Физические, технические, некоторые радиобиологические и медицинские аспекты контактной лучевой терапии_Монография_Тимофеев_Л.В

Сигнальный экземпляр

Фантомы глаза человека

Рис. № 44. Схема облучения детектора LiF источником типа I.I.I.

1 – источник излучения; 2 – детектор LiF – (3,5 х 2,5) мм2; 3 – фантом глаза.

151

Сигнальный экземпляр

153

Сигнальный экземпляр

155

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ РАЗРАБОТОК ЗТРИ ДЛЯ КЛТ

1. Эталонные дозиметрические источники

Проект авторской заявки на изобретение

Изобретение относится к области метрологии ионизирующих излучений и может быть использовано для сохранения, передачи и определения значений дозиметрических параметров закрытых терапевтических источников бета-из- лучения (ЗТИБИ). Кроме того, оно может быть применено для решения некоторых задач радиационной безопасности, в частности, для поверки (градуировки) дозиметрических приборов.

В лучевой терапии опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний успешно применяются закрытые радионуклидные источники бета-излучени- я/I/. Основной радиационной характеристикой, определяющей эффективность лечебного действия подобных источников, является создаваемая источником в биологической ткани мощность поглощённой дозы бета-излучения. При определении основных дозиметрических характеристик ЗТИБИ необходимо стремиться к наиболее высокой точности их измерения, ибо облучению организма сопутствует серия технических процедур, при которых погрешности в отпускаемой пациенту дозе накапливаются, что отрицательно влияет на эффективность лучевой терапии.

Аттестацию радионуклидных источников удобно проводить, особенно в производственных условиях, относительным методом ( методом сличения), с помощью специально колиброванных, в частности – образцовых мер( источников) различных разрядов, используемых для передачи размера единиц от эталонов к рабочим мерам и приборам. В Советском Союзе и за рубежом разработаны образцовые источники альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучений, а также образцовые растворы ряда радионуклидов /2,3/. В зависимости от назначения образцовые растворы и источники аттестуются по одной или более из нижеперечисленных характеристик: активность радионуклида в источнике, поверхностная активность и поток ионизирующего излучения, энергия фотонного излучения и частиц, мощность экспозиоционной дозы и некоторым другим.

Однако источников излучения, образцовых по мощности поглощённой дозы бета-излучения в материале, эквивалентном мягкой биологической ткани, к настоящему моменту не имеется.

Для измерения дозиметрических характеристик ЗТИБИ используют различные экспериментальные методы прямых измерений – ионизационный, сцинтилляционный, фото-метод и др. /4/. Наиболее высокая точность абсолютных измерений МПД бета-излучения обычно достигается с помощью ио-

156

Сигнальный экземпляр

низационной экстраполяционной плоскопараллельной камеры /5/. Однако подобные измерения, как правило, трудоёмки, и осуществляются в основном на уникальных эталонных установках.

Отметим попутно, что в состав эталонных установок должны входить средства, обеспечивающие хранение единиц МПД, контроль условий хранения и стабильности измерений, а также передачу размера единиц МПД другим средствам измерений.

При массовом выпуске ЗТИБИ удобны для измерений сцинтилляционные дозиметры. В этом случае требуется переносить единицу МПД с эталона на рабочее средство измерения, каким и является сцинтилляционный дозиметр.

При решении частных задач, например, при аттестации серийных офтальмоаппликаторов (ОА) с 90Sr+90Yзначение МПД бета-излучения переносят на OA с помощью компаратора с терапевтического с теми же радионуклидами и близкого по конструкции , но плоской геометрии источника /6/, дозиметрические характеристики которого предварительно изучены с помощью ионизационной экстраполяционной камеры.

Погрешность измерения основных дозиметрических параметров ЗТИБИ в подобных случаях бывает не меньше 20% при доверительной вероятности 0,95.

Таким образом, известные способы и средства определения дозиметрических параметров закрытых терапевтических источников бета-излучения за счёт недостаточной точности или большой сложности процедуры измерения снижают качество выпускаемой радиоизотопной продукции (бета-источников) и эффективность контактной терапии, а также не обеспечивают единства измеренийсоответствующих дозиметрическихпараметровприприпроизводствеи применении ЗТИБИ, либо ведут к высокой трудоёмкости их аттестации.

Эти недостатки в принципе успешно могут быть устранены при использовании метода сличения рабочих бета-источников с обладающими соответствующими дозиметрическими параметрами ,образцовыми источниками , которых, как указано выше, в настоящее время не имеется.

Цельюнастоящегоизобретенияявляетсяповышениеточностииупрощение процедуры измерений дозиметрических параметров ЗТИБИ путём создания набора образцовых дозиметрических источников бета-излучения (ОДИБИ), предназначенных для передачи от эталона и хранения размеров, указанных параметров, аттестации рабочих бета-источников методом сличения. Эта цель достигается тем, что ОДИБИ изготавливаются и калибруются как образцовые по нужным дозиметрическим параметрам, а именно – по значению мощности поглощённой дозы, создаваемой у рабочей поверхности источника, находящегося в контакте с веществом эквивалентным по радиационному подобию мягкой биологической ткани, по поверхностному и глубинному распределению мощности дозы в тканеэквивалентном материале. При этом, для обеспечения аттестациитерапевтическихбета-источниковразноготипаиназначения,ОДИ- БИ выполняются на основе различных радионуклидов, применяемых в ЗТИБИ, обладающих граничными энергиями испускаемого ими бета-излучения в

157

диапазоне от 200 до 3500 кэВ и создающих мощность поглощённых дох в тканеэквивалентной среде от 20 до 300 сГр/мин.

