4 курс / Лучевая диагностика / Физичеческие,_технич_и_некоторые_радиобиологические_и_мед_аспекты

Медико-биологическиеиспытанияаппликаторовсрутением-106,проведен- ные в ВГМИ им. Бурденко, подтверждают достаточную механическую прочность, хорошую герметичность аппликаторов и радиационную безопасность для медперсонала при работе с ними. Возможная область применения аппликаторов – средство лучевой терапии при лечении неопухолевых заболеваний кожи и некоторых воспалительных заболеваний полости рта (стоматит, пародонтит, гингивит), а также метрология.

Рис. 148. Геометрия радиоактивных гибких матриц модульных источников

370

Сигнальный экземпляр

Рис. 149. Зависимость сорбции 106Ru на стеклоткани с различными неор-

ганическими сорбентами от pH. 1- Cus, 2- MnO2, 3- Ni(OH)2, 4- Fe(OH)3

Рис. 150. а) Общий вид дерматологического аппликатора с радиационностойкой гибкой основой. б) Схема чередования конструктивных элементов аппликатора, находящегося в контакте с мягкой биологической тканью

371

§67. Отечественные рутениевые офтальмоаппликаторы. Технология их изготовления

Твердая активная матрица

В 1984 г. в докладе на международном симпозиуме по офтальмологии, мы предложили создать отечественные рутениевые офтальмоаппликаторы, а в 1989 г. Институт биофизики МЗ СССР выдвинул предложение уже на разра-

ботку и серийный выпуск рутениевых ОА.

Приложение к договору 84-20/90 Согласовано:

Зам. директора Института Е.В. Девятайкин

ПРЕДЛОЖЕНИЕ на разработку и освоение медицинского изделия

Предложение выдвинуто Институтом биофизики Минздрава СССР

Дата август 1989 г.

1.Наименование медицинского изделия – комплект офтальмологических терапевтических аппликаторов в радионуклидами 106Ru+106Rh.

2.Назначение и область применения – лучевая терапия опухолевых заболеваний глаза.

3.Медицинские параметры и медицинские требования – область облучения – передний и задний отдел глаза; толщина опухоли ~(3÷7) мм.

4.Технические параметры и характеристики – диаметр активной зоны

-15÷20 мм; мощность дозы 20 и 200сГр/мин гладкая рабочая поверхность источника; толщина аппликатора – (1÷1,5) мм.

5.Известные аналоги (тип изделия, фирма, страна) – офтальмоаппликаторы фирмы «Изокоммерц» ГДР: отечественные источники с 90Sr+90Y.

6.Информация о работах, выполненных в данном направлении в стране, основные полученные результаты, где опубликована работа – обоснована возможность создания ОА с 106Ru+106Rh – ИБФ, ИФХАН. Выдано авторское свидетельство на способ получения активной матрицы с 106Ru+106Rh.

7.Ожидаемый эффект от применения офтальмоаппликатора с 106Ru+106Rh – излечение злокачественных опухолей глаза.

8.Ориентировочная потребность или годовой выпуск – 20 комплектов

вгод.

9.Предполагаемый разработчик – ИБФ МЗ СССР, ИФХ АН СССР.

10.Предполагаемый медицинский соисполнитель – МНТК «Микрохирургия глаза», НИИ глазных болезней им. Гельмгольца.

11.Источник финансирования – МНТК «Микрохирургия глаза».

Старший научный сотрудник Л.В. Тимофеев Заключение Минздрава СССР о целесообразности разработки.

Рекомендовано комиссией к разработке 02.11.89г. (протокол №6). Заключение организации-разработчика: ИБФ, разработка ОА целесообразна.

