методы и средства исслед и аттестации бета-источников для медицины

Л.В. Тимофеев

Прометий-147. Промышленный источник типа БИП-10. P0 = 15,6 рад/мин. Таким образом диапазон мощностей доз бета-излучения был равен (1,3-15,6) рад/мин, а величин доз – (2-1000) рад.

Облучение детекторов проводилось через цилиндрический коллиматоризлатунидлиной50ммидиаметром20мм.Источник 90Sr+90Y накладывался на детекторы непосредственно. Величина мощности дозы на поверхности детектора определялась с помощью экстраполяционной ионизационной камеры с диаметром собирающего электрода 3,6 мм. Погрешность измерений ‒ (5-10)%.

Для экспериментальной проверки зависимости интенсивности термолюминисценции от величины дозы были отобраны (свыше 100 штук) таблетки близкие по толщине (1,02±0,01 мм) и помассе(22,5±1,3)мг.Диаметртаблетокбылравенприблизительно 3,5 мм. Детекторы были упакованы в пакеты из полиэтилена толщиной (4,7±1) мг/см2. Как видно из приведённых на рис №4,1 графиковэтазависимостьдляданнойупаковкилинейнаначинаяс 0,2 рада до 103 рад (возможно и выше) с погрешностью (±5) %.

Для того, чтобы увеличить объём и повысить качество дозиметрической информации, которую можно получить с помощью детекторов ТЕЛДЕ, мы экспериментально оценили характер распределения мощности дозы по глубине материала детектора. С этой целью были изготовлены относительно тонкие (0,28-0,70 мм) пластинки из LiF, к которым затем вплотную подводилась экстраполяционная камера. На рис. 6.2 представлены результаты эксперимента.

Так как мы не имели в своём распоряжении пластин LiF толщиной меньших 0,2 мм, то естественно мы не могли проследить ход кривых на малых глубинах для бета-излучения с высокой энергией, и не имели ни одной экспериментальной точки для 147Pm. В связи с этим были экспериментально получены аналогичные зависимости для фильтров из полиэтилена. Затем был

170

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

проведён путём введения соответствующих поправок переход от полиэтилена к LiF. Контролем корректности такого перехода служит степень совпадения кривых на рис. 6.2.

Полученные глубинные распределения позволяют определять усреднённые значения доз по любой толщине детекторов из LiF. В частности, в таблице на рис. 6.1. приведены значения коэффициента К, на который нужно умножить величину мощности дозы бета-излучения на поверхности детектора толщиной 1,02 мм, чтобы получить среднее её значение по объёму детектора при изотропном облучении таблетки. Ординаты экспериментальных кривых на рис. 6.1. пропорциональны усредненным по детектору величинам доз. Если ординаты каждой кривой разделить на соответствующее значение коэффициента К, то все кривые с погрешностью не превышающей ±10% совпадут с кривой для кобальта-60. Таким образом, можно сделать вывод что эффективность регистрации бета-излучения таблетками ТЕЛДЕ с точностью (±10)% совпадает с эффективностью детектирования гамма-излучения.

ТакжекакидлятаблетокТЕЛДЕмыэкспериментальноизучили с помощью экстраполяционной ионизационной камеры глубинное распределение мощностей доз бета-излучения четырёх радионуклидов в материале плёночных детекторов на основе LiF (см. рис. 6.4.) Полученные результаты, в частности, позволяют правильно выбрать оптимальную толщину детектора. Например, применяя детекторы с d= 8 мг/см2 для изучения дозных полей в мягкой биологической ткани от источников и ттрием-90, видно, что среднее значение дозы по толщине детектора отличается от дозы на его поверхности не более, чем на (1,5-2)%.

Детекторы ТЕЛДЕ в виде таблеток и детекторы в виде тонких плёнок из LiF были использованы при дозиметрических исследованиях разрабатываемых новых типов источников бета- и гаммаизлучений для лучевой терапии.

171

Л.В. Тимофеев

Рис. 6.2. Некоторые дозиметрические характеристики детекторов «ТЕЛДЕ» по отношению к бета-излучению.

Основой для детекторов в виде плёнок является фторопласт 4 марки А. Плёнки изготавливаются прессованием смеси порошка LiF с фторопластом.

172

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Рис. 6.3. Распределение мощности дозы бета-излучения в материале ТЕЛДЕ.

173

Л.В. Тимофеев

Рис. 6.4. Распределение мощности дозы бета-излучения в пленке LIF.

174

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

ГЛАВА 7 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ФАНТОМНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Проект «УТВЕРЖДАЮ» Зам. Директора Института

Биофизики Минздрава СССР

Ю.Г. Григорьев 13.11.1984г.

Уч.№21-32/84

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГЕТЕРОГЕННОГО

КОНФИГУРАЦИОННОГО ФАНТОМА ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА.

Москва, 1983 г.

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Основание для выполнения работыРешение коллегии Минздрава СССР, №1 от 10.01.1980г. и тематический план НИР и ОКР на 1981-1985 г.г. ИБФ МЗ СССР, утверждённый 16.12.81г.

1.2.Заказчик ОКРЗГУ при МИНЗДРАВЕ СССР.

