4 курс / Лучевая диагностика / Физичеческие,_технич_и_некоторые_радиобиологические_и_мед_аспекты

Сигнальный экземпляр

571

2. Авторское свидетельство на изобретение бета ̶ терапевтического аппарата для офтальмологии

572

Сигнальный экземпляр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К авторскому свидетельству

1.Авторское свидетельство СССР №284816, кл. А61 №5/00, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР №213206, кл. А61 №5/00, 1971.

1. Бета-терапевтический аппарат для офтальмологии, содержащий защитную радиационную головку, комплект источников бета-излучения, сменныеколлиматорыснаборомдиафрагмиштативдляориентациирадиационной головки относительно объекта облучения, отличающийся тем, что, с целью улучшения радиационной безопасности медицинского персонала и пациента, он снабжен расположенным внутри радиационной головки поворотным барабаном для размещения источников бета-излучения, электромагнитным приспособлением, служащим для фиксации поворотного барабана и оптическим световым центратом для наведения коллиматора на объект облучения.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что, с целью изменения мощности дозы бета-излучения в непосредственной близости от диафрагмы при облучении различных заболеваний глаз, сменные коллиматоры выполнены телескопическими.

Изобретение относится к радиационным медицинским аппаратам, в которых применяются радионуклидные источники бета-излучения. Аппарат может быть использован для лучевой терапии различных заболеваний переднего отдела глаза. Облучение глаза является сложной проблемой, как в силу анатомических особенностей этого органа, так и в виду того факта, что хрусталик является одним из критических органов человека по отношению к облучению.

573

Известна радиационная головка, выполненная в виде защитного кожуха с источником ионизирующего излучения, содержащая механизм для установки элементов затвора в процессе открывания в заранее заданное взаимное положение, определяющее размер и форму пучка.

Однако эту радиационную головку невозможно использовать в офтальмологии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является бета-терапевтический аппарат для офтальмологии, содержащий защитную радиационную головку, комплект источников бета-излучения, сменные коллиматоры с набором диафрагм и штатив для ориентации радиационной головки относительно объекта облучения.

Недостатком этого устройства является то, что замена источника на другой, находящийся вне аппарата, производится вручную, также как и замена диафрагм. Эти операции относятся к радиационно опасным. Кроме того, отсутствует устройство для центрирования пучка излучения – используется метод наложения с присущей этому методу большой неточностью. В нерабочем положении аппарата не обеспечена требуемая защита от излучений, что может привести к случайному переобучению персонала. Из-за отсутствия в аппарате реле времени, не исключены субъективные ошибки при контроле времени сеанса облучения.

Цель изобретения – улучшение радиационной безопасности медицинского персонала и пациента, а также изменение мощности дозы бета-излучения в непосредственной близости от диафрагмы при облучении различных заболеваний глаза.

Поставленная цель достигается тем, что бета-терапевтический аппарат для офтальмологии, содержащий защитную радиационную головку, комплект источников бета-излучения, сменные коллиматоры с набором диафрагм и штатив для ориентации радиационной головки относительно объекта излучения, снабжен расположенным внутри радиационной головки поворотным барабаном для размещения источников бета-излучения, электромагнитным приспособлением, служащим для фиксации поворотного барабана и оптическим световым центратором для наведения коллиматора на объект облучения.

Кроме того, сменные коллиматоры выполнены телескопическими.