Л.В. Тимофеев

372

Сигнальный экземпляр

Обоснованием для вышеприведенного Предложения явилось Авторское Свидетельство на изобретение № 1545822 «Способ изготовления источника ионизирующего излучения на основе радионуклида рутения»

373

Изобретение относится к ядерной медицине и радиохимии. Цель изобретения – упрощение технологии и сокращение продолжительности процесса изготовления матрицы радиоактивного источника с радионуклидом рутения. Для изготовления матрицы радиоактивного источника используется препарат рутения-106 в виде раствора азотнокислой соли или хлорида. К раствору соли рутения-106 добавляют нитрат двухвалентной меди в концентрации 0,1-0,15 г/л и доводят рН раствора до 3-3,5 с помощью едкого натра. Затем в раствор помещают цинковую подложку, на которую при перемешивании раствора происходит осаждение радионуклида совместно с медью в течение 3-6 ч при 200С и перемешивании раствора. После этого подложку извлекают из раствора, промывают ацетоном, высушивают и покрывают защитной пленкой битума из раствора в н-гептане. Степень осаждения рутения-106 составляет 70%. Изготовленные источники по своим дозиметрическим параметрам отвечают медицинским требованиям.

Изобретение относится к ядерной медицине и радиохимии.

Цель изобретения – упрощение технологии и сокращение продолжительности процесса изготовления матрицы радиоактивного источника с радионуклидом рутения.

Для изготовления матрицы радиоактивного источника используется препарат рутения-106 в виде раствора азотнокислой соли или хлорида. К раствору соли рутения-106 добавляют нитрат двухвалентной меди в концентрации 0,1- 0,15 г/л и доводят рН раствора до 3-3,5 с помощью едкого натра. Затем в раствор помещают цинковую подложку, на которую при перемешивании раствора происходит осаждение радионуклида совместно с медью в течение 3-6 ч при 200С. После этого подложка извлекается из раствора, промывается ацетоном и высушивается. На поверхность подложки можно нанести тонкий слой защитной пленки, погрузив ее в 20%-й раствор битума в н-гептане.

Пример 1. К раствору азотно-кислого рутения-106 активностью 10мКи прибавляют 0,08 мл 1 М раствора нитрата меди, содержащего 4,8 мг.меди в пересчете на металл, и 20,5 мл 0,6 М раствора едкого натра (до рН 3). Объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой до 40 мл. В раствор помещают плоскую цинковую пластину диаметром 24 мм толщиной 67 мг/см2. Перемешивают раствор магнитной мешалкой при комнатной температуре в течение 6 ч. Пластинку с осажденным на ней рутением промывают кратковременным погружением в ацетон, высушивают, погружают в 20% раствор битума в н-гептане. Извлечение рутения-106 70%. Мощность дозы полученного источника свыше 70 Гр/сравна 120 сГр/мин. Неравномерность распределения мощности дозы по поверхности источника, характеризуемая коэффициентом вариации, составляет 9-11%.

Пример 2. Изготовление сферического источника.

К35 мл дистиллированной воды добавляют 0,39 мл раствора рутения-106

ввиде азотной соли с удельной активностью 40,4 мБк/мл. Избыточная кислотностьчастичнонейтрализуетсявнесением5,1мледкогонатрасконцентрацией

374

Сигнальный экземпляр

0,116 М. Добавляют 0,08 мл 1 М раствора нитрата меди. Осаждение радионуклида проводят на двух цинковых пластинках, имеющих форму сферического сегмента (площадь каждой 2,2 см2, радиус кривизны 14 мм, эквивалентная толщина металла 86 мг/см2). Время контакта 4 ч при комнатной температуре и перемешивании. Удельная активность цинковых пластин 18,5 МБк/см2. Мощность дозы полученного источника 20 сГр/мин. Неравномерность распределения мощности дозы по поверхности источника, характеризуемая коэффициентом вариации, составляет 3%.

Изготовленные источники по своим дозиметрическим параметрам отвечают медицинским требованиям.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ изготовления источника ионизирующего излучения на основе ради-

онуклида рутения, включающий осаждение рутения из водного раствора соли на металлическую подложку, отличающийся тем, что с целью упрощения технологии и сокращения продолжительности процесса, подложку выполняют из цинка, в водный раствор вводят соль двухвалентной меди в концентрацию 0,1

– 0,15 г/л, доводят рН раствора до 3 – 3,5 и осаждают рутений в течение 3 – 6ч при 200С.

375

Оригинальный способ изготовления радионуклидных офтальмоаппликаторов. Гибкая активная матрица

Авторское свидетельство на изобретение

Объект – способ Авторы:

Бочкарев В.В. Зайцев Б.А. Орлова Т.С. Плиско В.Н. Тимофеев Л.В.

