Отечественные рутениевые терапевтические источники бета-излучения_Тимофеев_Л.В

Сигнальный экземпляр

ПОСТАНОВКА ИЗДЕЛИЙ НА ПРОИЗВОДСТВО

Малые серии

Приказ Министра Здравоохранения на разрешение применения ЗТРИИ

ПРИМЕНЕНИЕ ЗТРИИ В КЛИНИКЕ

31

От идеи до практического воплощения – широкая временная полоса

ГЛАВА 2. ХРОНОЛОГИЯ (ПАРТИТУРА) СОЗДАНИЯ

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РУТЕНИЕВЫХ АППЛИКАТОРОВ.

ПРИМЕР НАУЧНОГО МЕЖДУНАРОДНОГО

СОТРУДНИЧЕСТВА

2.1. Хронология

1971-1976г. – В Институте биофизики МЗ СССР (в наст.вр. МБФЦ им. А.И. Бурназяна) по просьбе немецких специалистов нами в качестве оказания технической помощи исследованы физические и дозиметрические характеристики экспериментальных образцов рутениевых аппликаторов из ГДР, что в определённой мере способствовало организации в последствии серийного их выпуска фирмой «ИЗОКОМЕРЦ».

1981г. – Получено авторское свидетельство на изобретение №3248737. – Бета – терапевтический аппарат для офтальмологии с 106Ru и другими изотопами // Л.В.Тимофеев, В.Я.Комар и др//.

1983г (11-13 октября). – Организован Всесоюзный симпозиум силами Минздрава СССР, Института Биофизики МЗ СССР и НИИ Рентгенорадиологии МЗ РСФСР «Перспективы применения закрытых радионуклидных источников излучения для лучевой контактной терапии опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний».

1983-85гг. – Заключен договор о научном техническом сотрудничестве между ИБФ МЗ СССР и Институтом физической химии АН СССР по созданию радионуклидных источников на основе кремнеземных тканей (в том числе эталонных источников с 106Ru).

1984г. – Изготовлены и исследованы первые образцы гибких рутениевых аппликаторов. Источники экспонировались на Всесоюзной выставке достижений народного хозяйства (ВДНХ).

14 мая 1984г. – Стеклоткань – Модифицирована – Ø=14,5 мм; прототип ОА

–RuAlфольга.

–В докладе на международном симпозиуме по офтальмоонкологии мы предложили создать отечественные офтальмоаппликаторы.

1985г. – Разработано техническое задание на разработку комплекта эталонных (образцовых) дозиметрических источников бета – излучений (106Ru).

–Экспериментально исследованы кривые ослабления мощности поглощенной дозы бета-излучения в материалах вплоть до ΔZ=(7…92).

32

Сигнальный экземпляр

1986г. – Заключен договор между ИБФ и ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева, С.-П.

– Совместно с ИФХ АН СССР изготовлены, изучены и апробированы в других организациях экспериментальные партии ОДИБИ с 106Ru (и 99Tc, 204Tl, 90Sr).

1986г. – 88г. Заключен договор между ИБФ и ИФХ ФН СССР о создании рутениевых офтальмоаппликаторов. Изготовлены (1986г.) первые образцы источников.

– Получены 3 медали ВДНХ за первые два опытных образца ОА; первый экспериментальный образец ОДИБИ.

- Изготовлены и изучены новые типы гибких аппликаторов.

1987г. – Оказана техническая помощь по проблеме «Чернобыль» СНИИП, Минскому НИИ ядерной энергетики и другим организациям и коллективам.

-Гибкие рутениевые аппликаторы отправлены в Воронежский ГМИ на медицинские испытания.

–Разработаны ТУ «Образцовые дозиметрические источники бетаизлучения (ОДИБИ)». Получены замечания и предложения от 8 организаций страны.

-Изготовлены и исследованы образцы ОДИБИ на двух новых активных матрицах.

-Получены заявки на изготовление комплектов ОДИБИ (Пятигорск, СНИИП и др.). Потребность – 2-3 комплекта на организацию до 1991 г.

-Получено свидетельство о Государственной поверке ОДИБИ.

-Подготовлена первая редакция медико-технических требований на разработку офтальмоаппликаторов с 106Ru от НИИ глазных болезней им. Филатова, Одесса.

-Заключен договор о научно-техническом сотрудничестве между ИБФ и МНТК микрохирургии глаза им. Федорова +106Ru.

-Исследованы радиационно-физические параметры офтальмоаппликато-

ров.

-Первый опытный образец ОА передан в Одессу на медицинские испыта-

ния.

1987 – 1989гг. – Сопоставление отечественных ОА с образцами ГДР (Изокомерц).

