздрава СССР. В качестве гибкой основы бета-источни- ков использована стеклоткань определенного состава, в большом количестве выпускаемая отечественной промышленностью для применения в различных отрасляхнародногохозяйства.Путемнесложныххим.операцийматериалприобретает способность сорбировать различные нуклиды, представляющие ин- терессточкизренияиспользованиявмедицине.Длясорбциирутений-106+ро- дий-106 применялась стеклоткань, модифицированная неорганическими соединениями. На рисунке представлена зависимость сорбции рутения-106 от рН на некоторых неорганических сорбентах. Кривые сорбции рутения-106 на стеклоткани,модифицированнойсульфидоммеди(I),гидроксидаминикеля(3) и железа (4), проходят через экстремум. Уменьшение сорбции рутения после прохождения максимума с ростом рН можно объяснить изменением состояния рутения в растворе – его гидролизом, который сопровождается образованием многоядерных комплексов. Максимум сорбции приходится на слабокислую область рН 5+7.

Источник представляет собой гибкую пластину, состоящую из радиационной основы, защитного пакета и герметичной оболочки. Радиационная основа – стеклоткань, модифицированная труднорастворимыми соединениями, на которых сорбированы радионуклиды рутений-106+родий-106. Форма и линейные размеры основы зависят от назначения источника. Защитный пакет выполнен из алюминиевой фольги, герметичная оболочка – из полиэтиленовой пленки, края которой заварены по периметру источника.

Большое значение для безопасности эксплуатации источников имеет прочность фиксации радионуклида на материале основы. Испытания радиационной основы показали, что рутений-106 довольно прочно фиксирован на поверхности модифицированной стеклоткани. Десорбция рутения-106 водой за 17 месяцев составляет 0,2% радионуклида.

Мощность дозы бета-излучения на поверхности аппликатора измерялась с помощью сконструированной и построенной в Институте биофизики Минздрава СССР установки CКД-1 с набором тканеэквивалентных детекторов относительным методом, путем сличения показаний прибора от аппликаторов и от калиброванных источников с рутением-106. Калиброванный источник готовили по той же технологии, что и исследуемый. Аттестацию его проводили с помощью установки ЭК-2 – экстраполяционной ионизационной плоскопараллельной камеры. Эта установка позволяет измерять значение мощности дозы бета-излучения с погрешностью +-5% в широком энергетическом диапазоне. Отклонение мощности дозы изготовленных аппликаторов от номинала не превышало +-10%. Степень неравномерности распределения мощности дозы по поверхности определяется коэффициентом вариации ω, который для исследуемых аппликаторов с рутением-106 не превышал 4-6%. Измерения степени неравномерности распределения мощности дозы по поверхности аппликаторов проводилось на упомянутой выше установке CКД-1, которая позволяет сканировать практически всю поверхность источника.

369