Ускорители тяжелых заряженных частиц

Современный ускоритель тяжелых заряженных частиц представляет собой сложное инженерно-техническое сооружение, оснащенное специальным электрофизическим оборудованием. Примером такого сооружения является синхроциклотрон.


Протонный пучок синхроциклотрона для медицинских целей

Протонный пучок синхроциклотрона для медицинских целей

а — процедурное помещение с пультовой; б — общая схема формирования протонного пучка;
УК — ускоряющая камера; ОМ — отклоняющий магнит; ПК — протонный канал;
МФЛ — магнитные фокусирующие линзы; СТ — стол для облучения больного; в — схема циклотрона.


Его ускорительная камера находится в однородном магнитном поле. Двигаясь по спирали, частицы достигают больших энергий.

Выведенный из вакуумной камеры ускорителя протонный пучок с помощью отклоняющих магнитов и тормозящих фильтров очищается от примесей посторонних частиц и транспортируется в помещение, в котором облучают больного.

Набор коллиматоров выделяет из расширенного пучка наиболее равномерную часть. Пройдя по воздуху около 7 м, эта часть попадает в так называемый чистовой коллиматор, на выходе из него (на входе в тело больного) пучок резко ограничен и достаточно однороден.

Место остановки протонов в тканях, т. е. длину пробега, регулируют с помощью фильтра-тормозителя.

Смотрите рисунок – Изодозные кривые при дистанционном использовании различных видов ионизирующих излучений

Этот фильтр изменяет энергию пучка и благодаря этому позволяет смещать участок дозного максимума в сторону поверхности тела на расстояние, соответствующее толщине этого фильтра.

Все описанные устройства дают возможность управлять процессом облучения, формируя пучок с необходимыми свойствами для лечебных целей.

С помощью протонных пучков удается одномоментно облучать строго ограниченные объемы тканей от 1 см3 и больше в дозах порядка 100 — 200 Гр.

Общая характеристика контактных методов облучения

К группе контактных способов облучения причисляют все методы, при которых источник излучения в виде радиоактивного препарата располагают в непосредственной близости к поверхности патологического очага или вводят прямо в опухоль.

Радиоактивные препараты представляют собой радионуклиды, изготовленные в такой форме, которая обеспечивает их лечебное применение. Различают закрытые и открытые радиоактивные препараты.

Закрытые радиоактивные препараты — это радионуклиды, заключенные в оболочку-фильтр или находящиеся в таком физическом состоянии, при котором исключается их распространение в окружающую среду (в том числе в ткани больного).

В большинстве случаев закрытые препараты имеют форму цилиндров с закругленными концами или игл, у которых один конец закруглен, а другой — заострен. Изготовляют также препараты в виде коротких стерженьков или шариков, пластин или проволоки. Во всех случаях оболочка препарата герметически закрыта. Зарядом же служит радионуклид (60Со, 198Au, 22Ra, 182Ta, 125I, 252Cf, 192Ir). Все они испускают гамма-кванты или бета-частицы. Последние поглощаются оболочкой из никеля, нержавеющей стали или тонкого слоя золота. Лечебное действие препаратов обусловлено гамма-излучением, а у 252Cf — нейтронами.

Открытые радиоактивные препараты — это преимущественно жидкие радионуклиды, находящиеся в таком физическом состоянии, при котором возможно их распространение в окружающую среду (в том числе в ткани больного).

В зависимости от местоположения облучаемого очага (обычно опухоли), как уже указывалось, применяют три основных метода контактной лучевой терапии: аппликационный, внутриполостной и внутритканевой.

При аппликационном методе радиоактивные препараты располагают на поверхности кожи или слизистых оболочек или укрепляют вблизи поверхности тела с помощью особых устройств — аппликаторов. При внутриполостном методе радиоактивные препараты вводят в естественные полости для облучения опухолей, исходящих из их стенок.

В этом случае обычно применяют специальные аппликаторы для фиксации препаратов в требуемом положении. Если используют внутритканевой метод, радиоактивные препараты вводят непосредственно в ткань опухоли, применяя специальный радиохирургический инструментарий.

Для всех контактных методов облучения характерны две важные особенности. Первая состоит в том, что максимум дозы находится в прилежащих к препаратам тканям, а по мере удаления от источника доза резко падает. Значит, создаются выгодные условия дозного распределения для облучаемых опухолей.

Вторая особенность объясняется тем, что в процессе лечения на поверхности или в глубине тела больного расположены радиоактивные препараты. В связи с этим требуются особые меры для охраны окружающих от возможного действия ионизирующего излучения.

Для контактного облучения большей частью используют радиоактивные препараты с небольшой мощностью дозы. Это позволяет продолжать непрерывное облучение в течение нескольких часов, а иногда и дней.

Задание 11

Объясните, почему при контактном облучении с помощью гамма-радиоактивных препаратов доза в облучаемом очаге так быстро падает по направлению от его поверхности к глубине?

Смотрите – Ответ к заданию 11.

«Медицинская радиология»,
Л.Д.Линденбратен, Ф.М.Лясс