4 курс / Лучевая диагностика / Физичеческие,_технич_и_некоторые_радиобиологические_и_мед_аспекты

1,5 мм) удовлетворяет требованию теории Брэгге-Грея, упомянутого выше. В таком случае зависимость I=ƒ(h) должна быть линейной: пересечение прямой с осью абсцисс и укажет местонахождение нуля прибора. В общем случае зависимость I(h) описывается выпуклой кривой. Однако опыт работы с описываемой установкой, а также на аналогичных камерах показывает, что при измерениях с плоскими источниками, размеры которых превышают размеры собирающих электродов, зависимость тока от межэлектродного расстояния при малых глубинах камеры (h≤ 1 мм) может быть с достаточной точностью аппроксимирована прямой линией. На рисунке (…) приведены зависимости I(h) для источника с радиоизотопом 204Tl.

При малых расстояниях возможна деформация высоковольтного электрода за счет сил электростатического притяжения. В этом случает должно наблюдаться уменьшение тока в камере. Графики, приведенные на рис (…) иллюстрируют этот эффект: при напряженности электрического поля 106 в/м и для глубины камеры порядка 0,25 мм деформация электрода может быть значительной.

В связи с этим все измерения на камере проводятся при таких значениях напряженности электрического поля, когда рассматриваемый эффект бывает незначителен.

С целью повышения надежности работы камеры и точности измерений, собирающие электроды камеры сделаны взаимозаменяемыми. Воспроизводимость результатов при смене электродов составляет ±1,5%.

Измерение тока производится компенсационным методом по Таунсенду. Значения величин емкостей измерены в поверочной радиотехнической лаборатории Комитета стандартов (Москва). Напряжение, подаваемое на емкость, измеряется потенциометром типа Р 307 класса 0,15.

Сравнительные измерения МПД БИ – основного контролируемого параметра ЗТИБИ

Произведены сравнительные измерения мощности поглощенной дозы бе- та-излучения от плоских источников с помощью установки ЭК-2 Института Биофизики МЗ СССР и образцовой установки типа УЭК-1 ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, г. Ленинград.

Серия проведенных измерений с бета-источниками Pm147, Tl204 и Р32 показала, что средние расхождения значений мощности дозы бета-излучения, измеренные на установке ЭК-2 и на образцовой установке типа УЭК-2, составляют 2,5-4% и находятся в пределах экспериментальных погрешностей измерений обеих установок (3-5%).

Измерения проводились с источниками, изготовленными на ионообменной основе, обеспечивающими достаточную равномерность распределения изотопа по объему.

80

Рис. 9. Свидетельство о государственной поверке источника

82

Сигнальный экземпляр

ПРОТОКОЛ сравнительных измерений мощности поглощенной дозы бета-излучения

от плоских бета источников с помощью установки ЭК-2 Института биофизики М3 СССР г. Москва и образцовой установки типа УЭК-1 ВНИИМ им. Д.М. Менделеева г. Ленинград.

Измеренияпроводилисьвпериодсапреля1966г.поянварь1968гсплоскими бета источниками Рm147 , Тℓ204, Р32 изготовленными на основе ионообменных материалов. Характеристики источников представлены в таблице .

Степень равномерности определялась с помощью сцинтилляционного детектора с диаметром входного окна 10мм, расположенного вплотную к источнику, и рассчитана по 16 измеренным значениям в различных областях источника.

При измерениях источник помещался вплотную к потенциальному электроду камеры, и мощность поглощенной дозы определялась на поверхности источника при контакте с тканеэквивалентным материалом.

При сопоставлении результатов измерений, проведенных в различные сроки, были использованы следующие значения периодов полураспада

При расчете мощности поглощенной дозы было использовано значение средней работы ионообразования в воздухе Е=53,7 кэВ. Обработка результатов измерений проводилась по методу наименьших квадратов в соответствии с «Методическими указаниями № 281 по проверке источников бета-излучения по мощности поглощенной дозы». Погрешность измерений составляет 3-5%. Результаты сличений показывают, что средние расхождения значений мощности поглощен¬ной дозы бета-излучения, измеренные на установке ЭК-2 и на образцовой установке типа УЭК-2 составляет 2,5-4% и находится в пределах экспериментальных погрешностей измерений обеих установок, чтo позволяет сделать вывод об отсутствии систематических погрешностей при измерении мощности от поглощенной дозы от бета-источника.

83

Рабочий эталон единиц поглощенной дозы и мощности поглощенной дозы бета-излучения

В период 1981—1984 гг. в Институте биофизики Минздрава СССР и Научнопроизводственном объединении «Всесоюзный НИИ метрологии им. Менделеева» создан рабочий эталон единиц поглощенной дозы (ПД) и мощности поглощенной дозы (МИД) β-излучения в тканеэквивалентной среде. Назначение эталона — метрологическое обеспечение работ в медицине, в частности лучевой терапии. Необходимость создания рабочего эталона диктуется требованиями обеспечения единства измерений при создании, выпуске и применении закрытых терапевтических радионуклидных источников излучения, а также повышения их точности. Это стало особо актуальным в связи с расширением номенклатуры и увеличением объема выпуска источников β-излучения, используемых в медицинской практике.

