методы и средства исслед и аттестации бета-источников для медицины

Л.В. Тимофеев

Комплект оригинальных отечественных дозиметрических образцовых (эталонных) истоников бета-излучения типа ОДИБИ

Схематический чертеж источников типа БИСЛ-1 для терапии заболеваний слуховой трубы

Схематический чертеж источника типа БИСЛ-3 для терапии заболеваний уха- горла-носа

Стронциевый источник для оториноларингологии

Схема источника типа БИСЛ-2

Модульные гибкие матрицы с радионуклидами 147Pm, 99Tc, 204Tl, 32P, 90Sr+90Y, 106Ru+106Rh для источников бета-излучения

50

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Схемы отечественных оригинальных таллиевых офтальмологических аппликаторов типа Т1, Т2, Т3 и Т4

Отечественный оригинальный офтальмоаппликатор

с прометием-147 (147Pm)

Отечественный оригинальный офтальмоаппликатор на основе радионуклида технеций-99 (99Tc)

В качестве примера – два типа отечественных оригинальных рутениевых офтальмоаппликаторов

51

Л.В. Тимофеев

Методические рекомендации по определение РФП

(авторский экземепляр, приводится полностью)

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР УПРАВЛЕНИЕ ОНКОЛОГИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ ГЛАВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕЧЕБНО−ПРОФИЛАКТИЧЕС-КОЙ ПОМОЩИ ТРЕТЬЕ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРИ МИНЗДРАВЕ СССР ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ МИНЗДРАВА СССР

УТВЕРЖДАЮ Начальник Управления Онкологической помощи Главного Управления Лечебнопрофилактической помощи Министерства Здравоохранения СССР

_________________Б.В. Билетов “______“_______________1985 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по определению радиационно-физических характери-

стик и аттестации бета-источников для контактной лучевой терапии

52

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Впрограмму социального развития на 1981-1990 г. Нашей страны, одобрённой XXVI съездом КПСС, отмечается необходимость создания и освоения производством высокоэффективных средств для лечения онкологических и других наиболее распространённых заболеваний. К числу таких средств относятся,

вчастности, радионуклидные источники излучения для лучевой терапии опухолевых и, в ряде случаев, неопухолевых заболеваний.

Внастоящеевремяноменклатуравыпускаемыхзакрытыхтерапевтических радионуклидных источников излучения (ЗТРИИ) дляконтактнойлучевойтерапиивключаетдискретныеисточники с 14 радионуклидами с разными видами излучения. Десять из них применяются как бета-излучающие источники с радионукли-

дами 32P, 90Sr+106Rh, 147Pm, 204Tl, 85Kr, 144Ce+144Pr. Граничные энер-

гии бета-излучения промышленных источников имеют величины от 200 кэВ до 3,5 МэВ. Активность источника в зависимости от его типа и назначения может составлять величины 40:4000 МБк (1…100 мКи). По величине создаваемой мощности дозы терапевтическиеисточникидляконтактнойлучевойтерапииразличаются на 3 порядка (30 мГр/мин30 Гр/мин). Значения терапевтических доз за курс лечения также различаются на несколько порядков.

ЗТРИИ обычно изготавливают в виде игл, стерженьков, пластин, гранул, шариков, проволоки и т.д. Анатомические особенности и свойства органов и тканей человека, возможные формы, размеры и месторасположение опухолей (или других очагов поражения) определяют антропометрические требования к конструкциям источников. Большинство источников выполняется в виде “жёстких” конструкций, не изменяющих свою форму в процессе эксплуатации; некоторые в виде составных, полужёстких изделий. Имеются и гибкие изделия, которые могут принимать различную форму.

53

Л.В. Тимофеев

Для контактной лучевой терапии применяют свыше 20 различных типов источников. Среди источников одного типа есть изделия одинаковые по форме, но разные по размерам. Таких разновидностей−70. Источники, кроме того, отличаются и по величине активности содержащегосяв нихрадионуклида.Сучётом этого, число разновидностей ЗТИИ достигает 170.

При изготовлении источников применяются разнообразные материалы: полиэтилен, ионообменные смолы, модифицированные хлопчатобумажные ткани и стеклоткани, керамика, глазури, цеолиты, стёкла, а также различные металлы (алюминий, сталь, титан, золото, платина, иридий, родий).

