Спосіб визначення джерел радіоактивного випромінювання в структурах тканин головного мозку

Спосіб визначення джерел радіоактивного випромінювання в структура х тканин головного мозку при якому дослідний зразок структур тканин медіобазального відділу головного мозку розміщують у захисній камері із свинцевим екраном на торцевій поверхні холодопроводу не менше однієї години, германій-літієвий детектор випромінювання у складі холодопроводу гама-спектрометричного комплексу апаратури охолоджують до температури рідкого азоту. (19) (21) 2000010516 (22) 31.01.2000 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Марцинкевич Олександр Олександрович, Марцинкевич Олександр Вікторович (73) МАРЦИНКЕВИЧ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ 36712 методи; несприятливі умови дослідження головного мозку людини внаслідок: специфічної анатомотопографічної локалізації головного мозку в черепній коробці; глибокого розміщення структур тканин медіобазального відділу головного мозку, критичних до накопичення радіонуклідів; неможливості виключення радіаційного впливу інших частин голови та шиї; а також хибне переконання фахівців у тому, що головний мозок не відноситься до критичних груп органів, які їх накопичують [10]. Мета винаходу полягає в забезпеченні умов для визначення критичних стр уктур тканин головного мозку з низьким рівнем концентрації та питомої активності інкорпорованих радіонуклідів, їх локалізації (виключення небажаного побічного впливу гама-випромінювання сусідніх органів), для визначення якісних і кількісних показників інкорпорованих радіонуклідів, а саме: проведення аналізу спектрів гама-випромінювання; визначення ізотопного складу; визначення концентрації радіонуклідів; визначення рівнів їх енергії та активності тощо з метою подальшого аналізу впливу параметрів гама-випромінювання на організм при житті людини [2, 3, 11]. Прототипу зазначеного способу не виявлено. Суть винаходу. Розкриття задачі. В основу винаходу поставлено задачу розробки способу визначення радіонуклідів з низьким енергетичним рівнем гамавипромінювання, низьким ступенем їх концентрації і активності в структурах тканин головного мозку шляхом використання високочутливого детектора, спеціальної захисної камери у складі гама-спектрометричного комплексу апаратури для виявлення, ідентифікації та аналізу параметрів гама-випромінювання радіонуклідів у осіб, які при житті зазнали впливу радіації з ризиком ендогенної інкорпорації радіонуклідів. Зазначення технічного результату. В результаті застосування способу, при якому дослідний зразок структур тканин медіобазального відділу головного мозку розміщують у захисній камері із свинцевим екраном на торцевій поверхні кришки холодопроводу не менше однієї години, а германій-літієвий детектор гама-випромінювання у складі холодопроводу гама-спектрометричного комплексу апаратури охолоджують до температури рідкого азоту, у дослідному зразку виявляють радіонукліди з низьким рівнем концентрації та активності, проводять аналіз спектрів гама-випромінювання радіоізотопів та ізотопний склад радіонуклідів, визначають їх концентрацію, рівень енергії та активності. Ілюстративні матеріали. На фігурі представлена блок-схема гамаспектрометричного комплексу апаратури. Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу Поставлена вище задача реалізується за допомогою гама-спектрометричного комплексу апаратури СЕГ 7Э-ОЭ функціональна схема якого зображена на фігурі. Зазначений комплекс апаратури використовується для визначення ізотопного складу гама-випромінюючих радіону-клідів, інкорпорованих в твердих, рідких і газоаерозольних середовищах і вимірювання їх питомої активності [11-13]. Робота гама-спектрометричного комплексу апаратури ґрунтується на реєстрації гама-квантів від дослідного зразка (1) за допомогою напівпровідникового детектора (2) (далі-НПДВ), розміщеного в свинцевій камері (3) блоку дослідження (4) при цьому амплітуда імпульсів, що виникає на виході НПДВ, пропорційна величині енергії зареєстрованих в ньому гама-квантів. Імпульси від НПДВ попадають на вхід попередніх підсилювачів(5), а потім лінійних підсилювачів (6). Попередні підсилювачі і лінійні підсилювачі здійснюють перетворення струмового імпульсу детектору в імпульс напруги, підсилюють і формують його. Далі імпульси напруги перетворюються багатоканальним амплітудноцифровим перетворювачем імпульсів (АЦП) (7) в цифрову форму. АЦП розподіляє імпульси в залежності від їх амплітуди за окремими каналами і проводить підрахунок їх кількості по кожному каналу. Сформований спектр зчитується з аналізатора і піддається обробці за допомогою пакету програм, призначених для прецензійної обробки гама-спектрів на ІВМ-сумісних комп'ютерах(8). Високовольтний і низьковольтний блоки живлення здійснюють електроживлення апаратури (9). Висока чутливість апаратури комплексу досягається шляхом використання напівпровідникового германій-літієвого детектора випро-мінювання при робочих температурах чутли вого шару детектора близьких до температури рідкого азоту 77К при атмосферному тиску навколишнього середовища. Робоча температура детектора досягається шляхом транспортування рідкого азоту із ємності Д'юара (10) через опущений в неї холодопровід (11). До детектору гама-випромінювання через високовольтний роз'єм кріпиться попередній підсилювач, який з'єднується з лінійним підсилювачем гама-спектрометричного комплексу апаратури. Дослідний зразок структур медіобазальних тканин головного мозку масою приблизно 0,4-0,6 кг розміщується у спеціальній радіаційно-захисній