Лечебный эффект от применения радионуклидных источников существенно зависит от точности определения ПД в облучаемых тканях и органах человека. Для эффективного лечения, по мнению врачей-радиологов, погрешность определения ПД β-излучения в ряде случаев не должна превышать 5—7%.

Наиболее точным и распространенным методом определения МПД и ПД β-из- лучения является ионизационный и, в частности, метод экстраполяционной ка-меры.

Экстраполяционная камера — разновидность тканеэквивалентной по-

84

Сигнальный экземпляр

лостной ионизационной камеры [5, 7], с помощью которой измеряют ио - низацию в полости приграничного слоя тканеэквивалентного вещества. МПД β-излучения в тканеэквивалентном веществе определяется на основе соотношения Брэгга — Грея [7] через значения относительных массо - вых тормозных способностей для электронов в этом веществе и в воздухе, усредненных по действующему спектру β-излучения [4].

Метод экстраполяционной камеры осуществлен в государственном первичном эталоне единиц ПД и МПД β-излучения (ГЭТ 9—82), утвержден -

ном в 1982 г. [6].

Созданный рабочий эталон (ВЭТ-9-2— 84) включает измерительную установку с ионизационной экстраполяционной камерой, вспомогательные измерительные средства, а также набор переменного состава источни - ков β-излучения на основе радионуклидов 90Sr+90Y, 204Т1, 147Рm и осу - ществляет хранение единиц ПД (Гр) и МПД (Гр-с-1) в диапазоне энергии β-излучения от 0,02 до 3 МэВ.

Диапазоны измерения ПД β-излучения составляют от З-10-2 до 10 Гр, МПД β-излучения — от 1-10-5 до 1 Гр-с-1. Среднее суммарное квадра - тическое отклонение результата сличения с государственным первичным эталоном ГЭТ-9—82 — эталоном СЭВ [6] (совместно с эталоном ГДР) не превышает 2,5%, при среднем квадратическом отклонении результатов измерений эталона — 1,5%; неисключенная систематическая погрешность

—3%.

Методика передачи размера единиц от государственного первичного

эталона рабочему эталону заключается в сличении с помощью компарато - ра, в качестве которого используются плоские источники β-излучения. При этом последовательно определяются значения МПД и ГЭТ и на ВЭТ от плоского источника β -излучения на заданных расстояниях по поверхности источника и при одинаковых значениях площади измерительного электрода экстраполяционной камеры. Погрешность передачи размера единиц от первичного к рабочему эталону не превышает 0,5%. Методика передачи размера единицы от ВЭТ образцовым и рабочим средствам измерений в виде дозиметров и источников β -излучения осуществляется с помощью компараторов, позволяющих передавать раз мер единицы от плоских β-источников источникам сферической и цилиндрической формы. Среди них сцинтилляционный дозиметр типа СКД-1 с фотоумножителем, работающим в токовом режиме [2], и химический дозиметр на основе водного раствора бензоата кальция [1]. Передача размера единицы ПД β-излу- че - ния этим дозиметрам осуществляется также с помощью аттестованных на ВЭТ-9-2—84 плоских β-источников, при этом дополнительно исследуется глубинное распределение доз от источников в активном веществе дозиме - тров. Погрешность измерения ПД и МПД на этих установках не превыша -

ет 10—12%.

Основные результаты измерений обрабатываются по специально раз-

85

работанным программам на ЭВМ. Главными задачами рабочего эталона ВЭТ 9-2—82 являются передача размера единиц ПД и МПД образцовым средствам измерений в виде дозиметров и источников β-излучения медицинского назначения и аттестация рабочих средств измерения и источников, непосредственно используемых в медицинской практике. Со времени создания установки с экстраполяционной камерой систематически проводились работы по исследованию радиационных и дозиметрических характеристик вновь разрабатываемых медицинских источников β-излучения. В последнее время на рабочем эталоне проведены исследования 20 типов β-аппликаторов на основе радионуклидов 204Т1 и 90Sr+90Y, разработанных для использования в офтальмологии, а также исследована серия аппликаторов для дерматологии и оториноларингологии.

Комплекс средств измерений рабочего эталона единицы ПД и МПД β-излучения будет и в дальнейшем использоваться для проведения науч- но-исследовательских и медицинских исследований в области радиационной дозиметрии, а также радиационных исследований вновь разрабатываемых медицинских источников β-излучения.