РазнообразныметодикипримененияЗТРИИдляконтактной лучевой терапии: аппликационная, внутриполостная и внутритканевая. При аппликационной методике, источники как, например, офтальмоаппликаторы, непосредственно прикладываются к очагу поражения эпибульбарной опухоли. При внутриполостнойвводятся в полость (при лечении, например, заболеваний евстахиевой трубы, различных отделов носа, уха, в онкогинекологии); при внутритканевойисточник внедряется в поражённую ткань.

Время экспозиции источников существенно различно. Некоторые типы источников контактируют с очагом поражения в течение нескольких суток (ОА для заднего отдела глаза, рассасывающиеся аппликаторы); сеанс облучения с помощью других длится минуту-другую.

Эффективность применения радионуклидных источников излучения зависит от многих факторов и, в частности, от того, насколько полно и качественно исследованы их радиоционные характеристики.

Настоящие рекомендации по определению этих характеристик подготовлены на основе опыта работ ИБФ МЗ СССР и учётом общих влпросов, освещённых в монографиях /1-8,27,38/, некоторых частных- в научных публикациях /17-26,29/, кроме того,

54

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

с использованием методических рекомендаций /10-16/ и государственныхстандартов./9,31,33/Отдельныетермины,определения, единицы физических величин в области ионизирующих излучений приведены в изданиях /36,31,33/. 2.Радиационно-физические характеристики источников.

Различают характеристики самих источников, характеристики излучения и его поля и параметры взаимодействия ионизирующего излучения со средой.

ПрименительнокЗТРИИдлябета-терапииможновыделить специфичные для них характеристики /31/,/33/.

Этот перечень охватывает как так называемые показатели назначения, подлежащие контролю в процессе производства, так и показатели, которые могут контролироваться в процессе эксплуатации и, (или) исследоваться при разработке источников, т.е. на прототипах.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ

1.Активность радионуклида в источнике,A=;

2.Удельная активность радионуклида,Am=;

3.Объёмная активность радионуклида, ,Av=;

4.Поверхностная активность;

5.Суммарная активность радионуклидов;

6.Внешнее бета-излучение источника (поток бета-частиц, выходящих из радионуклидного источника через его рабочую поверхность).

7.Равномерность внешнего бета-излучения источника;

8.Содержание радиоактивных примесей.

9.Изотропность излучения.

55

Л.В. Тимофеев

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПОЛЯ

10.	Поток бета-частиц (через поверхность, вне источника)
	фn=		;	dфn
	Плотность потока бета-частиц φn=
11.						;
				dS
12.	Плотность потока бета-частиц			ф =	dE;

13.Плотность потока энергии бета-частиц φn= ddSф;

14.Энергетический спектр бета-частиц;

14.1Вид спектра;

14.2Граничная энергия спектра бета-частиц, Егр.

14.3Средняя энергия спектра бета-частиц, Еср. Примечание. Для реальных источников рассматриваетсяn dt

действующий энергетический спектр бета-излучения, выходящего через рабочую поверхность источника.

ПАРАМЕТРЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ СО СРЕДОЙ

	15.	dE
		Поглощённая доза бета-излучения (ПД), Д= dm ;
	16.	Мощность поглощённой дозы (МПД), бета-излучения,
		P= dD;
		dt	1
	17.	Массовая тормозная способность вещества S/Ρ =
			p
		dE ;
		de
	18.Cредняя энергия ионообразования, ω;

19.Линейная передача энергии L∆= (dEdl )∆;

20.Эффективный атомный номер вещества, Zэфф.;

21.Коэффициент качества ионизирующего излучения, Q;

Характеристика дозного поля в облучаемой середе

22.Слой половинного ослабления по МПД;

56

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

23.Макропространственное распределение ПД и МПД;

24.Интегральная доза, Dm=∫D·ρdv;

25.		Du, очаг
	Избирательность излучения Кu = Du, здоровье тк.;
26.		Pмакс
	Однородность дозы в очаге К0= Pмин
		Другие параметры
27.	Среднее значение МПД на поверхности источника
	~	ΣP
	P0=	noi ;

