4 курс / Лучевая диагностика / Физичеческие,_технич_и_некоторые_радиобиологические_и_мед_аспекты

Рис.55. Зависимость нагрузка-удлинение при различных степенях обработки пленки (облучение, сульфирование).

Рис.56. Относительное изменение диаметра кольца под нагрузкой.

190

Сигнальный экземпляр

2. Офтальмоаппликаторы на основе сульфированного полиэтилена с 147Pm, 204Tl, 90Sr+90Y

Совместно с заводом «Медрадиопрепарат» изготовлены опытные образцы глазных аппликаторов с излучений 147Pm, 90Sr+ 90Y на основе сульфированного полиэтилена. С помощью специально изготовленной сцинтилляционной головки к ранее построенному в лаборатории прибору «ДОЗА» и на экстраполяционной камере ЭК-2 изучено распределение поглощенной энергии в тканеэквивалентных материалах. Степень равномерности распределения мощнее дозы по поверхности опытных образцов +/- 10%. Мощность дозы на поверхности источников 5000 сГр/ч.

Рис.57.

191

Сигнальный экземпляр

3. Гибкие аппликаторы на основе ткани из кремнеземных пористых

волокон с радионуклидами 90Sr + 90Y

Этот раздел работы выполнен совместно с ИФХАН СССР.

В клинике часто возникает необходимость в облучении отдельных органов или тканей сложной конфигурации. В этом случае удобно применять такие аппликаторы, которые легко могли принимать форму той или иной поверхности облучаемых органов. Подобные гибкие бета-аппликаторы с радиоизотопами 147Pm, 204Tl, 32Pи 90Sr+90Yразработаны в Советском Союзе [23].

Аппликаторы с радиоизотопами 147Pm, 204Tl, 32P и выпускались серийно. Они представляют собой тонкие пластины толщиной 0,1-0,3 мм различной площади - (5х5) см2, (10х10) см2 и т.д. Эти аппликаторы изготовляются на основе монообменных материалов - например, сульфированного полиэтилена, или полихлорвинила, полиэтилена c добавлением монообменной смолы ЭДЭ1ОП.

Известны попытки изготовления гибких аппликаторов на основе хлопча- то-бумажных тканей о привитыми сополимерами. За рубежом выпускаются гибкие аппликаторы только с 32Р [ 1 ]. Эти аппликаторы изготовляются на основе поливинилхлоридных пленок толщиной один мм. Мощность дозы на поверхности аппликатора приблизительно равна 15 Гр/ч.

Срок годности аппликаторов с долгоживущими радиоизотопами в основном определяется радиационной стойкостью специально обработанных для насыщения радиоактивным раствором материалов, например, сульфированного полиэтилена.

193

При мощности дозы порядка 1О Гр/ч срок годности такого источника не превышает приблизительно 0,5-1 года. При изготовлении аппликаторов с долгоживущимирадиоизотопами,такими,90Sr+90У,необходимобольшийсрок годности, а прочность фиксации радиоизотопа с кремнеземной основой практически исключает возможность загрязнения окружающей среды.

Кроме того, увеличение значения максимальной мощности дозы на поверхности источника расширяет возможности применения аппликатора.

При измерениях отступают от края не меньше, чем на 5-6 мм. Степень равномерности распределения мощности дозы по поверхности аппликатор определяется коэффициентом вариации W:

Рioзначение мощности дозы в некоторой i -ой области аппликатора, n - количество точек, в которых производится измерение,

Росреднее арифметическое значение мощности дозы по поверхности аппликатора,

G - среднее квадратичное значение отклонения погрешности измерения. Коэффициент вариации согласно техническому заданию не должен превышать 10%. Кроме того, показания прибор в каждой области не должны различаться более, чем в два раза.

В качестве примера на рис. приведены результаты измерений распределения мощности дозы по поверхности аппликатора.

Мощность дозы бета-излучения Р0 на поверхности аппликаторов измеряется с помощью установки СКД-1 (сцинтиляционный датчик, размеры детектора которого равны: ф=10 мм; h =10мм).

Измерения проводятся относительным методом, путем сравнения показаний прибор от аппликаторов и от аттестованных бета-источников. Источник бета-излучения аттестуется с помощью установки ЭК-2 (плоско-параллельная экстраполяционная ионизационная камера. Допустимое отклонение мощности дозы от номинала составляет ±20%. В паспорт вносятся среднее значение мощности дозы, измеренное в 6-100 точках, в зависимости от размеров аппликаторов.

194

Сигнальный экземпляр

Рис. 58. Аппликатор типа АГТ-01

1 - основа аппликатора из кремнеземной ткани,

2 - свинцовая фольга,

3 - защитный пакет из алюминиевой фольги,

4 - место герметизации,

5 - внешний защитный пакет из полиэтиленовой

Детектором бета-излучения служила оцентилляцион:ная пластмасса. Поскольку степень извлечения стронция-90 довольно высока (94-98 %),

необходимая величина мощности дозы может быть достигнута соответствующим выбором взятого количества радиоизотопа.

Сборка аппликатора.

При сборке аппликатора кусок ткани из КПВ, на которой нанесен строн:ций-90 и имеющий прямоугольную или круглую форму, заворачивается в алюминиевую фольгу для уменьшения опасности загрязнения радиоактив-

195

ным; изотопом окружающей среды, а затем вкладывается в пакет из полиэтиленовой пленки. Этот пакет герметизируется заваркой.

Насыщение ткани из КПВ стронцием-90.

