методы и средства исслед и аттестации бета-источников для медицины

Л.В. Тимофеев

Отработка состава

Обоснованная выборка и номенклатура

показателей качества источников−основные и

ядерно−физических

дополнительные параметры.

параметров подлежащих

контролю

Выбор методов

Выборка перечня аттестуемых

экспериментального

радиационно−физических

исследования и аттестации

параметров РФП для различных

источников

типов ЗТИБИ, с учётом их

устройства и назначения

Создание измерительной

Метрологическое

Количественная

аппаратуры

сопровождение

оценка диапазонов

(обеспечение)

значений РФП для

дозиметрии

ЗТИБИ

Воспроизводство размера

Унификация единиц измерения

единиц измерения−эталоны

Клинические исследования (К.И.)

реакций облучения конкретными

средствами

Организация,

Комитет по новой

Установление названия

получение разрешения

технике Минздрава,

изделий в Комитете

Минздрава на

Фармакологический

Минздрава

проведение К.И.

комитет

Экспериментальные лабораторные медицинские исследования ЗТРИИ на животных

Радиобиологические		Обоснования
эксперименты		правомерности переноса
		результатов исследования
		с животных на человека

40

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Приказ Министра Здравоохранения на разрешение применения ЗТРИИ

ПРИМЕНЕНИЕ ЗТРИИ В КЛИНИКЕ

Методические указания по применению ЗТРИИ

Физический раздел

клинический

Предприятия типа завода Медрадиопрепарат

Создание рабочей аппаратуры для паспортизации изделий

Разработка технической и нормативной документации

Подготовка кадров: медицинский персонал, медицинские физики, научное руководство;

Учебные пособия

ПОСТАНОВКА ИЗДЕЛИЙ НА ПРОИЗВОДСТВО

Малые серии

Кооперация

соответствующих

подразделений

Институтов

разработчиков

Методики изготовления

Измерительные

инструкции

Организация

безопасных условий труда медицинского персонала

Разработка, испытание, изготовление тары для хранения и транспортировки

Технические требования, задания, условия

Организация Авторское спроса; реклама

сопровождение

41

Л.В. Тимофеев

1.3.Пример научного международного сотрудничества

В1969-1971 гг. Центральный исследовательский институт изотопов и излучений (отдел источников излучений ядерной фармацевтики) в лице профессора Г.Формума обращался в ИБФ

спросьбой оказании научно-технической помощи в решении «проблемы исследовании радиационно-физических параметров опытных образцов источников для контактной лучевой терапии с радионуклидами рутений-106, стронций-90 и криптон-85. К этому времени мы уже имели достаточно надежную экспериментальную базу для решения подобных проблем [ ].

ВГДР в это время разрабатывались офтальмоаппликаторы для онкологии с 106Ru + 106Rh. С помощью установки ЭК-2 с экстраполяционной ионизационной камерой нами были, в частности, оценены абсолютные значения мощности дозы на рабочих поверхностях опытных источников образцов сГр/мин; а также глубинное распределение доз в полиэтилене, имитирующим мягкую биологическую ткань и кривые ослабления бета-излучения Al фольгами, - конструкционный материал аппликаторов.

Рутениевские аппликаторы до настоящего времени широко применяются в офтальмоонкологии. Поэтому небезынтересно привести некоторые результаты тех измерений.

Таблица 1.3.1

Ослабление бета-излучения106Ru + 106Rh фильтрами изAl в плоской геометрии (вплотную к источнику)

	Толщина
	фильтра,	0	53	101	202	303	404	505	606
	мг/см2
	Мощность	100	72	56	34	20	12	6,8	4
	дозы, в % %

42

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

43

Л.В. Тимофеев

Источник типа QD1 представлял собой плоский диск толщиной в один мм и диаметром 25 мм. Диаметр активной зоны – 18мм.Измерительныедиаметрыионизационнойкамеры:3,6мми 10мм.Дляданноготипаисточникабылиопределенызависимости типа До,β=ƒ(А), где А – активность радионуклидов в источнике.

В тоже время мы планировали разработку отечественных ОА в стальных корпусах.