1.3.Работапредназначена: дляИнститутабиофизикиМинздрава СССР, Киевского НИИ лорингологии, Воронежского Государственного медицинского Института, НИИ глазных болезней и. Гельмгольца, ВНИИ неорганических материалов, Института

175

Л.В. Тимофеев

физической химии АН СССР, Института усовершенствования врачей, МНИ рентгено-радиологического Института и других по указанию заказчика.

1.4.Исполнитель работИнститут биофизики Минздрава

СССР.

1.5.Изготовитель опытных образцов ‒ Институт биофизики Минздрава СССР.

2.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ

2.1.Цель‒разработканаучно-методическихосновсоздания фантомаголовычеловекадляисследованияраспределенийтканевых доз в отделах головы человека (в гетерогенной среде) от закрытых терапевтических источников ионизирующего излучения,

вусловиях наиболее полно имитирующих реальные.

Основная задачасоздание реальной конструкции фантома. В процессе разработки может быть предусмотрено решение частных задач: отработка на фантоме методических подходов к применению источников (в частности, наложение, внедрение, введение источников), использование фантома при разработке приспособлений и инструментария для клинического примене-

ния источников ионизирующего излучения.

2.2.Создание гетерогенного, конфигурационного фантома головы человека определяется необходимостью разработки научно-методических и технических средств аттестации закрытых терапевтических радионуклидных источников ионизирующего излучения по решению Комиссии Президиума СМ СССР

№242 от 22.07.81г.

2.3.Настоящая разработка является продолжением ранее проведенных исследований по темам №№ 74142, 77142, 82142 (отчёт. Инв. №№-3944, Б-3458, Б-4308).

176

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

3.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1.Состав изделия.

В соответствии с целью и конкретными задачами работы для моделирования выбраны следующие отделы головы человека: нос, ухо, головной мозг и др. Материалы фантомы желательно выбрать эквивалентными с точки зрения формирования дозных полей тканями и органами головы человека по следующим параметрам: элементному составу, плотности, эффективному атомному номеру, электронной плотности.

3.2.Конструктивные требования.

3.2.1.Фантом должен быть разъёмным, обеспечивать возможность размещения источников и детекторов как на его поверхности, так и внутри его отдельных составных частей. Для размещения детекторов внутри органов и тканей фантома предусмотреть ряд ячеек.

Источники: офтальмоаппликаторы сферической формы, источники в виде игл, тонкие пластины, гибкие источники в виде тонкого длинного жгу-

та и т.д.

Детекторы:термолюминисцентныеввидетаблеток- диаметром 10 мм, толщина 1мм; диаметр 2,5 мм, толщина 1,6мм; плёнок толщиной 40 мкм; химическиеобъёмом 1-50 мл. и др.

3.2.2.При создании фантома за основу берётся натуральныйчерепикостиголовычеловека,включая шейный отдел. При этом используется учебное пособиескелет человека. (Прейскурант №35- 05-01. Оптовые цены на медицинские учебные наглядные пособия производства предприятия треста «Медучпособие» МЗ РСФСР. М. 1967 г.)

177

Л.В. Тимофеев

3.2.3.Фантомдолженкрепитьсянаплатформе,обеспечивающей его фиксацию в определённом положении и перемещение в горизонтальной и вертикальной плоскостях в пределах 15 см.

3.2.4.Фантом должен быть механическим прочным в условиях его использования и транспортировки.

3.3.Требования к надёжности.

3.3.1.Срок службы фантома должен быть не менее 2 лет.

3.4.Условия эксплуатации.

3.4.1.Температура – от -150C до +300C. Влажность – до 80% при +300C.

3.4.2.Фантом после воздействия климатических факторов и в процессе эксплуатации должен сохранять основные физико-технические характеристики.

3.5.Комплектность.

3.5.1.В комплект должны входить: фантом головы человека, платформа для крепления и перемещения, техническое описание.

3.6.Требования к транспортированию и хранению.

3.6.1.Хранение фантома должно проводиться в сухом, чистом помещении при температуре от +100С до +250С, относительной влажности до 80% при температуре+200Сибарометрическомдавлении воздуха 82,6- 104,0 ОкПа.

Примечание: Перечисленные в разделе 3 требования могут уточняться и изменяться в процессе разработки и изготовления фантома по согласованию сторон.

178

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

4.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

4.1.Разрабатываемое изделие предназначается для использования при создании, исследовании и аттестации закрытых терапевтических радионуклидных источников ионизирующего излучения,предназначенныхдлялеченияонкологическихинекоторых воспалительных заболеваний.

4.2.В настоящее время подобные фантомы головы в СССР

не выпускаются.

4.3.Предполагаемая годовая потребность в первый год изготовления до пяти фантомов.

4.4.Лимитная цена – 500 рублей.

5. СТАДИИ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ

5.1.Эскизный проект.

Проработка принципиальный конструкции фантома, некоторых технологических решений, макетирование, проведение патентных исследований, составление необходимой технической документации- 1-П кВ.1985 г.

5.2. Технический проект.

Разработка конструкции, технологии и изготовление экспериментальных образцов, физико-дозиметрические исследования и испытания, составление отчётной документации на технический проект 3-4 кв.1985г.

6.ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ И ПРИЁМКИ

6.1.Документы, подлежащие согласованию и утверждению на отдельных стадиях разработки, оформляются и представляются заказчику (ЗГУ при Минздраве СССР) согласно требованиям действующих стандартов.

6.2.По окончании работы составляется акт технической приёмки ОКР.

179