камері, виготовленій з свинцевих кілець, на торцевій поверхні корпусу холодопроводу, в конструкції якого розміщено НПДВ. Внутрішня поверхня захисної камери облицьована міддю для зниження вкладу характеристичного випромінювання свинцю. У складі гама-спектрометричного комплексу апаратури в якості напівпровідникового датчика гама-випромінювання використовується високочутливий германій-літієвий дифузійно-дрейфововий коаксіальний детектор типу ДГДК-80В-3, попередній підсилювач - ПУ-Г-1К-2, багатоканальний амплітудний перетворювач імпульсів (АЦП) - АИ 1024-95-М17. Робота гама-спектрометричного комплексу апаратури забезпечується спеціальною комп'ютерною програмою Baltatop (версія 3.02), а його електроживлення -низьковольтним (тип БНН01) та високовольтним (тип БНН-05) блоками живлення. Етапність дослідження визначається попереднім настроюванням апаратури на спектр випромінювання певного виду радіоізотопу, інкорпорація якого прогнозується в дослідному зразку. Крім цього проводиться також калібровка і градуювання спектрометра по рівню енергії і спектру випромінювання еталонних джерел, що є в наборі гама 2 36712 спектрометричного комплексу апаратури (Се-139, Cs-137, Co-60), a також корегується рівень підсилення лінійного підсилювача по першому каналу аналізатора, який має відповідати @0,45КеВ енерії гама-кванту [11]. Застосування зазначеного способу дослідження дозволяє досягти достатній рівень енергетичного розрізнення джерел гама-випромінювання, їх ідентифікацію, підрахунок кількісних параметрів гама-випромінювання та проведення їх комплексного спектрального аналізу при застосуванні спеціального програмного забезпечення [13]. Енергетична розрізненість та чутливість НПДВ при зазначеному вище рівні його кріостатування становить до 10 пКю/кг. Концентрація радіонуклідів, інкорпорованих в дослідному зразкуголовного мозку має складати не менше 1-5 Бк/кг [12]. Експериментальне встановлено, що для отримання достовірних результатів дослідження гама-спектрометрія джерел радіоактивного випромінювання, накопичених у дослідному зразку головного мозку, має здійснюватися не менше однієї години. Вибір структур тканин медіобазального відділу головного мозку в якості дослідного зразка визначається відомою специфікою їх зв'язків з іншими органами, життєво важливими функціями, закріпленими за ними, і залежності цих функцій від дії радіоактивного гама-випромінювання [2, 3]. Результати досліджень. Спосіб дослідження та результати проведеної гама-спектрометрії тканин головного мозку померлих людей на визначення вмісту радіоізотопу цезію-137(137Cs) публічно захищені у 1999 році [2, 3]. З метою встановлення наявності в структура х головного мозку ендогенного накопичення радіоізотопу 137Cs проведена радіоспектрометрія тканин головного мозку померлих ліквідаторів і неліквідаторів (44 випадки) без попередньої їх концентрації (спалювання, висушування). Весь дослідний матеріал структур головного мозку був розділений на чотири групи за групами осіб, які при житті мали контакт з дією радіації з ризиком ендогенної інкорпорації радіонуклідів, а саме: група тканин мозку ліквідаторів, які проживали на радіаційній території (15 проб); ліквідаторів, які проживали на відносно екологічно чистій території (10 проб); жителів (неліквідаторів), які проживали на радіаційній території (9 проб); жителів (неліквідаторів), які проживали на відносно чистій території (10 проб). В табл. 1 та табл. 2 приведені результати гама-спектрометрії тканин головного мозку померлих ліквідаторів і неліквідаторів, які жилиі працювали на різних територіях. Контрольними були показники гама-спектрометрії тканин головного мозку померлих неліквідаторів, що жили та працювали на відносно чистих територіях. В таблиці 1 приведені показники гама-спектрометрії тканин головного мозку померлих ліквідаторів і неліквідаторів із радіаційне забруднених територій, а в табл. 2 померлих ліквідаторів і неліквідаторів, які проживали і працювали на відносно радіаційне чистих територіях [2, 3]. Встановлено, що біологічний ефект внутрішнього опромінення тканин залежить від концентрації радіонукліду, який потрапив в організм, характеру його розподілу та активності. В описі використана термінологія і визначення, які приведені в джерелах інформації [14-18]. Таблиця 1 Показники гама-спектрометрії тканин головного мозку померлих ліквідаторів і неліквідаторів із радіаційно забруднених територій Прізвище Вік Ліквідатори 1.К. 2.В. 3.К. 4.Р. 5.У. 6.П. 7.М. 8.Й. 9.К. 10.У. 11.П. 12.Ч. 13.С. 14.С. 15.Б. 45 35 39 41 56 46 61 45 52 58 39 36 56 59 39 Категорія території Проживання Робота IV IV Відносно чиста 30-ти км зона 30-ти км зона 3 Питома активність цезію-137 у медіобазальних стр уктурах тканин головного мозку, пКю/кг 200 400 500 600 2400 934 800 800 700 600 600 400 400 400 300 36712 Продовження таблиці 1 Неліквідатор 1.В. 48 2.О. 72 3.П. 22 4.П. 70 5.К. 23 6.Д. 49 7.Д. 29 8.К. 54 9.Р. 32 IV IV 400 200 150 130 110 110 100 100 100 Таблиця 2 Показники гама-спектрометрії тканин головного мозку померлих ліквідаторів і неліквідаторів, які проживали і працювали на відносно радіаційно чистих територіях Прізвище Вік Ліквідатори 1.П. 42 2.А. 37 3.С. 41 4.С. 28 5.Ч. 47 6.П. 52 7.П. 52 8.С. 35 9.Л. 48 10.Б. 42 Нелікведатори 1.Д. 59 2.Н. 59 3.Д. 31 4.В. 48 5.Х. 38 Категорія території проживання і роботи Питома активність цезію-137 у медіобазальних структурах тканин головного мозку, пКю/кг Відносно чиста ------------------------------------ 100 400 500 110 200 400 200 400 300 500 Відносно чиста ----------------