-Подана заявка на предполагаемое изобретение (ИБФ, ИФХ).

-Совместно с ИФХ составлен отчет.

1988г. – Международный симпозиум по офтальмоонкологии, Берлин.//Семикова Т.С., Линник Л.Ф., Тимофеев Л.В. Опыт использования рутениевых офтальмоаппликаторов.

-Получен Отчет о лабораторных испытаниях гибких рутениевых аппликаторов, Воронежский ГМИ.

-Изготовлены по усовершенствованной технологии и исследованы гибкие аппликаторы.

33

-Аттестация рутениевых ОДИБИ на вторичном эталоне поглощенных доз ВЭТ – 9-2-84 в ИБФ и на государственном эталоне во ВНИИ Метрологии, С.-

П.Образец передан в СНИИП.

-Получено АС на изобретение №1545822 «Способ изготовления источника с 106Ru»// Зайцева Б.Ф., Тимофеев Л.В., Раздрокина С.П. и др., М., ИБФ; ИФХАН.

-Изготовлены первые образцы ОА при участии ВНИИ Неорганических материалов. Исследованные в ИБФ источники переданы на медицинские испытания в МНТК Микрохирургии глаза.

1989г. – ИБФ совместно с МНТК МХГ (Л.В. Тимофеев и Т.С. Семикова) на заседании комиссии МЗ СССР по новой технике предложили разработать комплект офтальмоаппликаторов с рутением-106. Предложение было одобрено. Протокол №6 от 02.11.1989г.

-Предполагаемые медицинские соискатели МНТК «Микрохирургия глаза и НИИ глазных болезней им. Гельмгольца». Одним из оснований возможности создания новых типов ОА явилась выдача авторского свидетельства на изобретение способа получения активной рутениевой матрицы […].

-Исследованы дозные поля ОА и гибких аппликаторов.

-Курирование клинических испытаний опытных образцов ОА в МНТК МХГ НИИ ГБ им. В.П. Филатова, Одесса.

-Проведен анализ результатов апробации образцов ОДИБИ на предприятиях страны.

-Физико-дозиметрические испытания опытных образцов ОА.

1990г. – Подготовлено техническое задание на ОДИБИ.

-Изготовлена опытная партия ОДИБИ.

-Исследованы новые типы офтальмоаппликаторов.

– Изготовлена партия гибких аппликаторов с защитным свинцовым слоем для ГМИ г. Воронежа и НИИ ТТ и ГБ им. Филатова г. Одессы.

1991г. – Подготовлен отчет о проделанной работе по созданию новых типов рутениевых аппликаторов.

- Изготовлены опытные образцы рутениевых эталонных источников. Исследованы их радиационно-физические параметры.

1992 г. - Доклад в ФЭИ (Физико-энергетический институт) г. Обнинск по проблеме создания новых средств для контактной лучевой терапии на основе многолетнего опыта Института биофизики МЗ СССР по данной тематике с целью привлечения специалистов ФЭИ для продолжения работ в заданном направлении.

1997 г. – получено свидетельство №4905 на полезную модель «Аппликатор для беталучевой терапии». Авторы: Линник Л.Ф., Семикова Т.С., Яровой А.А., Тимофеев Л.В.

34

Сигнальный экземпляр

2.2. Пример научного международного сотрудничества

В 1969-1971гг. Центральный исследовательский институт изотопов и излучений (отдел источников излучений ядерной фармацевтики) в лице профессора Г.Формума обращался в ИБФ с просьбой оказании научно-технической помощи в решении «проблемы исследовании радиационно-физических параметров опытных образцов источников для контактной лучевой терапии с радионуклидами ру- тений-106, стронций-90 и криптон-85. К этому времени мы уже имели достаточно надежную экспериментальную базу для решения подобных проблем [ ].

35

ВГДР в это время разрабатывались офтальмоаппликаторы для онкологии

с106Ru + 106Rh. С помощью установки ЭК-2 с экстраполяционной ионизаци-

онной 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.

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

Таблица2.2.1

Источник представлял собой плоский диск толщиной в один мм и диаметром 25 мм. Диаметр активной зоны – 18 мм. Измерительные диаметры ионизационной камеры: 3,6 мм и 10 мм. Для данного типа источника были определены зависимости типа До,β=ƒ(А), где А – активность радионуклидов в источнике.

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

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

Таблица2.2.2

Вплотную

На расстоянии 10 мм

36

Сигнальный экземпляр

Ослабление бета-излучения 106Ru+106Rh в Ag

«Абсолютные измерения мощностей доз на поверхности и в 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. […..]

37

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

СОЗДАНИЯ РУТЕНИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ

Радионуклиды рутений-106 и родий-106 – генетически связанная пара бета-излучателей.