Способ изготовления радионуклидных офтальмоаппликаторов

Изобретение относится к ядерной технике и может быть применено при изготовлении источников-офтальмоаппликаторов с различными радионуклидами для лучевой терапии опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний глаза.

Офтальмоаппликаторы для лучевой терапии представляют собой устройства сложной формы (по форме и размеру глазного яблока), состоящие из двух сферических пластин, между которыми помещаются радиоактивные матрицы разной формы и размеров.

Одним из основных моментов при изготовлении радионуклидных офтальмоаппликаторов является подготовка радиоактивной основы (матрицы).

Известен способ изготовления радионуклидных офтальмоаппликаторов, применяемый в Великобритании, заключающийся в том, что предварительно подготовленная радиоактивная матрица помещается на металлическую подложку сферической формы, накрывается тонкой, также металлической, фольгой, а затем проводится герметизация изделия. (Medicalradiationsourcescat alogueAmershamInternationalLimited, 1982, p.35).

В упомянутой выше технологии изготовления офтальмоаппликаторов активная часть изготовляется путем насыщения порошка двуокиси титана раствором карбоната стронция-90 с последующим холодным прессованием, спеканием в печи, прокаткой и штамповкой до получения требуемой формы и толщины матрицы.

Недостатками этого способа являются большая трудоемкость процессов; на всех этапах процесса изготовления активной части (матрицы) аппликаторов проводятся механические и термические работы с открытыми радиоактивными веществами, предъявляющие особые требования к обеспечению условий техники безопасности – спекание радиоактивного порошка при высокой температуре в кислороде; измельчение, классификация активного порошка; перемешивание с порошком металлического серебра; прессование матриц с радионуклидами и т.д.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу

376

Сигнальный экземпляр

является способ изготовления радионуклидных аппликаторов по АС СССР

№571143 класс G21G 4/00, 1977. Технология изготовления радионуклидного офтальмоаппликатора в этом случае такова. Приготовляется шихта – гомогенная смесь из порошков цеолита и никеля путем истирания порошков в ступке под слоем ацетона; затем шихта прессуется при давлении до 109 ПА с использованием пресс-форм, пуансонов и вставок высокой степени точности изготовления; затем термообработка матриц до 6000С, механическая (ручная) зачистка периметра; вытачивание надфилями матриц сложной формы, приклейка к основе для выжигания парафина при 5000С; насыщение радиоактивным раствором в течение 6 суток. Насыщенная радиоактивным раствором матрица помещается между двумя сферическими пластинами и затем производится герметизация изделия.

Недостаткомэтого способа изготовления офтальмоаппликаторов является большаятрудоемкость,наличиемногихсложныхподготовительныхопераций, трудно поддающихся автоматизации, большие затраты времени на изготовление основы. Как и в первом примере, применяется прессование, обжиг. Матрицы сложной формы практически изготовляются вручную.

Целью нашей работы являлось упрощение и ускорение процесса изготовления офтальмоаппликаторов сложной конфигурации, улучшение условий труди приработесоткрытымирадиоактивнымивеществамииповышениеравномерности распределения радионуклида на поверхности подложки.

Поставленную цель мы достигли тем, что предложили способ изготовления радиоактивной матрицы путем сорбции радионуклида из раствора на подложку из серийно выпускаемой отечественной радиационностойкой стеклоткани ГОСТ 19170-73, из которой перед сорбцией радионуклида вырубается по шаблону плоские заготовки нужной формы и размера и сорбция осуществляется в плоской геометрии при температуре 60-900С, pH=10-11.

Упрощение и ускорение технологического процесса, и улучшение условий труда при изготовлении активной матрицы обеспечивается тем, что:

-полностью исключаются радиационноопасные и трудоемкие операции, механические и термические работы, работы, проводимые под высоким давлением;

-вместо прессования матрицы из шихты с помощью сложных пресс-форм используется вырубка (штамповка) образцов из неактивной основы (ткани);

-существенно, примерно в 300 раз, сокращается продолжительность технологической операции насыщения основы радиоактивным раствором: вместо 6 суток у прототипа этот процесс занимает 30 минут в предложенном способе.

