Физические, технические, некоторые радиобиологические и медицинские аспекты контактной лучевой терапии_Монография_Тимофеев_Л.В

ПИСЬМО РЕДАКТОРУ

О применимости возрастного приближения и “одногрупповой” теории переноса в бета-дозиметрии

Основное содержание “Письма редактору” О’ Брайена /I/, написанного в связи с нашей статьёй /2/, сводится к следующему:

I) Публикуя результаты своих исследований по дозиметрии, авторы /2/ утверждают, что пока ещё отсутствуют методы расчёты β-доз в интересующем их случае тонкого источника излучения, лежащего на границе двух сред. В действительности имеются по крайней мере две публикации в которых диффузионная теория в возрастном приближении /3/ и “одногрупповая” теория переноса /4/ были успешно применены для расчёта β-доз в гетерогенных средах.

II) Хотя геометрические условия задач, решенных в работах /3,4/ и отличаются от рассмотренных авторами /2/, методы, предложенные в /3/ и /4/, являются довольно общими, и, в принципе, вполне возможно применение их для случая плоского тонкого источника и полупространства.

Из сказанного по-видимому напрашивается вывод о том, что не было особой необходимости в проведении исследований по дозиметрии электронов, описанных в /2/.

Прежде, чем рассматривать затронутые вопросы по существу, необходимо внести три уточнения. Во-первых, мы в работе /2/ интересовались только случаем тонкого источника на границе тканеэквивалентной полубесконечной среды. Во-вторых, наше утверждение об отсутствии в литературе методов расчёта β-доз для интересующего нас случая относилось только к корректным методам расчёта (см. /2/, стр. 489). В-третьих, работа /3/ не опубликована. Она недоступна читателям, и на неё нельзя ссылаться как на публикацию.

Необходимые условия применимости диффузионной теории возраста для электронов рассмотрены в работах /5/ и /6/ и могут быть сформулированы так: 1) электроны уже прошли достаточно большой путь S в среде после эмиссии: S>> λ, где λ- средний транспортный свободный пробег, 2) электроны ещё не приблизилось к концу пробега, и удаление их от плоскости эмиссии (в случае плоского источника) меньше соответствующей средней величины; в обозначениях теории возраста это записывается как x< , где τ- возраст, 3) длина транспортного пробега не слишком сильно меняется с ростом S: <<1.

Известно, что величина отношения λ/R, где R – полный пробег, быстро растёт с уменьшением атомного номера Z рассеивающего материала. Для Pb иAu эта величина составляет несколько процентов, дляAI – уже около 0,5 – 0,7, а для Z~ 7-8 приближается к 0,9-1,2. Таким образом, в случае легкоатомных (в частности ̶ тка- неэквивалентных)материаловиз-заусловий1)и2)вообщеотсутствует пространственнаяобласть,вкоторойбылобы строгоприменимовозрастноеприближение. Условие3)являетсядополнительнымограничениемвэтомсмысле,ибо, какпоказано в/6/, оно на практикесводитсяктребованиюZ > 30. Из сказанного очевидно,

290

Сигнальный экземпляр

чтоосновываясьнарезультатахопубликованныхработ,мынемоглииспользовать теорию возраста для корректного решения поставленной задачирасчёта доз от тонокого источника электронов в полубесконечной тканеэквивалентной среде. Заметим,чтоприведённаяоценкаприменимостивозрастногоприближенияблизкак даннойЛ.В.Спенсером/7/ вегозамечанииотом,что“врядлиимеетсякакая-либо стадия проникновения (электронов), в отношении которой можно предполагать наличие разумного описания с помощью диффузионной теории возраста”.

Рассмотримтеперьвозможностьприменения“одногрупповой”теориипереноса /4/ для корректной оценки распределения поглощённой энергии от электронов или β-частиц в широком диапазоне расстояний r от источника. Обсуждаемая тео-

рияосновананаследующихдопущениях:1)cеченияпоглощения(αа)ирасстояния
(αS) в уравнении переноса принимаются постоянными: 2) величины этих сечений
берутсяравными αа=-		; S=		ивычисляютсяприодномопределённомзначении
	от распределения электронного потока Ф(r) (получаемого
энергии E0; 3) переход
при решении уравнения переноса) к мощности поглощённой дозы P(r) произво-
дится по соотношению P=Ф				где		берётся при том же значении энергии E0.
	моноэнергетическихэлектроновзначениеэнергииE,обла-
Вслучаеисточника						0

дающее требуемыми свойствами, очевидно, вообще не существует. Можно показать,чтотакоезначениеневсегдасуществуетивслучаеисточникас β ̶ спектром.