Таблица 1.3.2

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

Глубина
в полиэт.,	0			19			52	80			104	157			210		300			371			460			551	631			748
мг/см2
МПД, %%	100			87			77	70			60	51			41		28			21			13,4			9,2	6,5			3,5
Глубина в						0				35				70				104						211			318
полиэт., мг/см2
МПД, %%					100					93				83					75					53			35
Ослабление бета-излучения 106Ru+106Rh вAg
Толщина
фильтра,			0			53				101			202				303					404				505			606
мг/см2
МПД, %			100			72				56			34				20					12				7			4

«Абсолютныеизмерениямощностейдознаповерхностиив 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. [115].

44

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

ГЛАВА 2 РАДИАЦИОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

ЗАКРЫТЫХ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ

*Еще в конце 50-х годов ученые-медики, подводя некоторые итоги применениярадиоактивныхнуклидовдлялучевойтерапии, отмечали перспективность бета-терапии. Однако, при этом свидетельствовалось и о значительной пестроте результатов клинических исследований. Такое расхождение результатов применения радионуклидных источников,вчастности,вофтальмологии,связываликакснесовершеннойтехникойизготовленияаппликаторов (чаще всего приготавливаемых кустарным способами на местах

вмедицинских учреждениях), так и в связи с применением различных ( иногда – недостаточно корректных и несопоставимых) методик определения полученных больным доз бета-излучения. В связи с этим была отмечена необходимость изготовления аппликаторов заводским путем и необходимость разработки достоверных экспериментальных и расчетных методов определения дозиметрических характеристик бета-источников. Не было единого взгляда на совокупность параметров, определяющих дозное поле на оценку близости сравнимаемых дозных полей.

* На протяжении нескольких десятилетий практическая медицина апробировала многие терапевтические методики с использованием дискретных закрытых источников с различными радионуклидами. В закрытом терапевтическом радионуклидом источникеионизирующегоизлученияактивнаяматрицаобычнозаключена

воболочку, выполненную либо в виде защитного покрытия, либо

ввиде ампулы, предотвращающей контакт пациента и персонала непосредственно с радиоактивным материалом радионуклидное

45

Л.В. Тимофеев

загрязнениеокружающейсредывышедопустимогоуровня,предусмотренных для данных условий использования источника.

Из общего класса закрытых источников целесообразно выделить медицинские, а затем терапевтические радионуклидные источники излучении или согласно аббревиатуре – ЗТРИИ. Такое разделение источников по назначению эффективно при классификации, исследовании, аттестации и применении.

Анатомия органов тканей человека, форма, размеры и месторасположения опухолей или других очагов поражения определяют антропометрические требования к конструкциям источников. ЗТРИИ могут быть в виде игл, стрежней, пластин, шариков, спиралей, проволоки. Конструкционно они выполняются в виде «жесткихизделий»,неизменяющихформувпроцессеэксплуатации, и в виде составных, «полужестких». Имеются и гибкие источники, которые могут принимать различную форму в процессе эксплуатации.

Анализнаучныхпубликаций,каталоговфирмипредприятийпроизводителей ЗТИБИ различных стран на свою продукцию показывает, что в настоящее время мировая номенклатура выпускаемых ЗТРИИ включает дискретные источники с 14 радионуклидами. Десять радионуклидов применяются как источники бета-излучения, шесть – в качестве источников гамма-излучения и один – нейтронного. Таким образом, применяемые для ЗТРИИ радиоактивные элементы составляют 13% от общего числа их в таблицеМенделеева,изначительноменьше–1%,отчисларадио- активных изотопов всех элементов.

Что касается энергетических характеристик излучений, то, например, диапазон энергий бета-излучения промышленных источников равен (200 кэВ…3,5 МэВ); для гамма-излучения

(0,4÷1,3)МэВ.

Активность радионуклидов в источника в зависимости от еготипаизначениясоставляет (40÷4000)Мбк( 1÷100мКи).По

46

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

величине создаваемой мощности дозы терапевтические источники различаются почти на три порядка ( 30Гр/мин … 30Гр/мин).

Значениядознакурслечениямогуттакжеотличатьсянатри порядка, например, при терапии злокачественных новообразований заднего отдела глаза 200 Гр за 6 суток и 20 Гр при некоторых неопухолевых заболеваниях переднего отдела.

