Локальные поглощённые дозы облучения медицинского персонала при брахитерапии рака предстательной железы микроисточниками 125I российского производства
Автор: Степаненко В.Ф., Бирюков В.А., Карякин О.Б., Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А., Мардынский Ю.С., Колыженков Т.В., Петухов А.Д., Богачева В.В., Ахмедова У.А., Яськова Е.К., Лепилина О.Г., Санин Д.Б., Скворцов В.Г., Иванников А.И., Хайлов А.М., Анохин Ю.Н.
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 1 т.26, 2017 года.
Бесплатный доступ
Эффективным и малоинвазивным методом терапии рака предстательной железы является внутритканевая лучевая терапия (брахитерапия), суть которой заключается в имплантации закрытых микроисточников 125I в ткань опухоли. В связи с разработкой микроисточников 125I российского производства, выпускаемых АО «ГНЦ РФ - «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (Обнинск), и проведением клинических испытаний этих источников в Медицинском радиологическом научном центре (МРНЦ) им. А.Ф. Цыба (Обнинск), необходимо получение данных о локальных поглощённых дозах облучения медицинского персонала - кожи пальцев рук и глаз онколога-радиолога и медицинского физика, осуществляющих необходимые процедуры на этапах подготовки и проведения операции. От результатов такой дозиметрии зависит возможность широкого применения российских микроисточников 125I в радиологических клиниках. Из-за малой энергии фотонного излучения, а также особенностей проведения подготовительных процедур и самой операции, пальцы рук и глаза медицинского персонала могут быть наиболее облучаемыми при брахитерапии рака предстательной железы источниками 125I. Радионуклид 125I распадается путём электронного захвата с периодом полураспада 60,2 сут, излучает характеристическое фотонное излучение (средняя энергия 28,33 кэВ, слой половинного ослабления в мягких тканях - около 2 см), электроны внутренней конверсии и Ожэ-электроны (эти электроны полностью поглощаются в материале герметичной капсулы источника). При измерениях поглощённых доз от облучения низкоэнергетическими квантами основной проблемой является доказательность результатов измерений, поскольку дозиметры должны быть достаточно чувствительными в диапазоне малых энергий, а энергетическая зависимость их отклика должна быть известна. В качестве автономных накапливающих термолюминесцентных (ТЛ) дозиметров квантового излучения малой энергии (от 10 до 100 кэВ) были использованы миниатюрные (5´1 мм) кристаллы оксида алюминия (a-Al2O3:C), с применением отработанной в МРНЦ им. А.Ф. Цыба методики их применения, измерений и калибровки. Измерения этих дозиметров проводили в режиме термической стимуляции люминесценции, испускаемой монокристаллами оксида алюминия. Интенсивность пика термостимулированной люминесценции (соответствующего температуре нагрева 190 °С) пропорциональна дозе облучения кристаллов. Для измерений применили систему считывания термостимулированной люминесценции “Harshaw 3500”. Дозиметры помещали в светонепроницаемые оболочки. В каждой светонепроницаемой оболочке в условиях электронного равновесия, в виде сборки размещали по три дозиметра. В соответствии с условиями НРБ-99/2009 площадь сборки дозиметров равна 2,7 см2, толщина слоя оболочки в сборках составляет 40 мг/см2 (для кожи рук) и 300 мг/см2 для глаз. Дозиметры были размещены на всех пальцах обеих рук медицинского персонала, а также вблизи глаз онколога-радиолога. Сборки ТЛ-дозиметров закрепляли так, чтобы не создавать помехи работе персонала. При средней энергии квантов 125I 28,33 кэВ используемые дозиметры дают завышенные показания (относительная величина фактора завышения равна 2,84±0,04 по отношению к показаниям дозиметров при облучении гамма-квантами высокой энергии). Поэтому измеренные величины доз были уменьшены на величину этого фактора. Установлено, что в стандартных условиях проведения брахитерапии рака предстательной железы локальные поглощённые дозы у онколога-радиолога составляют 0,18±0,019 мГр (указательный палец левой руки - наибольший уровень облучения) и 0,053±0,0057 мГр (мизинец правой руки - наименьший уровень облучения). Поглощённые дозы, соответствующие правому и левому глазу, равны 0,11±0,012 мГр и 0,035±0,0039 мГр соответственно. Локальные дозы облучения медицинского физика, принимавшего участие в предоперационной подготовке источников («нарезке» микроисточников), равны 0,16±0,034 мГр (указательный палец левой руки - н
Брахитерапия, внутритканевая лучевая терапия, рак предстательной железы, микроисточники 125i, локальные поглощённые дозы, радиационная безопасность персонала, дозиметрия квантового излучения малой энергии, термолюминесцентная дозиметрия, тл-дозиметры
Короткий адрес: https://sciup.org/170170282
IDR: 170170282 | DOI: 10.21870/0131-3878-2017-26-1-44-59
Текст научной статьи Локальные поглощённые дозы облучения медицинского персонала при брахитерапии рака предстательной железы микроисточниками 125I российского производства
В настоящее время внутритканевая лучевая терапия (брахитерапия) занимает лидирующие позиции в лечении локализованных форм рака предстательной железы наравне с хирургическим лечением и дистанционной лучевой терапией [1]. Внутритканевая лучевая терапия подразделяется на методики постоянной и временной имплантации радиоактивных источников в поражённые ткани. Методика постоянной имплантации микроисточников (низкомощностная брахитерапия) нашла широкое применение в клинической практике [2-4]. Радиоактивные микроисточники на основе 125I, обладающие относительно коротким периодом полураспада и низкой энергией излучения, применяются при брахитерапии с постоянной имплантацией источников в опухоль.