Пусть мы имеем небольшой (“точечный”) источник β ̶ излучения в однородной
тканеэквивалентной среде.
РассмотримдвевозможностивыбораE0.Можноположить(/4/)E0=,где ̶ сред-
няя энергия β ̶ спектра. В таблице представлены для 7 изотопов граничные)(Е
и средние ( ) энергии спектров и величины			м
			( ).
В близи источника β ̶ излучения в	легкоатомном материале спектральное рас-

пределение потока электронов близко к спектру эмиссии источника. Поэтому при
малых r должно выполняться соотношениеP(r) / Ф(r) ~(																			),
		Где						̶ среднее по спектру эмиссии									значение тормозной способности. В
				(			)
						даны вычисленные значения (									) лишь для “жёстких”						излучателей. Для
таблице													не обеспечивает правильного соотноше-
“мягких” β ̶ излучателей выборo												=E
ния между Р и Ф вблизи источника.
												Таблица
			Изотоп						C14	S35		Ca45				TI204			P32		Y90	K42
Ем, кэВ									156	167		252				765			1710		2240	3520
									47	49		76				233			700		930	1500
							мг		7	6,8		4,9				2,6			1,9		1,85	1,82
									13,8	14,7		12,7				6,0			2,4		2,3	2,0
		( ), кэВмгсм

291

Можно поступить иначе и выбрать в качестве Е0 значения энергии Ех, определяемые на соотношения = (Ex). Если по этим значениям Е0, воспользовавшись формулой ν = а а (полученной в /4/) вычислить величины эффективного коэффициента поглощения ν , то они окажутся в несколько раз большими,чемэкспериментальныезначенияνдлясоответствующихизотопов, илизначенииνдлясоответствующихизотопов,илизначенияν,определённые по формуле Левинджера /8/. Таким образом, выбор Е0=Ех не обеспечивает правильного хода функции Ф(r).

Из сказанного можно сделать вывод о том, что для ряда β ̶ излучателей, по крайнеймеревслучаетканеэквивалентнойсреды,нельзяправильноподобрать одно “представительное” значение энергии Е0. По-видимому, у большинства изотопов с низкой энергией электронный спектр сильно меняет свою форму в процессе поглощения, виду чего корректный расчёт доз с помощью обсуждаемой “одногрупповой” теории в этих случаях становится невозможным.

292

Сигнальный экземпляр

REFERENCES

1.K. O’Brien, Health Physics 19p. 451 (1970)

2.D.P. Osanov et al. Health Physics 17 469-495, (1969)

3.W.C. Roesch, Kanfert Report No. HW-32121, May 24, (1954)

4.K. O’Brien et all. Nucl Bei. Eng. 18, 1, 90-96, (1964)

5.H. Bethe, M. Rose, L. Smith Proc.Am. Phil. Soc. 7B,4, 573-586 (1938)

6.H. Meister, Z. NaturPorsch 13a, 10, 809-820, (1958)

7.L.V. Spencer, Phys. Rev. 98, 6, 1597, (1955)

8.J. Hine, G.L. Brownell, Radiation Dosimetry, Academic Press New York,

(1956).

293

294

Сигнальный экземпляр

295

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. С использованием разработанной аппаратуры, метода фантомного моделирования и расчетных методик, проведены полномасштабные расчеты и эксперименты и получена новая информация о дозных полях в органах и тканях человека, облучаемого контактными радионуклидными источниками.

2. Создана система дозиметрических измерений при работе с бета-источ- никами типа ЗТИБИ. Рекомендуемая система базируется на применении единойунифицированнойсистемыединиц,эталонныхметодовиустановок,атакже методов относительных измерений с помощью образцовых излучателей и поверочной схемы.

3. Дляградуировкииндивидуальныхдозиметровизготовитьстандартные унифицированные поля бета-излучений на основе гибких матриц относительно большой площади с радионуклидами 204Tl, 90Sr+90Y, 106Ru+106Rh.

4. На основе анализа радиобиологических экспериментов на животных, последующих клинических исследований закрытых терапевтических источников бета-излучения более чем 50 типов для офтальмологии, оториноларинологии , дерматологии и других дисциплин медицины, в широком диапазоне энергии бета-излучения (Егр=200кэВ3500 кэВ), с радионуклидами 147Bm, 99Tc, 204 Tl, 32P, 90 Sr+90Y, 90Y, 106Ru+106Rh, аттестованных на установках ИБФ по единой, разработанной в Институте методике впервые проведена систематика по основным контролируемым радиационно-физическим параметрам ЗТИБИ. Д0;W;K;Ди и другим параметрам.