На чертеже схематически изображен предлагаемый аппарат, общий вид. Аппарат состоит из защитной радиационной головки 1, внутри которой размещен поворотный барабан 2 с расположенным на нем источником 3 бе- та-излучения. Барабан 2 имеет отверстие 4 для прохода светового пучка от лампы 5 оптического центратора. Аппарат имеет электромагнитное приспособление, служащее для фиксации барабана, состоящее из расположенной на оси 6 барабана 2 приводной ручки 7 и диска 8 с пазами 9 для взаимодействия с фиксирующим рычагом 10 с пружиной 11, шарнирно соединенного с электромагнитом 12. При отсутствии электроэнергии электромагнит 12 отключен и барабан 2 зафиксирован рычагом 10 под действием пружины 11. Диск 8 имеет

574

Сигнальный экземпляр

кулачок для срабатывания микропереключателей 13 при повороте барабана в требуемые позиции облучения. Число микропереключателей 13 соответствует количеству источников бета-излучения 3. На оси 6 барабана 2 расположен также пружинный механизм 14 для возврата барабана 2 в исходное положение хранения источников. Управление работой аппарата осуществляется с про- граммно-временного блока 15, состоящего из кнопки 16 включения лампы 5 оптического центратора, кнопок 17 выбора источника бета-излучения, реле 18 времени, сигнальных ламп 19 и замка 20 включения аппарата в сеть.

Для оптимизации дозного поля в облучаемом объекте к радиационной головке присоединены сменные телескопические коллиматоры, состоящие из концентрически расположенных втулок 21 и 22, с диафрагмами 23, имеющими различную форму и размеры выходного отверстия.

Радиационная головка закреплена шарнирно на стойке 24 штатива с ручками 25-27 для ее перемещения и фиксации. Штатив 28 с упором 29 и планкой 30, высота которых регулируется с помощью винтового механизма с ручкой 31, служит для фиксации головы больного во время подготовки и проведения сеанса облучения. Для устранения возможности случайного травмирования больного при ориентации радиационной головки штатив имеет механизмы грубой и тонкой ориентации, выполненный в виде микрометрической винтовой передачи 32, причем механизм грубой ориентации обеспечивает перемещение радиационной головки с коллиматором и диафрагмой на расстояние не ближе 3-5 мм до поверхности глаза.

Работа на аппарате осуществляется следующим образом.

Голову больного фиксируют на штативе 28, при этом его лоб упирается в упор 29, а подбородок расположен на планке 30. Регулировку этих элементов по высоте осуществляют ручкой 31. Аппарат включают в сеть с помощью замка 20. При этом срабатывает электромагнит 12 и происходит расфиксация барабана 2, рычаг 10 выходит из паза 9 диска 8. К радиационной головке присоединяют необходимый для лучевого воздействия коллиматор соответствующей форме и размерам очага заболевания диафрагмой 23. Выдвижением втулки 22 устанавливают необходимое для обеспечения выбранной мощности дозы расстояние источник-диафрагма. Кнопкой 16 включают лампу 5 оптическогоцентратораипосветовомупучку,проходящемучерезотверстиябарабана 2, коллиматора и диафрагмы 23, проводят визуальную ориентацию радиационной головки 1 с коллиматором и диафрагмой относительно очага заболевания. Перемещение головки осуществляют с помощью ручек 26 и 27, при этом проводят грубую настройку. На конечном этапе тонкую настройку осуществляют ручкой 25 посредством винтовой передачи 32. После центрации оптический центратора выключают и с помощью кнопок 17 выбирают источник бета-из- лучения, необходимый для облучения. На реле времени 18 устанавливают расчетное время облучения. Посредством ручки 7 барабан 2 поворачивают и выбранный источник 3 облучения совмещают с осью коллиматора. При этом кулачок диска 8 нажимает на микропереключатель 13, соответствующий вы-

575

бранномуисточникуизлучения,выключаетсяэлектромагнит12иподдействием пружины 11 рычаг 10 своим выступом входит в паз 9 диска 8 и происходит фиксация барабана в позиции облучения.

Далее включаются реле времени и начинается отсчет времени облучения. По истечении заданной продолжительности реле времени выдает сигнал на электромагнит 12, который включается, рычаг 10 расфиксирует барабан с источниками и под действием пружинного механизма 14 барабан 2 возвращается в положение хранения источников. Аппарат выключается, электромагнит обесточивается, и рычаг 10 фиксирует барабан 2 в положении хранения источников.