В связи с разработкой отечественных микроисточников 125I, выпускаемых АО «ГНЦ РФ – «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (Обнинск), и проведением их клинических испытаний в МРНЦ им. А.Ф. Цыба (Обнинск) необходимо получение данных о локальных дозах облучения персонала: кожи пальцев рук и глаз онколога-радиолога и медицинского физика, осуществляющих необходимые процедуры на этапах подготовки и проведения операции. Из-за малой энергии фотонного излучения, а также особенностей проведения подготовительных процедур и самой операции, пальцы рук и глаза медицинского персонала могут быть наиболее облучаемыми при брахитерапии рака предстательной железы источниками 125I. При измерениях поглощённых доз от облучения низкоэнергетическими квантами основной проблемой является доказательность результатов измерений, поскольку дозиметры должны быть достаточно чувствительными в диапазоне малых энергий, а энергетическая зависимость их отклика должна быть известна [5, 6]. Между тем, результаты инструментальных измерений локальных доз облучения персонала при проведении брахитерапии микроисточниками 125I российского производства отсутствуют. Изучение вопросов радиационной безопасности персонала весьма актуально в связи с перспективами широкого внедрения отечественных микроисточников 125I, которые в несколько раз дешевле импортных.
Материалы и методы Микроисточники 125I
Применённые при клинических испытаниях в МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России (Обнинск) микроисточники 125I выпускаются АО «ГНЦ РФ – «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (Обнинск), изотоп 125I нарабатывается в АО «ГНЦ НИИАР» (Димитровград).
Характеристики источников: тип распада 125I – электронный захват, период полураспада (T 1/2 ) – 60,2 сут, средняя энергия фотонного излучения – 28,33 кэВ (состав и спектр излучения представлен в табл. 1). Излучаемые при распаде электроны внутренней конверсии и Ожэ-электроны полностью поглощаются в материале герметичной капсулы источника. Слой половинного ослабления фотонного излучения в мягких тканях организма – около 2 см. Суммарная активность одного комплекта источников – от 1000 до 2000 МБк (8 источников) – рис. 1а и 1б.
Таблица 1
Состав и спектр излучений 125I [7]
Тип излучения |
Среднее число частиц или квантов на акт распада |
Средняя энергия, МэВ, на частицу/квант |
Гамма |
0,0666 |
0,0354 |
K электроны внутренней конверсии |
0,8000 |
0,0036 |
L электроны внутренней конверсии |
0,1142 |
0,0309 |
M электроны внутренней конверсии |
0,0190 |
0,0346 |
K альфа-1 характеристическое фотонное излучение |
0,7615 |
0,0274 |
K альфа-2 характеристическое фотонное излучение |
0,3906 |
0,0272 |
K бета-1 характеристическое фотонное излучение |
0,2056 |
0,0309 |
K бета-2 характеристическое фотонное излучение |
0,0426 |
0,0318 |
L характеристическое фотонное излучение |
0,2226 |
0,0037 |
KLL Ожэ (Auger) электроны |
0,1416 |
0,0226 |
KLX Ожэ (Auger) электроны |
0,0597 |
0,0264 |
KXY Ожэ (Auger) электроны |
0,0096 |
0,0301 |
LMM Ожэ(Auger) электроны |
1,5442 |
0,0029 |
MXY Ожэ (Auger) электроны |
3,6461 |
0,0008 |

Рис. 1. Упаковка комплекта (а) и паспорт (б) производимых в АО «ГНЦ РФ – «Физикоэнергетический институт им. А.И. Лейпунского» микроисточников 125I.
