Бета-излучение Таллия-204 в контактной терапии_Тимофеев_Л.В

//СИГНАЛЬНЫЙЭКЗЕМПЛЯР//

БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЕ ТАЛЛИЯ-204 В КОНТАКТНОЙ ТЕРАПИИ

Введение

Атом, как известно, принёс медицине огромную пользу. С помощью его энергии спасено множество человеческих жизней. Ещё в 1901 г. Парижский врач Данло, заимствовавший у Пьера Кюри небольшое количество радия, попробовал лечить им заболевание кожи. В 1903 г. Александр Белл впервые поместил радий в защитную капсулу, тем самым изготовив, как мы теперь его называем, закрытый терапевтический радионуклидный источник ионизирующего излучения – ЗТРИИ. Перед создателями средств для лучевой терапии всегда стояла задача – направить ионизирующее излучение, в основном, на поражённый участок телаилиорганавтребуемомколичестветакимобразом,чтобыне облучить здоровые подле лежащие ткани и не допустить соприкосновение тканей с радиоактивным веществом или источником.

Это удается достигнуть благодаря, в частности, контактным (близкофокусным) методикам облучения(2). Контактные способы облучения ,например, злокачественных новообразований исторически относятся к наиболее ранним вариантам лучевой терапии. Как отметил академик А.С.Павлов: «Наличие отдельных радиобиологических и физико-дозиметрических особенностей , присущих лишь этим вариантам лучевой терапии, обусловливает высокую терапевтическую эффективность и делает их методом лечения при некоторых локализациях злокачественных опухолей

инекоторых неопухолевых заболеваний» (2).

Кнастоящему времени практическая медицина апробировала методики с использованием - ЗТРИИ с различными радионуклидами. Так мировая и отечественная номенклатура разработанных ЗТИБИ включает источники с семью бетаизлучателями:

32P,90 Sr+90Y,99 Tc, 106 Ru+106 Rh,147 Pm, 204 Tl, 197 Au.

21

Л.В. Тимофеев

Граничная энергия бетаизлучения этих источников изменяется от 224 кэВ до 3,5 МэВ.Активность радионуклидов в источникевзависимостиотеготипаиназначенияможетсоставлять величины (40….4000) МБк (~1 ….100 мКи). По величине создаваемых мощностей доз источники различаются на три порядка: (~0,2…..200) сГр/мин.

Источники изготавливаются в виде игл, стерженьков, шариков, сферических чашек. Антропометрические требования к изделиям определяются анатомическими свойствами органов и тканей человека, возможными формами, размерами и расположением опухолей ( или других очагов поражения).

Большинство источников выполнены в виде «жёстких» конструкций, не изменяющих свою форму в процессе эксплуатации, а некоторые – в виде составных, полужёстких изделий, а также гибких изделий, которые могут принимать различную форму.

При изготовлении активных матриц и защитных капсул ЗТИБИ используются различные материалы и величины: алюминий, никель, цинк, железо, сталь, серебро, иридий.

На рис. под номером 18, в частности, приведен гибкий бета-аппликатор. В Советском союзе разработан новый класс ЗТИБИ – гибкие бетааппликаторы на основе органических (сульфированный полиэтилен и др.) и неорганических ( стеклоткань) ионообменных материалов, в которое сорбционным путём вводятся радионуклиды 147Pm, 204 Tl, 32 P, 90 Sr+90 Y, 106 Ru+106 Rh ( ).Активная матрица помещается в пакет из алюминиевой фольги с защитной свинцовой фольгой с тыльной стороны источника, и полиэтиленовый гигиенический пакет. Общая толщина аппликатора около одного мм. Аппликаторы выполняются разнообразной формы и размеров – квадрат, прямоугольник, круг и тд. ( 100 х 100) мм2, (25 х 50)мм, ф = 50 мм и др. Гибкие аппликаторы с высокой эффективностью применены для лучевой терапии поверхностных заболеваний кожи и слизистых оболочек (тромбофлебит, трофические язвы и тд.) (…).