Спектр бета-излучения 106Ru+106Rh является сложным и в основном состоит и шести порциональных спектров с граничными энергиями с 40 кэВ до 3550 кэВ. Полные схемы распада приведены на рис.

Период полураспада 106Ru равен 368, 2 суткам. Максимальный пробег бета-частиц родия с Егр=3,55 МэВ в мягкой биологической ткани равен 18,25 мм. Средняя энергия бета-частиц 106Rh равна 1,508 МэВ. И именно бета-частицы с этой энергией определяют радиобиологический эффект.

К сожалению, распад этих радионукдидов сопровождается довольно интенсивным гамма – излучением, с энергиями 511,8 кэВ (20,6 %); 621,8 кэВ (9.81%) и 1050 кэВ (1,46%).

Впервые применять бета – излучение радионуклидов 106Ru+106Rh для лучевой терапии предложил Фрейндлих.

3.1. Ослабление бета-излучения фильтрами из материалов с Z=(6…92)

К современным ЗТИБИ предъявляются довольно жесткие медикотехнические требования. Так, например, офтальмоаппликаторы для бетатерапии злокачественных новообразований в заднем отделе глаза должны быть не толще 1 (одного) мм, и при этом необходимо еще предохранять от переоблучения здоровые ткани (выбор материала и толщины подложки) и обеспечивать оптимальный выход бета-излучения из источника для создания требуемой мощности дозы (толщина выходного окна и активной матрицы).

Как правило, ЗТИБИ гетерогенны и конструкционные элементы создаются на основе разнообразных материалов: полимерные пленки, кремнеземные волокна, керамика, металлические пластины.

Материал выбирается исходя из его защитных характеристик, физикохимических, технологических свойств, а также функциональных значений изделия.

Возникает также задача оптимизации геометрии (размеров и форм) источников, напрямую связанная со свойствами материала.

Активную матрицу можно было изготовить также из смеси порошков никеля и цеолита.

Однако, расчетные методики не всегда обеспечивают требуемую точность. Например, как это в случае материалов с Z<50, либо когда предло-

38

Сигнальный экземпляр

женные расчетные методики применимы в ограниченном энергетическом диапазоне бета-излучения. Недостаточно и соответствующей справочной информации.

Всвязи с этим возникла необходимость дополнить соответствующие существующие методические приемы экспериментальными данными в виде графиков, позволяющих оперативно оценивать ослабление бета-излучения по МПД экранами из материалов с Z€(6-92) для бета-излучателей с Егр=(200-3500)КэВ.

Была выбрана барьерная геометрия в качестве базовой защиты, а, следовательно, и эксперимента: плоский, широкий, «толстый» источник; и затем «тонкий» плоский детектор.

Фильтры были выполнены из таких однородных или композиционных материалов как полиэтилен, стеклоткань, цеолит, титан, алюминий, желе-

зо, технеций, кадмий, вольфрам, свинец, уран, LiF, Mg2B4O7, рентгеновская пленка.

Вэксперименте использовались промышленные источники бетаизлучения типа БИП, БИТ, БИР, БИЦ, а также ОДИБИ, ЗТРИИ и некоторые другие источники с радионуклидами 147Pm, 99Tc, 204Tl, 90Sr+90Y, 144Ce+144Pr,

106Ru+106Rh.

Диапазон граничных энергий бета-излучения – (200-3500)КэВ.

В качестве детектора использовалась воздушная ионизационная плоская камера глубиной 0,8 мм и диаметром собирающего электрода 10 мм. Толщина входного окна камеры составляла 1,7мг/см2.

Погрешность относительных измерений значений МПД <(3-7)% и зависит от Eβ и толщины фильтра.

Результаты проведенных измерений представлены на рисунках 3.1.1…..3.1.4.

Что касается сравнительных характеристик ослабления бета-излучения по МПД в рассматриваемой геометрии измерения, то можно заметить следующее. Если толщину фильтров выражать в массовых единицах (мг/см2), то во всем энергетическом диапазоне заметна большая эффективность в ослаблении тяжелыми элементами до ~(1,5-3) раз, нежели элементами с Z<22. При Егр=7566КэВ (204Tl) кривые сгруппировались в два пучка (Z<48) и (Z<22), хотя в верхнем пучке можно наблюдать еще и тонкую «структуру» - небольшое увеличение эффективности ослабления с ростом Z.

39

Рис. 3.1.1. Характер ослабления дозы бета-излучения «толстого» источника по глубине поглотителя из различных материалов

Рис. 3.1.2. Характер ослабления дозы бета-излучения «толстого» источника по глубине поглотителя из различных материалов

40