Используемые дозиметры
При измерениях поглощённых доз от облучения низкоэнергетическими квантами основной проблемой является доказательность результатов измерений, поскольку дозиметры должны быть достаточно чувствительными в диапазоне малых энергий, а энергетическая зависимость их отклика должна быть известна. В качестве дозиметров квантового излучения малой энергии были применены миниатюрные (5 ± 1 мм) кристаллы оксида алюминия ( а -А1 2 0 3 :С) подобно тому, как это выполнено нами ранее при измерениях локальных доз облучения персонала от микроисточников 32P и от импортных источников 125I [8, 9]. Они обладают высокой чувствительностью (10-6 Гр) при низком дозовом эквиваленте собственного фона (менее 3 x 10 ’7 Гр), хорошей точностью измерения дозы в диапазоне энергии фотонного излучения от 10 кэВ до 3 МэВ, малым федингом (менее 3% за год), линейной зависимостью в широком диапазоне поглощённых доз, малыми размерами, механической прочностью, химической и радиационной устойчивостью [10]. При средней энергии квантов 125I 28,33 кэВ дозиметры из монокристалла оксида алюминия дают завышенные показания, поэтому была учтена относительная величина фактора завышения, которая равна 2,84 ± 0,04 [11] (см. рис. 2).

Рис. 2. Энергетическая зависимость чувствительности a -Al2O3:C дозиметров.
R – фактор завышения дозы (доза при энергии гамма-квантов E по отношению к дозе при энергии гамма-квантов 1,17 МэВ, отн. ед.); E – энергия гамма-квантов, кэВ [11].
Применение миниатюрных дозиметров на основе монокристаллов оксида алюминия для измерения локальных доз облучения медицинского персонала
-
1. Для измерений термостимулированного радиационно-обусловленного люминесцентного излучения (пик люминесценции, соответствующий температуре нагрева 190 ° С) от ТЛ-дозиметров на основе кристаллов оксида алюминия ( a -Al2O3:C) применяется ТЛ-ридер “Harshaw 3500” с использованием методики, отработанной в МРНЦ им. А.Ф. Цыба [8, 9].
-
2. ТЛ-дозиметры перед началом измерений отжигаются при 500 ° С в течение 3 ч.
-
3. Поскольку применённые дозиметры светочувствительны, то все работы с ними проводятся при красном свете (режим работы фотолаборатории), вне рабочего помещения дозиметры находятся в светонепроницаемых оболочках.
-
4. В каждой светонепроницаемой оболочке, в условиях электронного равновесия, в виде сборки размещается по три дозиметра общей площадью около 2,7 см2. В соответствии с условиями НРБ-99/2009 [12] толщина покровного слоя сборки дозиметров равна 40 мг/см2 (для кожи рук) и 300 мг/см2 для глаз.
-
5. Дозиметры размещаются на всех пальцах (боковые поверхности вторых фаланг) обеих рук персонала, а также на очковой оправе – вблизи внешних углов левого и правого глаза и напротив переносицы. Сборки ТЛ-дозиметров закрепляются так, чтобы не создавать помех работе оператора (рис. 3).
-
6. Параллельно в аналогичном помещении и в аналогичных условиях, но без экспозиции техногенными источниками ионизирующего излучения размещаются по 10 дозиметров для измерения фоновой дозы за период от окончания отжига дозиметров до начала измерения на ТЛ-системе (для измерения фоновой дозы этот период должен быть не менее 3 суток).

Рис. 3. Размещение сборок миниатюрных ТЛ-дозиметров для измерений локальных доз облучения пальцев и глаз онколога-радиолога.
Результаты
Поскольку в сеансе брахитерапии онколог-радиолог участвует как в подготовке («нарезке») микроисточников 125I, так и в операции (введении микроисточников в опухоль), то ожидаемые локальные дозы у онколога-радиолога должны быть наибольшими по сравнению с остальным медицинским персоналом. В табл. 2 приведены результаты измерений локальных доз облучения пальцев обеих рук и глаз онколога-радиолога при работе с микроисточниками 125I российского производства.