Созданный рабочий эталон входит в систему вторичных — рабочих — эталонов в области дозиметрии ионизирующих излучений, обеспечивая эффективность применения β-источников в медицине.

Установка с камерой ЭК-2 утверждена в качестве эталона ВЭТ-9-2-84 приказом №13 генерального директора НПО им. Менделеева от 28.01.85г. Эталон ВЭТ 9-2-84 входил в систему вторичных (рабочих) эталонов СССР

в области дозиметрии ионизирующих излучений и имел паспорт Госстандарта.

Эталон включает в себя средства измерения, вспомогательные устройства, компараторы: ионизационная воздушная плоскопараллельная экстраполяционная камера ЭК-2; набор мер МПД переменного состава из источников бета-излучения с радионуклидами прометий-147, технеций-99, таллий-204, стронций-90+иттрий-90, предназначенный для передачи размера единицы МПД и контроля стабильности работы эталона.

Диапазоны измерений ∆Дβ€/3.10-2,10 Гр/; ∆Рβ/1.10-5,1.0 Грс-1/.

Среднее квадратическое отклонение результата измерений при сличении с ГЭТ не более 2,5%. Энергетический диапазон бета-излучения Егр=/0,02, 30МэВ/ или /3,500 Дж/.

Для практического применения системы передачи размера единиц ПД и МПД бета-излучения ЗТРИИ от Государственного первичного эталона к рабочим мерам и приборам разработана Ведомственная локальная поверочная схема, регламентирующая соподчинение образцовых и рабочих мер и приборов, устанавливающая погрешность измерений при передаче размера единиц от одного разряда к другому.

86

Сигнальный экземпляр

Камера ЭК-2

1.Рукоятка переключения измерительных электродов

2.Ионизационная камера

3.Источник бета-излучения

4.Защитный кожух

Схема модернизированной установки ЭК-2М

Собирающие и потенциальные электроды камеры ЭК-2М

87

3. Установка с ионизационной камерой переменного давления газа, ее наполняющего, КПДГ

Рис 10. Установка с ионизационной камерой переменного давления газа,

еенаполняющего, КПДГ

Сцелью экспериментального изучения хода дозовых функций на близких расстояниях от источников бета - излучения с максимальной энергией спектра

Емакс ≤ 250 кэв нами была предложена и построена установка с плоскопараллельной ионизационной камерой, работающей при переменном (как выше ат-

мосферного, так и ниже) давлении Р заполняющего её газа. Газ в этой камере одновременновыполняетдвефункции–фильтрапеременнойтолщиныХ,про- порциональной ph (h – высота зазора в камере), и ионизационного детектора. В результате измерений с камерой получаются величины пропорциональные интегралам по толщине от дозных распределений. Продифференцировав затем полученные результаты можно определить ход дозовых распределений, как от плоских, так и от точечных источников. В описываемых исследованиях мы использовали, возможно, более тонкие (без самопоглощения) плоские источники ограниченной площади (диаметр ≤ 20 мм).

Чертёж камеры приведён на рис. 11. Ионизационная камера смонтирована под съёмным стальным корпусом в виде колпака, изготовленным из верхней части коммерческого баллона для сжатых газов. Конструктивно все вводы в камеру (подача высокого напряжения, токопровод к электрометру и т.д.) выполнены таким образом, что позволяют работать как при повышенном давлении (до 50 атм.), так и при любом пониженном. Камера испытана на

88

Сигнальный экземпляр

механическую прочность гидравлическим способом. Регулировка давления газа камере осуществляется через соответствующий патрубок, который с помощью системы вентилей присоединяется либо к вакуумному насосу, либо через редуктор к баллону со сжатым газом (воздух, азот). Контроль за величиной давления в камере производится с помощью отградуированного манометра и образцового вакуумметра. Герметизация камеры была такова, что во всём рассматриваемом диапазоне давление практически не изменялось как минимум в течение суток.

Рис. 11. Конструкция плоскопараллельной экстраполяционной ионизационной камеры с переменным давлением наполняющего её газа.

1-съёмный корпус камеры, изготовленный из частиц коммерческого балло- надлясжатыхгазов;2-графитоваяподложкадляисточника;3-графитовый потенциальный электрод камеры; 4-латунный токопровод с посеребрёнными контактами; 5,11 - подача напряжения на камеру; 6- графитовый собирающий электрод; 7,12пайки, латунь;8.14втулки. тефлон; 16патрубок для подачи газа; 17уплотнение, вакуумная резина; 18,19-крепёжный фланец с болтами; 20-втулка, дюраль; 21скоба; 22-прокладка, тефлон;23втулка с резьбой; 24 –стальной стержень.

Электрический контакт собирающего электрода с электрометром осуществляется через латунный токопровод с посеребрёнными контактами, помещёнными в тефлоновую втулку. Радиоактивный источник либо наносится на гра-

89