5.Установлены (количественно) диапазоны значений основных и допол- нительныхрадиационно-физическихпараметровЗТИБИ,такжекакмощность дозы, степень неравномерности дозного поля и др.

6.Определена номенклатура радиационно-физических параметров…. Выделены основные и дополнительные контролируемые…..

7.Результатыработыпозволяютправильноориентироватьразработчиков новых средств бета-излучения; использовать опят для других видов излучения; целенаправленно создавать специализированную дозиметрическую аппаратуру с заданными параметрами.

8.Выбраны подходящие методы, а также отработаны некоторые новые методики исследования дозиметрических характеристик аппликаторов. Некоторые из разработанных методических приемов и средств аттестации ОА вошли в ГОСТ 26306-94«Источникибета-излучениярадионуклидныезакрытые.Методыконтро- ля». Для передачи размера единиц МПД и ПД от эталонов к рабочим средствам измерений введена в действие отраслевая метрологическая поверочная схема.

296

Сигнальный экземпляр

9.Создана и построена рабочая и образцовая аппаратура и установки для измерения дозных полей источников бета-излучения.

10.Уточнены параметры источников, их точностные характеристики, построены дозные карты многих типов источников; определён порядок аттестации аппликаторов;

11.Результатыдозиметрическихисследованийиспользованыприотработке технологии изготовления аппликаторов.

12.Результаты физико-дозиметрических исследований позволили успешно провести биологические и клинические испытания источника; подготовить раздел дозиметрического контроля и испытаний в Технических условий на источнике; физический раздел методического руководства по применению ОА

вклинике и другую нормативно-техническую документацию на ОА.

13.Проведенное многолетнее «авторское сопровождение» позволило научно обосновать определение допустимых сроков эксплуатации ЗТИБИ.

297

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ТАЛЛИЕВЫЕ АППЛИКАТОРЫ

ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ.

298

Сигнальный экземпляр

От идеи до практического воплощения – широкая временная полоса

ХРОНОЛОГИЯ (ПАРТИТУРА) СОЗДАНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ТАЛЛИЕВЫХ АППЛИКАТОРОВ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ

1961-1964г.г. – Клинические исследования таллиевых офтальмологических терапевтических аппликаторов. Отчет. Одесский медицинскицй институт им. Пирогова.

1969г. – Получены медико-технические требования на ОА от Харьковской областной клинической больницы.

1968-1969г.г.–Разработка,изготовлениеиисследованиефизико-дозиметри- ческих параметров первых прототипов серийных отечественных офтальмоаппликаторов на основе гибкой матрицы с радионуклидами 204Tl, 147Pm, 90Sr+90Y.

1970г. – Приказ МЗ СССР №11 от 12.01.70г. с разрешением медицинского применения кожных гибких аппликаторов с таллием-204.

1974г. – Разработка облучателя для офтальмологии типа ДОРО-1.

1977г. – Передача опытных образцов ОА на лабораторные испытания и клинические исследования в Одесский медицинский институт.

1978г. – Впервые в мировой практике создан комплект отечественных ОА с таллием-204.

-Обработка результатов медицинских испытаний.

-Источники в качестве образцовых мер аттестованы во ВНИИ метрологии.

-Аппликаторы переданы на медицинские испытания.

-Заключен договор с ИФХАН СССР о творческом содружестве по теме «Гибкие аппликаторы на основе кремнезёмно-пористых волокон».

1979г. – Подготовлен Лабораторный регламент изготовления гибких аппликаторов с 204Tl (ИФХ АН СССР, ИБФ МЗ СССР).

- Оформлены акты по результатам технических лабораторных испытаний и физико-дозиметрических исследований.

1980г.–Проведеныэкспериментыирасчетывпланесозданияаппликаторов для лечения трофических язв и околоушной железы.

1981г. – Технология производства гибких аппликаторов на основе ткани из КПВ освоена заводом «Медрадиопрепарат» (акт о внедрении №1 от 30.11.81г.) (вх.№4360 от 11.12.81г.)

-Проведенымежведомственныеиспытанияофтальмологическоготерапевти- ческого аппарата АБЕТ-1 (акт от 15.12.81г. утвержден в комитете по новой медицинской технике и Госкомитете по атомной технике 05.01.82г.) вх. №346/82г.).

299