В табл. 3 приведены результаты измерений локальных доз облучения пальцев обеих рук медицинского физика, принимавшего участие в «нарезке» и подготовке источников операции при работе с микроисточниками 125I российского производства.
Таблица 2
Результаты измерений локальных доз облучения онколога-радиолога при проведении брахитерапии рака простаты микроисточниками 125I российского производства*)
№ п/п |
Локализация дозиметров |
Накопленная доза, мГр (указанные погрешности – 1 SD) |
Накопленная доза, нормированная на время работы хирурга-радиолога и суммарную активность источников 125I, [мГр/(минхМБк)]х10-6 (указанные погрешности – 1 SD) |
1 |
большой палец правой руки |
0,13±0,014 |
1,6±0,18 |
2 |
указательный палец правой руки |
0,25±0,026 |
3,1±0,33 |
3 |
средний палец правой руки |
0,33±0,033 |
4,2±0,41 |
4 |
безымянный палец правой руки |
0,19±0,021 |
2,4±0,26 |
5 |
мизинец правой руки |
0,15±0,016 |
1,8±0,19 |
6 |
большой палец левой руки |
0,37±0,038 |
4,7±0,48 |
7 |
указательный палец левой руки |
0,52±0,051 |
6,5±0,64 |
8 |
средний палец левой руки |
0,48±0,049 |
6,1±0,62 |
9 |
безымянный палец левой руки |
0,34±0,038 |
4,3±0,48 |
10 |
мизинец левой руки |
0,26±0,029 |
3,2±0,36 |
11 |
правый глаз |
0,32±0,032 |
4,0±0,40 |
12 |
переносица |
0,10±0,010 |
1,2±0,12 |
13 |
левый глаз |
0,10±0,011 |
1,2±0,13 |
*)Длительность работы онколога-радиолога во время подготовки источников и операции – 0,983 ч, суммарная активность источников (комплект микроисточников на основе радионуклида 125I для лучевой терапии внутренних органов, паспорт № 71-246-15 от 07.12.2015 г., АО «ГНЦ РФ – «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (Обнинск)) – 1426 МБк. Фоновая доза, накопленная дозиметрами за период времени от момента их отжига до момента измерений, - 2,7±0,16 рГр (фоновая доза вычтена из представленных результатов). В таблице приведены результаты исходных измерений. Поскольку при средней энергии квантов 125I 28,33 кэВ дозиметры из монокристалла оксида алюминия дают завышенные показания, то для коррекции на увеличение чувствительности дозиметров при малой энергии фотонного излучения величины доз, представленные в таблице, следует разделить на фактор 2,84±0,04.
Таблица 3
Результаты измерений локальных доз облучения медицинского физика при «нарезке» и подготовке к операции микроисточников 125I российского производства*)
№ п/п |
Локализация дозиметров |
Накопленная доза, мГр (указанные погрешности – 1 SD) |
1 |
большой палец правой руки |
0,067±0,0083 |
2 |
указательный палец правой руки |
0,19±0,016 |
3 |
средний палец правой руки |
0,062±0,009 |
4 |
безымянный палец правой руки |
0,038±0,0030 |
5 |
мизинец правой руки |
0,043±0,0085 |
6 |
большой палец левой руки |
0,090±0,0098 |
7 |
указательный палец левой руки |
0,47±0,09 |
8 |
средний палец левой руки |
0,20±0,019 |
9 |
безымянный палец левой руки |
0,12±0,013 |
10 |
мизинец левой руки |
0,071±0,009 |
*)Длительность работы медицинского физика при «нарезке» и подготовке источников к операции – 0,283 ч, суммарная активность источников (комплект микроисточников на основе радионуклида 125I для лучевой терапии внутренних органов, паспорт № 71-246-15 от 07.12.2015 г., АО «ГНЦ РФ – «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (Обнинск)) – 1426 МБк. Фоновая доза, накопленная дозиметрами за период времени от момента их отжига до момента измерений: 2,4±0,13 рГр (фоновая доза вычтена из представленных результатов). В таблице приведены результаты исходных измерений. Поскольку при средней энергии квантов 125I 28,33 кэВ дозиметры из монокристалла оксида алюминия дают завышенные показания, то для коррекции на увеличение чувствительности дозиметров при малой энергии фотонного излучения величины доз, представленные в таблице, следует разделить на фактор 2,84±0,04.
