УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ ГАММА-ИЗЛУЧАЮЩИХ РАДИОФАРМПРЕПАРАТОВ Российский патент 2003 года по МПК G01T1/18 

Изобретение относится к устройствам для измерения радиоактивности гамма-излучений и может быть эффективно использовано в медицинской практике, в частности в клинических лабораториях радионуклидной диагностики при исследованиях уровня радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов на основе Тс-99 перед их введением пациенту, что является обязательным требованием регламента работы подобных медицинских учреждений.

Известно устройство для измерения радиоактивности, описанное в патенте РСТ WO 99/27386, МПК G 01 Т 1/18, 1999 г., содержащее детектор излучения, в полости которого смонтированы два счетчика Гейгера, источник высокого напряжения, формирователь сигнала, вычислитель, интерфейс, клавиатуру и дисплей.

Существенными недостатками устройства являются:
- схемотехническая сложность аппаратных средств подачи и стабилизации напряжения;
- отсутствие в устройстве конструктивных средств, обеспечивающих экранирование счетчиков Гейгера, обуславливает весьма ограниченный диапазон измерения радиоактивности и узкую область использования данного аппарата.

Указанные недостатки определяют высокую аппаратную сложность и дорогостоимость таких устройств и практическую невозможность их использования в широкой медицинской практике, в частности в работе клинических лабораторий радионуклидной диагностики для измерения гамма-излучающих радиофармпрепаратов.

Обязательное измерение гамма-радиоактивности радиофармпрепаратов перед их введением пациенту обуславливает необходимость наличия подобных метрологических средств в составе оборудования клинических лабораторий радионуклидной диагностики. Для этих целей применяются приборы "доз-калибраторы" или "радиометры жидких радиофармпрепаратов (РФП)".

Так, известен аппарат "Dose-kalibrator" фирмы "Капинтек" (США, 1990 г., см. приложение), который используется для указанных целей. Устройство содержит ионизационную камеру, подключенную к электронному блоку, который включает усилитель ионизационного тока, систему обработки, вычисления и визуализации полученных результатов измерения. Известный аппарат измеряет РФП в диапазоне активностей от 37 килобеккерелей (Кбк) до 30 гигабеккерелей (Гбк), т. е. в 6 порядков, и в диапазоне энергий гамма-излучения от 60 кэв до 500 кэв. Измерение в таких диапазонах активности и энергий, как правило, обеспечивает такой детектор гамма-излучения как ионизационная камера, имеющая соответствующее дорогостоящее электронное оборудование, для измерения очень малых токов, возникающих при измерении активностей порядка десятков Кбк. Устройства для измерения радиоактивности радиофармпрепаратов (РФП) с ионизационными камерами отличаются высокой сложностью как применяемого электронного оборудования, так и конструктивной сложностью самой ионизационной камеры, что делает подобные устройства весьма дорогостоящими и недоступными для широкого использования в практической медицине, делает невозможным их приобретение и использование, в частности, периферийными клиническими лабораториями радионуклидной диагностики.

Анализ работы зарубежных и отечественных лабораторий радионуклидной диагностики показывает, что 99% РФП, применяемых в современной радионуклидной диагностике, в качестве радиоиндикстора содержат радионуклид технеций Тс 99, имеющий энергию гамма-излучения 140 кэв. РФП с технецием Тс 99 имеют активность от 100 мегабеккерелей (Мбк) до 30 Гбк, т.е. диапазон составляет 2 порядка.

Настоящее изобретение решает задачу разработки надежного, конструктивно простого и удобного в работе устройства для измерения радиоактивности гамма-излучающих РФП на основе технеция Тс 99.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом.

В устройстве для измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов, содержащем детектор гамма-излучения, подключенный к блоку вычисления и визуализации результатов измерения, согласно настоящему изобретению детектор гамма-излучения содержит четыре счетчика Гейгера, которые равномерно размещены в нем вокруг измерительного объема. Каждый счетчик Гейгера снабжен калиброванным свинцовым экраном, установленным с возможностью его перемещения и экранирования измерительного объема от счетчика Гейгера. Первый, второй, третий и четвертый счетчики Гейгера своим анодом подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходу блока высокого напряжения, а выходом - соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входу преобразователя сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму, который своим многоразрядным выходом соединен со входом блока вычисления и визуализации результатов измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов. При этом блок питания первым выходом подключен к пятому входу преобразователя сигналов счетчиков Гейгера, а вторым выходом - к входу блока вычисления и визуализации.

Согласно настоящему изобретению блок вычисления и визуализации результатов измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов выполнен в виде персонального компьютера ноутбук, например, модели "Тошиба-1805", снабженного встроенным интерфейсом RS-232, который соединен с многоразрядным выходом преобразователя электрических сигналов.

