Отечественные рутениевые терапевтические источники бета-излучения_Тимофеев_Л.В

Сигнальный экземпляр

Формула изобретения.

Способ изготовления источника ионизирующего излучения на основе радионуклида 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.

4.2.2. Оригинальный способ изготовления радионуклидных офтальмоаппликаторов. Гибкая активная матрица

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. (Medicalradiationsourcescatalogu eAmershamInternationalLimited, 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 радиоактивны-

141

ми 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 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 большая трудоемкость, наличие многих сложных подготовительных операций, 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 при работе с открытыми радиоактивными веществами и повышение равномерности 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.

142

Сигнальный экземпляр

Улучшение равномерности обеспечивается тем, что в отличие от прототипа, 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 предлагаемому 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 терапии заболеваний заднего отдела глаза. На рис. Схематично изображен общий 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 бетаизлучения 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 около 95% радионуклида, что в 300 раз менее продолжительно, чем у прототипа.

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 сферической формы. Сатиновое переплетение ткани из кремнеземных пористых 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

143

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 радиоактивными 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.

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.

4.2.3. Исследование дозных полей новых офтальмоаппликаторов

Глубинные распределения доз в тканеэквивалентном материале, создаваемые бета-излучением офтальмоаппликаторов, изучались с помощью плёночных дозиметров. В эксперименте использовались детекторы, основанные на окрашивании пластиков под действием излучения. Плёнки изменяют свою оптическую плотность и цвет (с жёлтого на красный) и позволяют регистрировать ионизирующее излучение в интервале доз 1,5*102Гр /103 Гр. Информация хранится в течение трёх лет, считывание её путём использования спектрофотометра или микроденситометра может производиться многократно. Толщина плёночных дозиметров составляла 10 / 180 мкм. Погрешность однократного измерения дозы не превышает 15%, а погрешность относительных измерений может быть уменьшена до 5% путём предварительного отбора плёнок. Пространственное разрешение одного поля при использовании этих дозиметров определятся толщиной плёнки и диаметром луча считывающего оптического прибора. В нашем случае при использовании микроденситометра фирмы Jouce диаметр луча составлял 0,16 мм. Плёночные дозиметры по своему составу близки к оргстеклу, поэтому их размещение в этом материале (который с неплохим приближением моделирует мягкую биологическую ткань) не нарушает гомогенность такой дозиметрической системы, т.е. не приводит к искажению прохождения в ней бетачастиц. В дальнейшем, переход от дозных полей в оргстекле к полям в мягкой биологической ткани осуществляется с учётом радиационного подобия этих материалов.

144

Сигнальный экземпляр

Измерения с плёночными дозиметрами проводились следующим образом. Фантом глаза был выполнен в виде шара из оргстекла, диаметром 28 мм, с цилиндрическим углублением диаметром 3 мм. В это углубление помещался набор плоских детситоров (того же диаметра) в виде стойки, прослоенный, в случае необходимости, тонкими кружками из оргстекла. Офтальмоаппликатор накладывался непосредственно на фантом. С целью сокращения времени облучения на больших глубинных применялись более толстые (до 180 мкм) нежели вблизи аппликатора (10-30 мкм), а, следовательно, более чувствительные плёнки. Экспозиции плёнок на больших глубинах составляли 3 + 5 суток.

Изодозные кривые от офтальмоаппликаторов по центру его активной части имеют приблизительно сферическую форму. Учитывая относительно малый диаметр детекторов и характер дозного поля, можно было считать, что плёнки располагались примерно по изодозным поверхностям.

Сцелью проверки точности измерения эксперимент был выполнен также

внесколько иной геометрии. Плёнка располагалась между двумя полушариями другого фантома глаза из оргстекла перпендикулярно рабочей поверхности аппликатора. Измерение оптической плотности проэкспонированных плёнок проводилось в диапазоне длин волн около 530 мм, который был выбран с целью максимального выделения « полезного сигнала « над фоном. На рис. Приведена запись оптической плотности плёнок, расположенных перпендикулярно поверхности двух источников – офтальмраппликатора и такого же, но плоского по форме. На рис виден « эффект фокусировки «доз от аппликатора сферической формы. Отметим, что оба варианта расположения детекторов дали согласие результатов в пределах погрешности эксперимента.

Кроме цветных плёночных дозиметров дозные поля офтальмоаппликаторов изучались также и с помощью термолюминесцентных детекторов на основе LIFE//. Эти дозиметры представляют собой плёнку толщиной 35 мкм (4,2 мг/ см -2) и позволяют измерять дозы в диапазоне 1 / 102 Гр с погрешностью не превышающей 15%. Плёночные дозиметры с LIF использовались в основном для оценки доз вблизи от поверхности офтальмоаппликаторов. И применялись согласно первому варианту расположения диаметров – в виде стопки кружков в углублении фантома глаза. Результаты измерений с помощью двух типов плёночных дозиметров – цветовых и термолюминесцентных, хорошо совпали между собой.

Термолюминесцентные детекторы вследствие их высокой чувствительности использовались также для оценки доз тормозного излучения офтальмоаппликаторов, возникающего при прохождении бета-частиц через корпус источник и ткан глаза. В этом случае применялись термолюминесцентные детекторы «ТЕЛДЕ» в виде таблеток диаметром 3 мм и толщиной 1,5 / 2 мм. Так, например, было проведено измерение дозы тормозного излучения на хрусталик от ОА, расположенного с задней стороны глаза. При этом оказалось, что для различных типов ОА средняя по объёму хрусталика доза в (1,5 / 4)х10 4 раз меньше дозы бета-излучения на поверхности источника.

145

Сигнальный экземпляр

147

Сигнальный экземпляр

149