Как следует из табл. 2 и 3, в стандартных условиях проведения брахитерапии рака предстательной железы локальные поглощённые дозы у онколога-радиолога составляют 0,18 ± 0,019 мГр (указательный палец левой руки - наибольший уровень облучения) и 0,053 ± 0,0057 мГр
(мизинец правой руки – наименьший уровень облучения). Поглощённые дозы, соответствующие правому и левому глазу, равны 0,11 ± 0,012 мГр и 0,035 ± 0,0039 мГр соответственно. Локальные дозы облучения медицинского физика, принимавшего участие в предоперационной подготовке источников («нарезке» микроисточников), равны 0,16 ± 0,034 мГр (указательный палец левой руки – наибольший уровень облучения) и 0,013 ± 0,0012 мГр (безымянный палец правой руки – наименьший уровень облучения). Здесь указаны величины доз, с учётом фактора завышения доз дозиметрами из монокристалла оксида алюминия, равного 2,84 ± 0,04. Указанные различия между правыми и левыми сторонами обусловлены особенностями положения источников по отношению к медицинскому персоналу: при работе радиоактивные источники поддерживаются пальцами левой руки, в то время как пальцами правой руки осуществляются направляющие движения инструментом. При этом источники находились с правой стороны по отношению к голове онколога-радиолога (рис. 4).
Из полученных данных следует, что даже максимальные величины измеренных локальных поглощённых доз не представляют радиационной опасности при использовании для радиотерапии российских микроисточников 125I, т.к. согласно НРБ-99/2009 [12] годовые пределы дозы для населения составляют 50 мЗв в год в кистях, стопах и коже и 15 мЗв в год для глаз. Для персонала (группы Б и А) эти пределы еще выше: в 2,5 и 10 раз соответственно.

Рис. 4. Онколог-радиолог во время введения источников 125I в ткань опухоли.
В табл. 4 приведены результаты измерений локальных доз облучения пальцев обеих рук и глаз онколога-радиолога при работе с импортными микроисточниками 125I (производство Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany). Для сравнимости полученных данных с дозами облучения от микроисточников российского производства был проведён пересчёт доз к использованной активности российских микроисточников (1426 МБк) и к длительности работы с ними (0,983 ч) – (табл. 2).
В табл. 5 приведены результаты измерений локальных доз облучения пальцев обеих рук медицинского физика при работе с импортными микроисточниками 125I (производство Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany). Для сравнимости полученных данных с дозами облучения от микроисточников российского производства был проведён пересчёт доз к использованной активности российских микроисточников (1426 МБк) и к длительности работы с ними (0,283 ч) – (табл. 3).
Таблица 4
Результаты измерений локальных доз облучения онколога-радиолога при проведении брахитерапии рака простаты импортными микроисточниками 125I
(производство Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany)*)
№ п/п |
Локализация дозиметров |
Накопленная доза, мГр (указанные погрешности – 1 SD) |
Накопленная доза, нормированная на время работы хирурга-радиолога и суммарную активность источников 125I, [мГр/(минхМБк)]х10 -6 (указанные погрешности – 1 SD) мГр |
1 |
большой палец правой руки |
0,15±0,014 |
1,8±0,17 |
2 |
указательный палец правой руки |
0,25±0,026 |
3,0±0,32 |
3 |
средний палец правой руки |
0,27±0,035 |
3,2±0,42 |
4 |
безымянный палец правой руки |
0,16±0,022 |
1,9±0,27 |
5 |
мизинец правой руки |
0,15±0,016 |
1,8±0,18 |
6 |
большой палец левой руки |
0,43±0,041 |
5,1±0,52 |
7 |
указательный палец левой руки |
0,45±0,055 |
5,4±0,71 |
8 |
средний палец левой руки |
0,46±0,051 |
5,5±0,62 |
9 |
безымянный палец левой руки |
0,37±0,040 |
4,4±0,49 |
10 |
мизинец левой руки |
0,25±0,030 |
2,3±0,29 |
11 |
правый глаз |
0,31±0,034 |
3,7±0,42 |
12 |
переносица |
0,090±0,011 |
1,1±0,14 |
13 |
левый глаз |
0,092±0,0090 |
1,1±0,12 |
*)Длительность работы онколога-радиолога во время подготовки импортных источников и операции – 0,887 ч, суммарная активность импортных источников (Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany) – 1229 МБк. Для сравнимости полученных данных с дозами облучения онколога-радиолога от микроисточников российского производства (табл. 2) был проведён пересчёт доз от импортных источников с учётом использованной активности российских микроисточников (1426 МБк) к длительности работы онколога-радиолога с ними (0,983 ч). Фоновая доза, накопленная дозиметрами за период времени от момента их отжига, вычтена из представленных результатов. Поскольку при средней энергии квантов 125I 28,33 кэВ дозиметры из монокристалла оксида алюминия дают завышенные показания, то для коррекции на увеличение чувствительности дозиметров при малой энергии фотонного излучения величины доз, представленные в табл. 4, следует разделить на фактор 2,84±0,04.