22

//СИГНАЛЬНЫЙЭКЗЕМПЛЯР//

БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЕ ТАЛЛИЯ-204 В КОНТАКТНОЙ ТЕРАПИИ

ЗАКРЫТЫЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ РАДИОНУКЛИДНЫЕ ИСТОЧНИКИ – ЗТРИИ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ, РАЗРАБОТАННЫЕ В ФМБЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА России

	№	Радио-	Наименование пре-	Число	Назначение
	п/п	нуклид	парата	Типо-
				размер
	1	2	3	4	5
	1	60Со	Бусы из кабаника	3	Для терапии внутри-
					полостных опухолей
			Гинекологические		Для лечения опухо-
	2	60Со		10	лей в гинекологи, рак
			иглы и аппликаторы
					языка, губы..
					Для лечения онколо-
	3	90Sr+90Y	Офтальмоаппликато-	12	гических и воспали-
			ры		тельных заболеваний
					в офтальмологии
	4	90Y	Стержни		Для облучения гипо-
					физа
	5	32Р			Длятерапиивоспали-
	6	90Sr
			Кожные аппликаторы		тельных заболеваний
	7	147Pm
					в дерматологии
	8	204Tl
	9	137Cs	Гинекологические	10	Для лечения опухо-
			иглы и аппликаторы		лей в гинекологии
	10		Офтальмоаппликато-		Длятерапиивоспали-
		204Tl		6	тельных заболеваний
			ры
					в офтальмологии
					Длятерапиивоспали-
	11	90Sr	Гибкие		тельных заболеваний
			аппликаторы		околоушнойслюнной
					железы
					Длятерапиивоспали-
	12	204Tl	Гибкие	2	тельных заболеваний
			аппликаторы		околоушнойслюнной
					железы

23

Л.В. Тимофеев

	1	2		3			4		5
								Длятерапиивоспали-
	13	125I	Гибкий аппликатор				1	тельных заболеваний
								в дерматологии
			Источник		в	виде		Для	терапии воспа-
	14							лительных		заболева-
		90Sr	стержня	на	гибкой		2
								ний в оториноларин-
			проволоке
								гологии
			Источник		в	виде		Для	терапии воспа-
	15							лительных		заболева-
		204Tl	стержня	на	гибкой		2
								ний в оториноларин-
			проволоке
								гологии
			Источник в виде ци-					Для	терапии воспа-
								лительных		заболева-
	16	90Sr	линдра	для	оторино-		2
								ний в оториноларин-
			ларингологии
								гологии
								Лечение		онкологи-
	17	192Ir	Гибкий	источник в			5	ческих заболеваний–
			виде проволоки					внутритканевая			те-
								рапия
								Лечение		онкологи-
	18	60Co	Источники		в	виде	5 – 10	ческих заболеваний–
			шпилек «Пиркина»					внутритканевая			те-
								рапия
								Для	терапии воспа-
	19	90Sr	Гибкий источник				1	лительных		заболева-
								ний переднего отдела
								уха
	20	90Sr	Облучатель			для		Для	терапии воспа-
		204Tl					1 – 2	лительных		заболева-
			офтальмологии
		147Pm						ний
	21		Офтальмоаппли-					Для	терапии воспа-
		99Tc					6	лительных		заболева-
			каторы
								ний

24

//СИГНАЛЬНЫЙЭКЗЕМПЛЯР//

БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЕ ТАЛЛИЯ-204 В КОНТАКТНОЙ ТЕРАПИИ

ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ1, ОБОЗНАЧЕНИЯ. ГЛОССАРИЙ

Формальное и упрощенное объяснение основных величин

Полезно договориться о смысле слов, а не то мы скоро перестанем понимать друг друга

Вольтер

Для терминов во многих науках: в физике, химии … и, особенно во всей медицине, греческий язык весьма надобен

М. В. Ломоносов

Термины и определения

Термин (лат.Terminus – граница) – слово или словосочетание, точно обозначающее какое-либо понятие в данной науке.

Контактная (брахи-) лучевая терапия (КЛТ) – это метод лечения, при котором радиоактивная матрица в герметичной капсуле используется на малых (до нуля) расстояниях от облучаемой ткани или органа. При этом различают поверхностные, внутриполостные и внутритканевые методики облучения, при которых можно создавать дозы облучения локально, например, в объеме опухоли, не переоблучая близлежащие здоровые ткани.