Изобретение обеспечивает практически полную радиационную безопасность медицинского персонала, аппарат прост в управлении и надежен в работе и существенно расширяет возможности лучевой терапии различных заболеваний переднего отдела глаза.

4. Биохимические показатели сред глаза при воздействии бета-излучения на роговицу глаза

При использовании в народном хозяйстве, медицине энергии атома не исключён непосредственный контакт человека с ионизирующим излучением. Бе- та-излучающие нуклиды могут попасть непосредственно на роговицу глаза; в другой ситуации тоже самое бета-излучение может использоваться в терапевтических целях. Степень воздействия излучения на различные поверхностные структуры глаза зависит и от энергии бета-излучения и от способа излучения. Если учесть, что средняя толщина роговицы ~0,5мм, то полностью в таком слое ткани поглотятся электроны с энергией ~200 кэВ.

Среди бета-излучателей граничную энергию бета-спектра 225 кэВ имеет радионуклид 147 Pm. В своё время один из авторов статьи участвовал в изготовлении и аттестации первых отечественных офтальмоаппликаторов с радионуклидами 147Pm и 204Tl. Кстати, средняя энергия бета-частиц 204Tl равна 238 кэВ. Об эффективности бета-терапии с помощью этих аппликаторов сообщалось в работах С.Г.Свириденко (1968 г.)…

С.Г.Свириденко применяла разовые дозы на эпителий роговицы глаза (15/50)сГр. Сумарные дозы составили (150/900) сГр. В настоящее время разрабатывается бета-терапевтический аппарат с набором источников различной энергии. Возможность локального облучения роговицы и (или) её структур предусматривается использованием излучения радионуклида 147Pm (В.В.Бочкарёв, Л.В. Тимофеев и др. 1981г).

Так об изменении проницаемости гемато-офтальмологического барьера можно судить на основе изменения количества белка в передней камере глаза.

Такнарушениегемато-офтальмологическогобарьераможнорегистрировать на основании изменения количества белка в передней камере и т. д.(Bengsson E. 1977 г).

576

Сигнальный экземпляр

Крайне ограниченное число публикаций и необходимость в расширении сведенийповоздействиюбета-излучениймалойэнергиинаорганзренияпобу- дили провести соответствующую экспериментальную работу.

Материалы и методы

В эксперименте были использованы взрослые кролики породы «шиншилла» массой (1,5+2) кг каждый. Облучение глаза кроликов производили с помощью упоминающегося выше аппарата, в котором среди других использован источник типа БИП-10 с радионуклидом 147Рm.Поток электронов от этого источника направлялся на объект облучения посредством стального коллиматора цилиндрической формы с внутренним диаметром 17,5 мм. Дозное поле от облучателя было предварительно экспериментально исследовано на тканеэквивалентном фантоме глаза с помощью экстраполяционной камеры с диаметром собирающего электрода равны 3,6 мм. На рис. 1 и таблице 1 приведено распределение дозы по глубине облучаемой ткани. За 100 % принято значение мощности дозы в ткани непосредственно на выходе из каллиматора, равное 18,7 сГр/мин. Погрешность измерений Pо не превышала +- 10%.

Глубинное распределение дозы в тканях глаза Таблица 1

Источникомизлученияслужитаппаратскалиматором,внутреннийдиаметр которого равняется 18 мм (17,5) . Дозное поле в мягкой биологической ткани было измерено с помощью экстраполяционной ионизационной камеры с диаметром собирающего спектрода 3,6 мм.

На выходе из каллиматора, мощность дозы равнялась 18,7 рад/мин. В установке использован промышленный источник с радионуклидом 147Pm типа БИП-10.

Роговица кролика представляет собой сферический сегмент шириной (12+16) мм и высотой 14 мм. Толщина роговицы до 0,8 мм. Масса хрусталика взрослых кроликов (580-590) мг.