Таблица 5
Результаты измерений локальных доз облучения медицинского физика при «нарезке» и подготовке к операции импортных микроисточников 125I
(Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany)*)
№ п/п |
Локализация дозиметров |
Накопленная доза, мГр (указанные погрешности – 1 SD) |
1 |
большой палец правой руки |
0,068±0,0079 |
2 |
указательный палец правой руки |
0,15±0,018 |
3 |
средний палец правой руки |
0,067±0,008 |
4 |
безымянный палец правой руки |
0,047±0,0035 |
5 |
мизинец правой руки |
0,052±0,0093 |
6 |
большой палец левой руки |
0,13±0,012 |
7 |
указательный палец левой руки |
0,35±0,07 |
8 |
средний палец левой руки |
0,17±0,020 |
9 |
безымянный палец левой руки |
0,11±0,014 |
10 |
мизинец левой руки |
0,090±0,011 |
На рис. 5 приведены результаты сравнения локальных доз облучения онколога-радиолога при брахитерапии микроисточниками 125I российского производства с локальными дозами облучения при применении в этих же условиях импортных микроисточников 125I (производство Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany).

Рис. 5. Сравнение величин локальных доз облучения онколога-радиолога при использовании отечественных микроисточников 125I российского производства (D 2 , мГр) с величинами локальных доз облучения при применении в тех же условиях импортных микроисточников производства Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany (D 1 , мГр). Приведённые на рисунке интервалы погрешностей соответствуют 1 SD.
Как следует из результатов сравнения (рис. 5), локальные дозы облучения онколога-радиолога при использовании микроисточников 125I российского производства не отличаются в пределах погрешностей измерений от локальных доз облучения при применении в тех же условиях импортных микроисточников. Коэффициент линейной корреляции между двумя рядами величин локальных доз облучения, соответствующих российским и импортным микроисточникам 125I, равен 0,978 (p<0,0001, n=13).
Заключение
Эффективным и малоинвазивным методом терапии рака предстательной железы является внутритканевая лучевая терапия (брахитерапия), суть которой заключатся в имплантации закрытых микроисточников 125I в ткань опухоли. В связи с разработкой отечественных микроисточников 125I (микроисточники с 125I, выпускаемые АО «ГНЦ РФ – «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского» (Обнинск)) и проведением клинических испытаний этих источников в МРНЦ им. А.Ф. Цыба, необходимо получение данных о локальных дозах облучения персонала – кожи пальцев рук и глаз онколога-радиолога и медицинского физика, осуществляющих необходимые процедуры на этапах подготовки и проведения операции. От результатов такой дозиметрии зависит возможность широкой применимости российских микроисточников 125I в радиологических клиниках. Из-за малой энергии фотонного излучения, а также особенностей проведения подготовительных процедур и самой операции пальцы рук и глаза медицинского персонала могут быть наиболее облучаемыми при брахитерапии рака предстательной железы источниками 125I.
При измерениях поглощённых доз от облучения низкоэнергетическими квантами основной проблемой является доказательность результатов измерений, поскольку дозиметры должны быть достаточно чувствительными в диапазоне малых энергий, а энергетическая зависимость их отклика должна быть известна. В качестве автономных накапливающих термолюминесцентных (ТЛ) дозиметров квантового излучения малой энергии (от 10 до 100 кэВ) были использованы миниатюрные (5 x 1 мм) кристаллы оксида алюминия ( а -А1 2 0 3 :С), с применением отработанной в МРНЦ им. А.Ф. Цыба методики их применения, измерений и калибровки. Измерения этих дозиметров проводили в режиме термической стимуляции люминесценции, испускаемой кристаллами оксида алюминия. Интенсивность пика термостимулированной люминесценции, соответствующего температуре нагрева 190 ° С, пропорциональна дозе облучения кристаллов. Для измерений применили систему считывания термостимулированной люминесценции “Harshaw 3500”.
