Электромагнитные аппликаторы для одновременной

УДК 615.9(06)+577.3(06) Медицинская физика и техника, биофизика
Э.А. ГЕЛЬВИЧ1, Е.А. КРАМЕР-АГЕЕВ2,
В.Н. МАЗОХИН1, В.А. САВКИН2
ФГУП НПП «Исток», Фрязино
инженерно-физический институт (государственный университет)
1
2Московский
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ АППЛИКАТОРЫ ДЛЯ
ОДНОВРЕМЕННОЙ РАДИОТЕРАПИИ И ГИПЕРТЕРМИИ
Исследована радиационная стойкость электромагнитных аппликаторов для одновременной радиотерапии и гипертермии и оценена толщина водяного болюса, предотвращающая переоблучение кожи.
Методы, как гипертермии, так и лучевой терапии известны давно и имеют много модификаций.
Применение одновременной радиотерапии и гипертермии связано с рядом проблем, например проблемы
создания простых и удобных в клиническом применении аппликаторов для этого вида перспективной терапии, которые должны обладать малым коэффициентом поглощения ионизирующего излучения, быть радиационно стойкими и не искажать радиационного поля.
Первые проведенные нами исследования этой проблемы были доложены на конференции ESHO в 1998
году.
Настоящий доклад посвящён исследованию двух принципиальных вопросов: насколько устойчив материал основного элемента микрополоскового излучателя (его антенны) к воздействию жёсткой ионизирующей радиации и можно ли избежать радиационных ожогов кожного покрова облучаемых тканей, находящихся под плотно прилегающим к ним гипертермическим аппликатором, сквозь который проводится облучение.
Был изготовлен микрополосковый резонатор в виде пластинки из материалов антенны аппликатора. Размеры пластинки  412 см, материалом резонатора был двусторонне фольгированный фторопласт. Толщина
фольги – 35 мкм, толщина фторопласта – 1 мм. Для определения радиационной стойкости пластинарезонатор облучалась жёстким ионизирующим излучением и оценивались изменения резонансной частоты и
КСВН резонатора. Воздействие -излучения на механическую прочность резонатора оценивалось его изгибом на цилиндре диаметром 20 см. В качестве -облучательной установки использовали колодец-хранилище
отработавшего топлива реактора ИРТ МИФИ, заполненный водой. Отработавшие ТВС расположены по
кругу вокруг сухого вертикального канала с внутренним диаметром 80 мм двумя ярусами. Гамма спектр
ТВС измерялся Ge ППД. Основной -излучатель – 137Сs (0,662 МэВ), на долю 134Сs (0,4-0,8 МэВ) приходится
18 % экспозиционной дозы. Распределение экспозиционных доз по вертикали канала было измерено ТЛД
типа ИКС-А. Относительная ошибка вертикального распределения дозы – около 5 %. Мощность экспозиционной дозы в точках 25 и 50 см –1,4 Р/с; вариация дозы вдоль образца менее 3,5 %; мощность поглощённой
дозы во фторопласте – 12,1 мГр/с. Оказалось, что микрополосковый резонатор малочувствителен к воздействию радиации: изменение резонансной частоты на 0,3 % при полосе пропускания антенны аппликатора 1,2
% не влияет на мощность излучения, и, следовательно, на тепловыделение. Механические повреждения обнаружились в виде тонких, волосяных трещин во фторопласте лишь после поглощённой дозы 17000 Гр. Таким образом, один микрополосковый аппликатор может использоваться для лечения не менее 50 больных
даже при максимально применяемой в клинике дозе 70 Гр.
Возможность применения радиационно устойчивых аппликаторов в клинике зависит от того, можно ли
при их применении избежать попадания области максимальной поглощённой дозы Dmax на кожу больного.
Известно, что глубина положения Dmax зависит от длины свободного пробега электронов R в облучаемой
ткани. Принимая во внимание значение R в различных материалах аппликатора, показано, что определяющее влияние на глубину положения Dmax оказывает толщина водяного слоя d в болюсе аппликатора. Для
предотвращения попадания Dmax на кожу толщина водяного слоя должна быть больше или меньше величины R в зависимости от энергии рентгеновского излучения и -радиации. Грубая оценка безопасной толщины
слоя воды в болюсе микрополоскового аппликатора приведена в таблице.
Е, МэВ
R, см
d, см
 0,1
 0,012
 0,5
0,3
0,075
 0,5
0,5-1,3
0,13-0,56
 1,0
2,0
0,95
 1,5
3,0
1,5
 0,5 или  2,5
10,0
5,2
любая
Как следует из таблицы, толщина водяного слоя болюса, при которой не происходит передозировки
ионизирующего излучения на коже, вполне приемлема для работы на частотах 434 МГц и ниже. На этих
частотах некоторые затруднения могут возникнуть только при энергии -излучения вблизи 3 МэВ.
Работа выполнена по проекту МНТЦ № 2221.