методы и средства исслед и аттестации бета-источников для медицины
.pdfЛ.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