Дозиметры помещали в светонепроницаемые оболочки. В каждой светонепроницаемой оболочке, в условиях электронного равновесия, в виде сборки размещали по три дозиметра. В соответствии с условиями НРБ-99/2009 площадь сборки дозиметров равна 2,7 см2, толщина подлегающих слоёв в сборках составляла 40 мг/см2 (для кожи рук) и 300 мг/см2 для глаз. Дозиметры были размещены на пальцах обеих рук медицинского персонала, а также вблизи глаз онколога-радиолога. Сборки ТЛ-дозиметров закрепляли, чтобы не создавать помехи работе персонала.
Установлено, что в стандартных условиях проведения брахитерапии рака предстательной железы локальные поглощённые дозы у онколога-радиолога составляют 0,18 ± 0,019 мГр (указательный палец левой руки - наибольший уровень облучения) и 0,053 ± 0,0057 мГр (мизинец правой руки – наименьший уровень облучения). Поглощённые дозы, соответствующие правому и левому глазу, равны 0,11 ± 0,012 мГр и 0,035 ± 0,0039 мГр соответственно. Локальные дозы облучения медицинского физика, принимавшего участие в предоперационной подготовке источников («нарезке» микроисточников), равны 0,16 ± 0,034 мГр (указательный палец левой руки - наибольший уровень облучения) и 0,013 ± 0,0012 мГр (безымянный палец правой руки -наименьший уровень облучения).
Фоновая доза была учтена при анализе результатов измерений локальных доз облучения персонала микроисточниками 125I. Указанные различия между правыми и левыми сторонами обусловлены особенностями положения источников по отношению к медицинскому персоналу: при работе радиоактивные источники поддерживаются пальцами левой руки, в то время как пальцами правой руки осуществляются направляющие движения инструментом. При этом источники находились с правой стороны по отношению к голове онколога-радиолога.
Из полученных данных следует, что даже максимальные величины измеренных локальных поглощённых доз не представляют радиационной опасности при использовании для радиотерапии российских микроисточников 125I, так как, согласно НРБ-99/2009, пределы дозы для населения составляют 50 мЗв в год в кистях, стопах и коже и 15 мЗв в год для глаз. Для персонала (группы Б и А) эти пределы еще выше: в 2,5 и 10 раз соответственно.
Измерения локальных доз облучения персонала при использовании для целей брахитерапии импортных микроисточников 125I (производство Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany) показали, что локальные дозы облучения медицинского персонала при применении микроисточников 125I российского производства не отличаются в пределах погрешностей измерений от локальных доз облучения при применении в тех же условиях импортных микроисточников.
Величины нормализованных поглощённых доз (на единицу суммарной активности источников и единицу времени работы онколога-радиолога с микроисточниками 125I российского производства) получены для различных локализаций – для кожи пальцев рук и для глаз. Эти данные могут быть использованы в дальнейшем для оценок ожидаемых доз облучения медицинского персонала при использовании источников различной активности и при работе с ними в течение различных периодов времени.
Выводы
-
1. Разработанная и реализованная в МРНЦ им. А.Ф. Цыба технология измерения локальных доз облучения медицинского персонала с применением миниатюрных ТЛ-дозиметров обеспечивает возможность получения инструментальных оценок локальных поглощённых доз при облучении персонала низкоэнергетическими фотонами. Диапазон измеряемых доз (от сотых долей мГр и более) обеспечивает доказательность полученных результатов в отношении радиационной безопасности медицинского персонала. Это является принципиально важным для широкого применения и распространения в радиологических клиниках методов радиотерапии онкологических заболеваний с использованием источников ионизирующего квантового излучения малой энергии, обеспечивающих локальное радиационное воздействие на опухоль, в частности, брахитерапии микроисточниками 125I российского производства.
-
2. При стандартных условиях проведения брахитерапии рака предстательной железы микроисточниками 125I российского производства наибольшая локальная накопленная доза облучения медицинского персонала (онколог-радиолог) равна 0,18 ± 0,019 мГр (указательный палец левой руки). Наибольшая доза облучения глаз (правый глаз) равна 0,11 ± 0,012 мГр.
-
3. Из полученных данных следует, что даже максимальные величины измеренных локальных поглощённых доз не представляют радиационной опасности при использовании для радиотерапии российских микроисточников 125I, т.к. согласно НРБ-99/2009 пределы дозы для населения составляют 50 мЗв в год в кистях, стопах и коже и 15 мЗв в год для глаз. Для персонала (группы Б и А) эти пределы еще выше: в 2,5 и 10 раз соответственно.