Крометого,известноиспользованиевэкспериментеполучевойтерапииисточниковстакимирадионуклидами,какмарганец54, жлезо-55, криптон-85, палладий-103, йод-125, цезий-131, тулий-170, а также некоторых других радионуклидов, в том числе и трансурановых элементов. Среди этих радиоизотопов есть излучатели фотонного характеристического излучения малой энергии (железо, палладий, йод).

Для лечения кожных и глазных заболеваний в течение многих лет использовались аппликаторы с Ra226. Однако конструкция этих источников оказалась непрочной, кроме того, гаммаизлучение увеличивало опасность обращения с ними. Впоследствии появлись источники с такими бета-излучающими изотопами, как 90Sr + 90Y, 106Ru + 106Rh. Хотя в настоящее время известно несколько сотен бета-активных изотопов, количество же радионуклидов, физические свойства которых пригодны для использования в медицине, не так уж велико. Свойства шести наиболее перспективных из них приведены в таблице.

В настоящее время в медицине для контактной лучевой терапии с учетом наших разработок применяются свыше 20 различных типов источников. Источники одного типа могут быть одинаковыми по форме, но разными по размерам. Таких разновидностей – 70. Одинаковые по геометрии источники могут отличаться по величине активности содержащегося в них радионуклида. С учетом этого, число разновидностей ЗТРИИ достигает 170. Например, специализированная фирма Венгрии предлагает клиникам 11 различных типов гинекологических источников с

47

Л.В. Тимофеев

кобольтом-60 и другие типы изделий. В Германии производятся, например, источники в виде стержней с радионуклидами иттрий90 и золото-198, а также офтальмоаппликаторы с различными радионуклидами. Фирмы Великобритании изготавливают около 80 терапевтических источников различных типоразмеров.

Так как при выборе метода аттестации ЗТРИИ по дозиметрическим параметрам приходится учитывать и свойства конструкционныхматериаловэтихиисточников,тоследуетобратитьвнимание и на большое разнообразие материалов, из которых изготавливают радиоактивные матрицы источников, защитные капсулы и пакеты. Среди них и специальным образом обработанный полиэтилен, ионообменные смолы, модифицированные хлопчатобумажные ткани, стеклоткани,керамика,эмали,глазури,целиоты,стекла,атакжеметаллы: алюминий, сталь, титан, золото, платина, иридий, родий.

Таким образом, только такие параметры, как Z и ρ изменяются в пределах (∆Z=3…79) и (∆ρ=1…20)г/см3. И источники в сочетании, например, с мягкой биологической тканью уже нельзя во многих случаях рассматривать как однородную среду.

ВСССРсерийныйвыпускрадиотерапевтическихисточников началсявконце40-хгодов.В1946годуподруководствомакадеми- ка И.В. Курчатова был пущен первый советский ядерный реактор, с1948–налаженрегулярныйвыпускрадиоактивныхизотопов.Эта работабыланачатаПрепарационнойлабораториейИнститутабиофизики Минздрава СССР в тесном сотрудничестве с научными и промышенными организациями Госкомитета по использованию атомной энергии СССР и Академии наук СССР. В дальнешем к разработкеметодовполученияивыпускурадинуклидныхпрепаратов были подключены другие научные учреждения.

С 1949 г. в массовом масштабе регулярно выпускаются кобальтовые иглы и аппликаторы по пяти типоразмеров каждые.

Роль контактной лучевой терапии и ее эффективности возрастает, чему способствует расширение номенклатуры ЗТРИИ

48

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

(радионуклиды, параметры излучения, формы-размер, конструкции источников). В настоящее время в нашей стране применяются около 50 разновидностей ЗТРИИ с 8 радионуклидами. Проводятся работы по созданию новых отечественных источников.

Рис 2.1. Пример разработанных источников и средств облучения для КЛТ

		Оригинальный отечественный комплект
	Офтальмооблучатель типа АБЕТ-1	стронциевых офтальмоаппликаторов
		16 типов

Схематический чертеж стронциевых офтальмоаппликаторов

49