Poi-мощность дозы на рабочей поверхности источника в i-ом участке

n-число участков

28.Степень неравномерности МПД по поверхности источника

28.1.W = Sn •Po100%;

28.2.K1 = PoPoмаксмин ;

28.3.K2 = PoPoмакс;

29.Поглощённая доза фотонного излучения, Д= dmdE;

30.Мощность поглощённой дозы фотонного излучения

P= dDdt ;

АТТЕСТУЕМЫЕ РАДИАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗТРИИ

Для ЗТРИИ бета-излучения основными при их аттестации характеристиками и параметрами являются: активность радионуклида в источнике (1 по перечню), значение мощности дозы в определённом (например, на поверхности) участке (18); степень

57

Л.В. Тимофеев

её неравномерности по поверхности источника (30) ( в том числе отношение максимального значения мощности дозы на поверхности источника к минимальному и к среднему на той же поверхности); макрораспределение ПД и МПД в облучаемой ткани (25), действующий энергетический спектр бета-частиц (14), см. таблицу 1.

Следующие характеристики при аттестации выполняют до-

полнительную роль: (2-9), (10-13), (19-23), 31, 32.

В условиях производства определяются следующие основные характеристики.

Определяется активность радионуклида (радионуклидов) в источнике. Например, если активная матрица изготовляется путём сорбции радиоактивного раствора на неё, то А рассчитывается по результатам измерения активностей исходного и конечного раствора.

Ккаждому источнику прилагается технический паспорт.

Вэтом документе наряду с основными техническими характеристиками источника, например, такими как форма и размеры рабочей зоны, толщина защитной фольги, материал контейнера и т.д. приводятся следующие его радиационно-физические характеристики: для указанного радионуклида и вида излучения активность радионуклида в источникеБк(мКи) на дату изготовления источника; среднее значение мощности дозы на рабочей поверхности аппликатора мГр/с(рад/мин); мощность дозы на обратной стороне аппликатора; степень неравномерности распределения мощности дозы по рабочей поверхности аппликатора, характеризуемая коэффицентом вариации, в процентах; период распада радионуклида; отношение максимального значения мощности дозы бета-излучения на рабочей поверхности к минимальному; отношение максимального значения МПД к среднему по рабочей поверхности; приводится схема распределения МПД по рабочей поверхности в относительных единицах ( за единицу принимается среднее значение МПД).

58

//СИГНАЛЬНЫЙ ЭКЗЕМПЛЯР//

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ И АТТЕСТАЦИИ БЕТА-ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Наряду с радиационно-физическими параметрами (РФП), указываются меры предосторожности при работе с аппликатором, условия эксплуатации и хранения; даты изготовления и измерений, срок службы.

Более подробно радиационные характеристики бетаисточников, характеристики конкретных радионуклидов, -спек- тральные энергетические характеристики, точные значения периодов полураспада, эффективный пробег в мягкой биологической ткани, таблицы расчёта уменьшения активности нуклида в источнике излагаются для каждого класса исчтоников в методических рекомендациях по бета-терапии.

Одним из главных разделов этих методических руководств является атлас дозных полей для данного класса источников, в котором приводятся глубинные распределения МПД по главной оси источника; карты (или диаграммы) изодозных кривых для лучшей визуализации, выполненные в нескольких двух-трёх наиболее представительных плоскостях, для отдельных источниковизодозные поверхности.

Против каждойизодознойкривой (поверхности)проставляется значение МПД бета-излучения. Изодозы отличаются друг от друга по значениям МПД на 5…10%, что обеспечивает достаточную точность воспроизведения дозного поля.

Карты изодоз, после их закодирования, могут хранится на ЭВМ и использоваться по мере надобности.

Экспериментально,например,спомощьюустановкиСКД-1 ссцинтилляционнымидетекторами(см.разделы)измеряютсязна- чениямощностидозыбета-излученияP0 внесколькихобластяхна рабочей поверхности источника. Например, для ОА с диаметром активной зоны 18 мм, детектором с диаметром 2,5 мм измерения проводят в 17 точках.

По результатам измерений рассчитывают параметры:

59