Ионизация (Ionization) – образование ионов при отрыве или присоединении электронов к атомам, а также при разделении молекул.

1 В 2015 г. исполнилось 50 лет как была введена в России Международная система единиц измерения – СИ

25

Л.В. Тимофеев

Ионизирующее излучение (Ionizingradiation) – излучение,

взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разных знаков. Видимый свет и ультрафиолетовое излучение общепринято не включать в понятие «ионизирующее излучение».

е-, р, α – непосредственно ионизирующие излучения;

γ,n, Х – косвенно ионизирующие излучения (РМГ78 – 2005).

Источник ионизирующего излучения – все, что может вызывать облучение при испускании ионизирующего излучения

(BSS).

Радионуклидный источник (radionuclide source) – радио-

активное вещество в определенном оформлении – на подложке, в капсуле, ампуле, кювете.

Закрытый источник (sealed source) – любой источник ио-

низирующих излучений, заключенный в оболочку достаточной механической прочности, которая исключает возможность соприкосновения с радиоизиотопом и попадания радиоактивного материала в окружающую среду при всех вероятных условиях использования и износа.

Бета-частица (beta particle) – электрон или позитрон, который испускается атомным ядром в процессе ядерного превращения (или в результате распада нейтрона или нестабильной ча-

стицы). (ISO 921\81), (МЭК 60050-393).

Изотоп (isotope) – один из ряда нуклидов, имеющий одинаковый атомный номер, но разные массовые числа. (ISO 921\639), (МЭК 60050-393).

Изотопы – разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе ядер. Обладая одинаковыми зарядами ядер Z, но различаясь числом нейтронов, изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, т.е. очень близкие химические свойства, и занимают одно и тоже место в периодической системе химических элементов.

26

//СИГНАЛЬНЫЙЭКЗЕМПЛЯР//

БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЕ ТАЛЛИЯ-204 В КОНТАКТНОЙ ТЕРАПИИ

Активность (А) – мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени: А= , где dN – ожидаемое число спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt. Единицей активности является беккерель (Бк). Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности кюри (Ки) составляет

3,7х1010Бк.

Доза поглощенная (D) –величинаэнергииионизирующего излучения, переданная веществу: D = , где dē – средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, а dm – масса вещества в этом объеме. Энергия может быть усреднена по любому определенному объему, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объему, деленной на массу этого объема. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, делен- ныхнакг(Джхкг-1),иимеетспециальноеназвание–грей(Гр).Ис- пользовавшаяся ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр. (РМГ 78-2005).

Средняя поглощенная доза в органе или ткани (ДТ,R) –

полная энергия, переданная веществу объема (органу или ткани), деленная на массу этого вещества (органа или ткани).

Излучение гамма – коротковолновое электромагнитное излучение; является потоком частиц – гамма-квантов (фотонов) с энергией Еγ. Испускание γ-квантов сопровождает радиоактивный распад в тех случаях, когда образующиеся ядра находятся в возбужденных состояниях.

Излучение ионизирующие – потоки частиц и электромагнитных квантов, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации ее атомов и молекул. Ионизирующим излучением являются рентгеновское и γ-излучение, потоки α-частиц, электронов, позитронов, протонов, нейтронов. Заряженные частицы ио-

27

Л.В. Тимофеев

низируют среду непосредственно при столкновениях с ее атомами и молекулами (первичная ионизация). Выбиваемые при этом электроны, если они обладают достаточно большой энергией, также могут ионизировать (вторичная ионизация). В случае быстрых нейтронов ионизация обусловлена ядрами отдачи или другими частицами, возникающими при взаимодействии нейтронов сосредой.Ионизацияфотонамирентгеновскогоиγ-излучениямо- жет быть непосредственной – первичной (фотоионизация), а также, вбольшейстепени,вторичной–обусловленнойэлектронами, образующимися при взаимодействии фотонов с веществом.

Лицензия – разрешение на конкретный вид деятельности, которое выдается регулирующими органами на основе оценки полезности и безопасности данной деятельности, сопровождающееся предписаниями и условиями, которые должны выполняться юридическим лицом, получившим лицензию.