-
4. Измерения локальных доз облучения персонала при брахитерапии рака предстательной железы импортными микроисточниками 125I (производство Eckert@Ziegler BEBIG GmbH, Berlin, Germany) показали, что локальные дозы облучения медицинского персонала при применении в тех же условиях микроисточников 125I российского производства не отличаются в пределах погрешностей измерений от локальных доз облучения при использовании импортных микроисточников 125I.
-
5. Величины нормализованных поглощённых доз (на единицу суммарной активности источников и единицу времени работы онколога-радиолога с микроисточниками 125I российского производства) получены для различных локализаций: для кожи пальцев рук и для глаз. Эти данные могут быть использованы в дальнейшем для оценок ожидаемых доз облучения медицинского персонала при использовании российских микроисточников 125I различной активности и при работе с ними в течение различных периодов времени.
Данное исследование было выполнено в Медицинском радиологическом научном центре им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский радиологический центр» Минздрава России в рамках НИР по Государственному заданию «Разработка новых технологий ядерной медицины и оптимизация лучевой терапии онкологических заболеваний» (2015-2017 гг.). № Государственной регистрации 115050610007. Утверждено зам. министра Министерства здравоохранения России С.А. Краевым 28.01.2015 г.
Список литературы Локальные поглощённые дозы облучения медицинского персонала при брахитерапии рака предстательной железы микроисточниками 125I российского производства
- Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А. Роль брахитерапии в лечении локализованных форм рака предстательной железы//Biomedical Photonics. 2015. Т. 4, № 4. С. 21-26.
- Иванов С.А. Брахитерапия как метод радикального лечения при раке предстательной железы: дис. … док. мед. наук. М., 2011. 265 с.
- Иванов С.А., Каприн А.Д., Миленин К.Н., Альбицкий И.А., Иваненко К.В. Результаты применения низкодозной брахитерапии в качестве радикального лечения при раке предстательной железы//Диагностическая и интервенционная радиология. 2015. Т. 5, № 1. С. 73-76.
- Каприн А.Д., Паньшин Г.А., Альбицкий И.А., Миленин К.Н., Цыбульский А.Д. Брахитерапия локализованного рака предстательной железы (медицинская технология). Электронный ресурс: URL: http://www.rncrr.ru/nauka/new-technology/brakhiterapiya-lokalizovannogo-raka-predstatelnoy-zhelezy (дата обращения: 25.08.2016).
- Иванов С.И., Акопова Н.А., Ермолина Е.П., Летов В.Н., Перцов В.А., Наркевич Б.Я., Зиновьева Н.П., Мацука Д.Г., Глухов С.Б., Попов С.В., Кузнецов М.А., Хромов А.П., Махрова Т.М., Жажа В.А., Левчук А.В. Гигиенические требования по обеспечению радиационной безопасности при внутритканевой лучевой терапии (брахитерапии) методом имплантации закрытых радионуклидных источников: методические указания. МУ 2.6.1.2712-10. М.: Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации, 2010. 12 с.
- ICRP, 1998. Radiation Aspects of Brachytherapy for Prostate Cancer. ICRP Publication 98//Ann. ICRP. 2005. V. 35, N 3.
- Dillman L., Lage F. Radionuclide decay schemes and nuclear parameters for use in radiation-dose estimation. NM/MIRD Pamphlet No 10. Medical Internal Radiation Dose Committee, Society of Nuclear Medicine. N.Y., 1975. 119 p.
- Степаненко В.Ф., Колыженков Т.В., Дубов Д.В., Цыб А.Ф. Дозы облучения персонала при брахитерапии злокачественных новообразований микроисточниками 32P//Атомная энергия. 2008. Т. 105, № 4. С. 233-235.
- Степаненко В.Ф., Колыженков Т.В., Панарина Н.Т., Цыб А.Ф. Дозы облучения персонала при брахитерапии рака предстательной железы микроисточниками 125I//Атомная энергия. 2007. Т. 103, № 2. С. 125-128.
- Akselrod M.S., Kortov V.S., Kravetsky D.J., Gotlib V.I. Highly sensitive thermoluminescent anion-defective alpha-Al2O3:C single crystal detectors//Radiat. Prot. Dosim. 1990. V. 33, N 4. P. 119-122.
- Olko P., Bilski P., El-Faramawy N.A., Goksu H.Y., Kim J.L., Kopec R., Waligorski M.P. On the relationship between dose-, energy-and LET-response of thermoluminescent detectors//Radiat. Prot. Dosim. 2006. V. 119, N 1-4. P. 15-22.
- Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). СанПин 2.6.1.252309. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 100 с.