Улучшениеравномерностиобеспечиваетсятем,чтовотличиеотпрототипа, где сорбция радионуклида происходит на вогнутой сферической поверхности матрицы, в предлагаемом способе насыщение ведется в плоской геометрии. По экспериментальным данным в первом случае возникает неравномерность за счет скопления радионуклида в центре матрицы и разброса ее значений на краях (до -10% от среднего значения), при насыщении матрицы по предлагае-

377

мому способу отклонение значений поверхностной активности от среднего не превышает 2,5%.

Пример.

Рассмотрим процесс изготовления офтальмоаппликатора, например, типа С12 с радионуклидом стронций-90+иттрий-90, предназначенного для лучевой терапиизаболеванийзаднегоотделаглаза.Нарис.Схематичноизображенобщий вид этого аппликатора и активная матрица его. Аппликатор представляет собой сферическую чашу с вырезом для зрительного нерва, радиус кривизны поверхностей равен 14 мм. Мощность дозы бета-излучения стронция-90+иттрия-90 на поверхности аппликатора должна быть около 0,4 Гр/мин (40 рад/мин). Аппликатор был изготовлен по предлагаемой технологии следующим образом. В качестве основы использовали серийную ткань из кремнеземных пористых волокон, полученную из стеклоткани Т-10 отечественного производства. Толщина ткани 0,1 мм. Из ткани вырезали заготовку по форме (см. рис.). Форма и размер заготовки фиксировались оплавлением краев ткани. На основу сорбционным путем наносили радионуклид стронций-90 из раствора азотнокислой соли Sr(NO3)2 с Рн=10-11 при температуре 60оС-90оС. Всего за 30 мин. на основу сорбировалось около95%радионуклида,чтов300разменеепродолжительно,чемупрототипа.

Сорбционная емкость ткани из кремнеземных пористых волокон по стронцию, равная примерно 3 мг-экв/г, позволяет получать мощность дозы на поверхности аппликатора до 2 Гр/мин (200 рад/мин) и значительно больше, что удовлетворяет медицинским требованиям.

После промывки и сушки матрица закладывалась между двумя пластинами сферическойформы.Сатиновоепереплетениетканиизкремнеземныхпористых волокон обеспечивает надежное облегание основы сложной конфигурации. Герметизация осуществлялась аргоно-дуговой сваркой металлических пластин.

Данная технология обеспечивает высокую степень равномерности распределения мощности дозы по поверхности аппликатора (не хуже 90-95%). Кроме того, свойства тканевой матрицы таковы, что повышается надежность при эксплуатации источника – изделие устойчиво к механическим воздействиям (удары и пр.) при транспортировке.

Собственная толщина ткани (0,1мм) позволяет получать более тонкие источники, увеличивается КПД использования изделия за счет снижения самопоглощения бета-излучения основой. В случае непредвиденной разгерметизации радионуклиды в значительно меньшем количестве, чем у прототипа, вымываются из активной основы.

Формула изобретения.

Способ изготовления радионуклидных офтальмоаппликаторов для лучевой терапии глаза, заключающийся в формировании радиоактивной матрицы путем сорбции радионуклида из раствора на подложку, помещении матрицы в защитный корпус с последующей герметизацией его, отличающийся тем, что с целью упрощения и ускорения процесса изготовления офтальмоаппликаторов сложной конфигурации, улучшения условий труда при работе с открытыми ра-

378

Сигнальный экземпляр

диоактивными веществами и повышения равномерности распределения радионуклида на поверхности матрицы, в качестве подложки используется гибкий радиационностойкий материал из кремнеземных пористых волокон, из которого перед сорбцией радионуклида на него, вырубаются по шаблону плоские заготовки нужной формы и размера, и сорбция осуществляется в плоской геометрии при температуре 60-90оС и рН=10-11.

Рис. 151. Способ изготовления радионуклидных офтольмоаппликаторов

Начальник патентного отдела ИФХ АН СССР В.В. Тяпкина Начальник отдела патентования и изобретательства Е.В. Савельева

Авторы: В.В. Бочкарев, Б.А. Зайцев, Т.С. Орлова, В.Н. Плиско, Л.В. Тимофеев.

379