Процесс осуществляется в герметичном термостатированном сосуде, изготовленным из нержавеющей стали. Насыщение производится при температуре около 90°С. Внутренний объем сосуда непосредственно перед внесением раствора и ткани продувается очищенным от углекислого газа воздухом. После этого в сосуд приnивается горячая, предварительно прокипяченная для удаления углекислого газа, дистиллированная вода из расчета 400 мл на одну заготовкуразмером100х100мм,растворстронция-90(количествостронция-90 зависит от требуемой мощности дозы бета-излучения источника, учитывая, что из ткани сорбируется 94-98% радиоизотопа) и 0,37 мл раствора бескарбонатного едкого натра с концентрацией бООг/л для получения в исходном растворе концентрации едкого натра 0,015-0,020 н. Высокая концентрация едкого натра в растворе для подщелачивания необходима для того, чтобы значительно уменьшить растворимость соды, что весьма существенно по причине, указанной выше.

Фиксирующая рамка с тканью располагается в сосуде в горизонтальной плоскости. Насыщение ткани строндиом-90 происходит в течение 1 часа при слабом персмешивании на аппарате для встряхивания (около 70 качаний в мин.).

После насыщения отбирают пробу раствора, сливают отработанный раствор, дважды промывают рамку е тканью дистиллированной водой (по 400мл), не извлекая её из сосуда, и сушат там же при выключенном нагреве и открытой крышке в течение I часа. Высушенную ткань извлекают из сосуда, снимают с фиксирующейрамки,и,вслучаенеобходимости, вырезаютизтканипластины нужного размера, которые поступают на сборку аппликатора.

Степень извлечения стронция-90 определялась по активности проб исходного раствора и раствора после нанесения. Активность измерялась через 15 суток, что практически было достаточно для достижения радиоактивного равновесия.

Скорость счета проб измерялась на установке УСД-1.

196

Сигнальный экземпляр

Приготовление опытных источников излучения с радиоизотопами стронций-90 иттрий-90

Процесс приготовпения источников складывается из следующих последовательных операций:

I. Подготовка материала.

а) Удаление замасливателя со стеклоткани.

Волокна из которых изготовляются выпускаемые промышленностью стеклоткани, обычно покрыты замасливателями (парафин или другие органические вещества). Удаление замасливатедя необходимо для более равномерного выщелачивания катионов из стеклянных волокон, что в значительной степени определяет равномерность распределения радиоактивного изотопа по поверхности. Для удаления замасливателя куски стеклоткани необходимого размера выдерживаются в муфельной печи в течение 2-х часов при 420-450°С. При этом обеспечивается полное выжигание замасливателя.

б) Выщелачивание стеклоткани азотной кислотой.

Эта операция, как указывалось выше, необходима для удаления катионов

идругих выщелачиваемых составных частей из стекловолокон и получения кремнеземных пористых волокон, обладающих большой удельной поверхностью.

После удаления замасливателя ткань подвергается кислотной обработке (бн соляная или азотная кислота) в течение 2-х часов при температуре около 1ооос

ипериодическом перемешивании.

Наоднузаготовкуразмером1ООх100ммнеобходимо600млкислоты,которая может быть использована многократно. После выщелачивания ткань промывается дистиллированной водой до нейтральной реакции. Приготовление заготовки ткани из КПВ могут хранится неограниченное длительное время либо в дистиллированной воде, либо в сухом состоянии.

Непосредственно перед нанесением стронция-90 заготовка ткани фиксируется в рамках из нержавеющей стали. Фиксация ткани в рамках необходима для более равномерного распределения радиоизотопа на поверхности аппликатора. После этого рамка с тканью выдерживается 0,5 часа в кипящей дистиллированной воде.

Характеристика ткани из кремнеземных пористых волокон

Как указывалось выше, материалом для приготовпения аппликаторов в данной работе служит ткань из кремнеземных пористых волокон (КПВ).

Этатканьполучаетсяизнекоторыхвыпускаемыхпромышленностью типов стеклотканей, изготовленных из бесщелочного стекла.

Стеклоткани различаются по характеру плетения, числу элементарных волокон в нити и, в зависимости от этого, могут иметь различную толщину. Каждая нить содержит несколько сот элементарных волокон толщиной 5-7 мим.

197

Толщина стеклоткани марки Т, использованной в данной работе, была равна

19 мг/см2 •

Превращение стеклоткани в ткань из КПВ достигается обработкой ее растворами сильных кислот (азотная и др.). При этом происходит выщелачивание из стеклакатионов, а такжеВ2О3 и в волокнахформируется пористаяструктура. Внутренняя поверхность пористых волокон, состоящих на 98% и более из двуокиси кремния, достигает больших величин и доходит до нескольких сотен м2 [ 2 ]. Так как диаметр элементарного стекловолокна сравнительно мал 1 5-7 мкм/, выщелачивание происходит довольно полно и сосравнительно большой скоростью. Структура ткани при этом не изменяется.

КПВ обладают химической устойчивостью к нейтральным и кислотным средам.

Исходное стекловолокно имеет высокую механическую прочность (3х10 9 Н/м 2 ). Уменьшение механической прочности в 2-2,5 раза происходит при получении КПВ на стадии кислотного выщелачивания.

Рис.59. а) Общий вид дерматологического аппликатора с радиационностойкой гибкой основой.

б) Схема чередования конструктивных элементов аппликатора, находящегося в контакте с мягкой биологической тканью.

198

Сигнальный экземпляр

Рис. 60. Глубинное дозное распределение в мягкой биологической ткани, контактирующей с дерматологическим аппликатором со 90Sr + 90Y, изготовленным на основе КПВ.

Количественных измерений влияния радиации на механическую прочность ткани из КПВ на разрыв не произведено, но облучение ткани гамма-излуче- нием 60Со с интегральной дозой 1,5х108 Гр, которая во много раз превышает возможную дозу за несколько лет эксплуатации, не привело к заметному снижению прочности.

199