Месторабочее–местопостоянногоиливременногопребы- вания персонала для выполнения производственных функций в условиях воздействия ионизирующего излучения в течение более половины рабочего времени или двух часов непрерывно.

Мощность дозы – доза излучения за единицу времени (сек, мин, час).

Облучение медицинское – облучение пациентов в результате медицинского обследования или лечения.

Период латентный – период времени, отделяющий воздействие ионизирующей радиации на организм от проявления эффекта в виде диагностируемого заболевания. Латентные периоды стохастических эффектов сравнимы с продолжительностью жизни человека. Как правило, детерминированные эффекты имеют значительно более короткие латентные периоды. Единица измерения латентного периода – год.

Радиоактивность – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием частиц.

28

//СИГНАЛЬНЫЙЭКЗЕМПЛЯР//

БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЕ ТАЛЛИЯ-204 В КОНТАКТНОЙ ТЕРАПИИ

Средство индивидуальной защиты (СИЗ) – средство за-

щиты персонала от внешнего облучения, поступления радиоактивных веществ внутрь организма и радиоактивного загрязнения кожных покровов.

Условные обозначения и сокращения:

Ро,β – мощность дозы бета-излучения на рабочей поверхности источника;

АБЕТ-1 – аппарат с бета-излучающими радионуклидами для лучевой терапии;

ЭК2 – установка с экстраполяционной ионизационной воздушной камерой;

СКД1 – сцинтилляционный дозиметр с качающимся датчиком;

ОА – офтальмоаппликатор; D – поглощенная доза;

DT,R – поглощенная дозав органе или ткани Т излучения R ЗТИБИ – закрытый терапевтический источник бета-

излучения; ОДИБИ – образцовый дозиметрический источник бета-

излучения; МГБИ – модульные гибкие источники бета-излучения.

Открытие электрона

Открытие электрона представляет собой завершение длившегося несколько десятилетий исследования газового разряда,тоестьпроцессапрохожденияэлектрическоготокачерез газ.Вчастности,приблизительноксерединепрошлоговекабыло выяснено, что если к электродам, впаянным в стеклянную трубку с газом, приложить достаточно высокое напряжение, то через газ проходит электрический ток, а сам газ при этом светится.

АнглийскиефизикиУ.Крукс,А.Шустер,затемДж.Дж.Томсон полагали, что из катода выходят не лучи, а какие-то отрицательно

29

Л.В. Тимофеев

заряженныечастицыичтоименноподихвоздействиемвозникает свечение стекла.

Совсем как у Иоанна: «Вначале было слово». В 1894 г. Джонстон Стоней ввел слово «электрон».

Решающие опыты были выполнены в 1987 году английским физиком Джозефом Джоном Томсоном. Опыты это состояли в наблюдении движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.

Поэтому теперь принято считать, что год открытия электрона – 1897, а автор этого важнейшего открытия Джозеф Джон Томсон.

За теоретические и экспериментальные исследования прохождения электричества через газы, приведшие к открытию электрона,Дж.Дж.Томсонв1906г.получилНобелевскуюпремию по физике.

Заряд электрона оказался равным 1,6·10-19 Кл. Отсюда для массы электрона получается значение 9,1·10-31 кг. Это самые маленькие значения заряда и массы в природе.

Однаизсоставныхчастейатома–отрицательнозаряженный электрон – была обнаружена еще в 19 веке. В 1987 г. удалось, хотя и грубо, измерить заряд электрона; позднее измерена было его масса и еще позже были обнаружены другие его свойства – вращательный и магнитный моменты.

Эти единичные отрицательные заряды получили название электронов. Никогда и нигде не удавалось наблюдать зарядов, меньших заряда электрона или равных нецелому числу зарядов электрона.

В1937годуИ.Е.ТаммвместесИ.М.Франкомсоздалитеорию явления, которое тремя годами ранее найдено и исследовано П.А. Черенковым и С.И. Вавиловым. Было обнаружено слабое свечение жидкостей под действием радиоактивного излучения. Тамм и Франк указали, что источником свечения являются быстро заряженные частицы, пролетающие через прозрачное вещество со скоростью, превосходящей скорость света в этом

30