Облучение проводили с интервалом в один день. Первые 10 облучений с разовой дозой 25 сГр и последующие 5- дозой 50 сГр. Таким образом, суммарная доза на поверхности облучаемого глаза составляет 500 сГр. Обследование глаза животных проводили непосредственно после окончания всего цикла облучения, через один и три месяца. Влагу из передней камеры гла-

577

за отсасывали шприцом сразу же после забоя кроликов. Общее содержания белка в камерной влаге определяли биуретовым методом. Количественное содержание белковых фракций и изучение их электрохимических свойств проводили методом диск-электрофореза в полиакриламидном геле в трис-гли- цировом буфере (Ph=7,4);сила тока 10 мА. Время проведения электрофореза = 1 час. Разделение проводили в сплошном блоке, окрашивание – амидошварц

– 10 B. Блок обрабатывали с помощью денситометр. Чувствительность метода позволила определить соотношение белковых фракций в камерной влаге, исходя из общего количества белка и количества влаги, вносимой в гель. Содержание глюкозы определяли методом иодо-метрического титрования.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Некоторые результаты эксперимента представлены в таблице 2. Как видно из таблицы содержание общего белка во влаге необлучённых правых глаз и во влаге левыхпарныхоблучённыхглазвозрастаетпочтив2разапослекурсаоблученияпо сравнению с количеством белка камерной влаги глаз контрольной группы животных. Это возрастание произошло, вероятно, за счёт глобулиновой фракции.

Анализируяденситометрическиекривые(рис.2)замечаемприсутствие(настарте) белка, не обладающего электрохимическими свойствами (очевидно денатурированный белок).

Анализ тканей глаза через 30 дней после облучения, показывает, что к этому временисодержаниябелказаметноуменьшилось–резкоуменьшилоськоличество глобулинов, но на (старте) всё ещё присутствует динатурированный белок, хотя и в значительной меньшей степени. ( Рис. 3 табл. 3)

Исследуемые параметры нормализуются в промежутке 30+90 дней со времени облучения (Рис. 4 табл.2).

На рис. 2-4 представлены электрофореграммы белков камерной влаги (жидкости)облучённыхинеоблучённыхпарныхглазвразличныесрокиисследований.На рис. 3 , 4 так же приведены данные по содержанию белка в сыворотке крови.

Как видно из рисунков белки камерной влаги обладают одной и той же электрохимической подвижностью, что и белки сыворотки. Очевидно, увеличение глобулинов в камерной влаге возрастает за счёт транссудации из плазмы крови, т.е. увеличивается проницаемость гематоофтальмического барьера за счёт увеличения проницаемости сосудистой стенки.

Определённый интерес представляет контроль за изменениями в тканях глаза сразу после облучения однократной дозы, равной 500 рад. (время экспозиции 25 мин), т.е. дозой, полученной в предыдущем эксперименте в течение приблизительно 1,5 месяцев. В этом эксперименте мы проследили за содержанием глюкозы в камерной влаге и хрусталике облучённого, необлучённого парного и контрольного (здорового) глаза кролика. Концентрацию глюкозы определяли йодометрическим титрованием. Результаты эксперимента указаны в табл. 3. Как видно из таблицы, содержание глюкозы в камерной влаге глаз практически одинаковы. В то же время

578

Сигнальный экземпляр

концентрацияглюкозы вкристалликеоблучённогоглазавдвоевышеконцентрации её в необлучённом глазу, которая в свою очередь равна концентрации в контрольном глазу. Очевидно, что разовая доза в 500 рад. На строму роговицы вызывает измененияметаболическихпроцессоввхрусталике,задерживаяраспадглюкозыдо молочной кислоты.

Содержание глюкозы в тканях глаза кроликов при облучении в дозе 500 сГр Таблица 2

Примечание: Разница в содержании глюкозы в хрусталике облучённых глаз и левых необлучённых глаз в сравнении с контрольными глазами статистически достоверна ts=3.5

Содержание белка и белковых фракций в камерной влаге глаз опытной и контрольной групп кроликов в мг % в различные сборки Таблица 3

579