Кроме решения главной задачи (повышения точности измерений) применение ОДИБИ обеспечивает упрощение процедуры и сокращение продолжительности определения дозиметрических параметров ЗТИБИ, а также поверки (градуировки) дозиметрической аппаратуры. Набор ОДИБИ, состоящий из источников с радионуклидами,применяемыми в ЗТИБИ, обладающих бета-из- лучением разной энергии и создающих разные МДП в рамках приведённых выше диапазонов, позволяет проводить аттестацию и поверку дозиметрических параметров любых используемых в медицинской практике закрытых терапевтических источников бета-излучения.

Кратко охарактеризуем устройство и параметры предлагаемых ОДИБИ. Схематический чертёж опытного образца ОДИБИ приведён на рис.1. Источник представляет собой плоский диск диаметром 36 мм и толщиной 6 мм. Геометрия источника (форма и размеры) выбрана с учётом того, что Государственный первичный эталон единиц МПД бета-излучения (ГЭТ9-82) и отраслевой рабочий эталон (ВЭТ9-2-84) включает в себя плоскопараллельную ионизационную камеру с собирающими электродами диаметром 3,10,15,20 и 30 мм. Толщина источника оптимальна с точки зрения возможности точного выставления его в строго определённом (аналогичном при многократных измерениях) положении на предметном столе перед входным окном эталонной ионизационной камеры и снижения уровня облучения с нерабочей стороны

источника.

Принципиальный вопросвыбор конструктивных материалов ОДИБИ. При этом мы принимали во внимание , что технология должна быть перспективной нетолькодляизготовленияОДИБИ,ноповозможностиидлятерапевтических источников, что позволяет с меньшими потерями в точности проводить аттестацию ЗТИБИ.

Для изготовления матриц опытных образцов ОДИБИ с радионуклидами 204Tl, 90Sr+90Yи 106Ru+106Rh мы использовали радиационностойкие модифицированныетканинаосновекремнеземныхпористыхволокон/7/.Активная матрица в виде диска диаметром 25 мм и толщиной(0,2+0,5)мм закладывается в полость, образуемую углублениями в крышке и подложке. Радионуклид прочно фиксирован в матрице. Дополнительная герметизация резьбового соединения осущетсвляется эпоксидной композицией.

В целях удобства работы с дистанционными инструментами на боковой поверхности крышки ампулы сделаны два среза (4). Углубления (5) в подложке облегчают сборку источника.

значениекоэффициентавариацииравно0,65%.Измеренияпроводилисьв25точках цилиндрическим Источник можно применять либо в том виде как он изображён на РИС.1, либо поместив его в специальный контейнер-пенал (см.рис.2) в котором к тому же можно ОДИБИ транспортировать и хранить.

158

Сигнальный экземпляр

Ампула ОДИБИ типа ТЛ1, СИ1, СИ2, и PP1 изготавливается из Al сплава марки Д-16. Эффективные атомные номера сплаваAl и ткани из КПВ, из которой изготавливаются матрицы ОДИБИ и многих терапевтических источников, близки и это позволяет корректно сличать аттестуемые и образцовые источники. В тоже время механические свойства сплава позволяют качественно изготовлять тонкие выходные ока источника, толщиной 0,15 мм (38мг/cм2) при его диаметре 25 мм.

На основании системного анализа результатов медицинских лабораторных испытаний на животных, а также клинического исследования ЗТИБИ различного типа, удалось показать, что в настоящий момент наиболее значимым по значениям мощности поглощённой дозы в бета-терапии является диапазон 20+200 сГр/мин. В качестве базовых мы приняли два номинала МПД: 20 сГр/ мин на рабочей поверхности источника для неопухолевых и 200 сГр/миндля опухолевых заболеваний.

Одним из основных параметров ЗТИБИ является степень равномерности распределения МПД по рабочей поверхности источника, которую можно характеризовать коэффициентом вариации W, определяемым следующим образом: W=(Sn/PO)*100%, где Snсреднее квадратическое отклонение результата измерения мощности дозы в n различных участках на рабочей поверхности источника; Poсреднее арифметическое значение мощности дозы по n участкам поверхности источника. Этот параметр контролируется с помощью специальных устройствприборов, требующих обеспечения поверки работоспособности и воспроизводимости их показаний. Использование в эталонных установках источников с низкими значениями W позволит повысить точность воспроизведения единиц МПД, снизит погрешность при сличениях установок

сразными размерами детекторов.

Вкачестве такого источника предлагается ОДИБИ с технецием-99. Актив- наяматрицаисточника-дискизметаллическоготехнеция-99.Равновесноезна- чение МПД достигается при толщине матрицы в 40 мкм и равно -20 сГр/мин.

Так как матрица в рассматриваемом случае состоит практически только из радиоактивныхядер(атомов),томожноожидатьособовысокойстепениравномерностираспределенияМПДпорабочейповерхностиисточника.Опытыс10 источниками показали, что среднее детектором с диаметром 2,5 мм.

Среднее значение МПД равно 20,24 сГр/мин и полностью соответствует медицинским требованиям по этому параметру.

Реальное использование опытных образцов ОДИБИ уже позволило повысить точность сличения рабочих эталонов с государственным до 1,5%; снизить погрешностьрабочихсредстваттестацииЗТИБИдо12%вширокомдиапазоне по энергии и по МПД для большого числа различных типов источников. Это позволяет достичь мирового уровня качества аттестации радиационной продукции (ЗТИБИ), а в отдельных случаях и превысить его. Опытные образцы ОДИБИ фактически использовались при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.

159