Технический результат настоящего изобретения заключается в расширенном диапазоне измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов на основе Тс-99, простота конструктивной реализации детектора и метрологического обеспечения и их доступная себестоимость обуславливают возможность широкого использования данного устройства в медицинской практике.

Сущность изобретения поясняется примером конкретной реализации устройства для измерения радиоактивности РФП на основе Тс-99 и чертежами, на которых приведены:
фиг.1 - блок-схема устройства;
фиг.2 - укрупненная блок-схема алгоритма работы устройства.

Устройство для измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов на основе Тс-99 содержит (фиг.1) детектор гамма-излучения 1 с размещенными в нем равномерно вокруг измерительного объема 2 счетчиками Гейгера 3. Всего вокруг измерительного объема 2 установлено 4 счетчика Гейгера. Счетчики Гейгера снабжены калиброванным свинцовым экраном 4, установленным с возможностью их перемещения и экранирования измерительного объема 2. Первый, второй, третий и четвертый счетчики Гейгера 3 своим анодом подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходу блока высокого напряжения 5, а своим выходом - соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входу преобразователя 6 сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму, который своим многоразрядным выходом подключен к многоразрядному входу блока 7 вычисления и визуализации результатов измерения радиоактивности гамма-излучающих РФП. Блок 7 вычисления и визуализации результатов измерения содержит вычислитель, дисплей и клавиатуру. Устройство содержит также блок питания 8, который подключен к пятому входу преобразователя 6 и входу блока 7 вычисления и визуализации результатов измерений.

Детектор 1 представляет собой закрытую свинцовой защитной оболочкой емкость в центре которой в т.н. измерительном объеме 2 размещают РФП на основе Тс-99. Защитный свинцовый слой камеры составляет 4 мм.

В полости детектора 1 расположены четыре счетчика Гейгера 3, которые обеспечивают регистрацию и измерение гамма-излучения от РФП на основе Тс-99. В патентуемом устройстве могут быть использованы счетчики Гейгера типа СИ 37 ГМ.

Каждый счетчик Гейгера 3 имеет калиброванный свинцовый экран 4, установленный с возможностью его перемещения и экранирования измерительного объема 2 от счетчика Гейгера. Перемещение экрана 4 может осуществляться, например, по криволинейным направляющим вокруг счетчика с помощью ручки, расположенной снаружи камеры 1 (не показана), или с помощью соответствующего передаточного механизма (двигатель-кулиса, не показан). Экранирование измерительного объема 2 от счетчика Гейгера 3 может осуществляться, например, за счет перемещения экрана 4 по вертикально закрепленным направляющим (не показаны). Толщина экрана 4 составляет 4 мм. Для измерения РФП с активностью до 500 Мбк экран 4 располагают таким образом, что он не экранирует измерительный объем 2, например его располагают за счетчиком Гейгера (см. фиг.1 пунктирное положение экрана 4). При измерении РФП, активность которых выше 500 Мбк (500 Мбк - 30 Гбк), измерительный объем 2 экранируют экраном 4 (фиг.1).

Блок высокого напряжения 5 обеспечивает подачу напряжения на счетчики Гейгера и может быть выполнен, например, в виде блока высокого напряжения типа БНП-16П.

Преобразователь 6 электрических сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму предназначен для преобразования сигналов счетчиков Гейгера в логические сигналы и может быть выполнен, например, на основе компаратора, реализованного на микросхеме КС554-СА.3А.

Блок 7 вычисления и визуализации результатов измерений радиоактивности РФП обеспечивает расчет радиоактивности гамма-излучающих РФП на основе Тс-99, визуализацию и архивацию полученных результатов. Блок 7, включающий вычислитель, дисплей и клавиатуру, может быть выполнен в виде стандартного персонального компьютера. Среди множества возможных аппаратных реализаций блока 7 заявителем (в процессе опытной апробации патентуемого устройства) в качестве оптимального варианта реализации блока 7 и его доступности для широкого использования медицинскими учреждениями (по надежности работы и аппаратной совместимости с преобразователем 6, экономичной цене, незначительным габаритам) выбран компьютер ноутбук модели "Тошиба-1805", который содержит встроенный интерфейс RS-232, подключенный к многоразрядному выходу преобразователя 6. Работа блока 7 осуществляется программно. Укрупненная блок-схема алгоритма работы блока приведена на фиг.2. Подробная документация по программному обеспечению работы патентуемого устройства содержится в документации заявителя.

Блок питания 8 обеспечивает подачу стабилизированного напряжения на блоки 6 и 7 и может быть выполнен по стандартной схемотехнике (например, А.Г. Алексеенко. Применение прецизионных аналоговых ИС. М.: Советское радио, 1980 г., с. 154, схема 3).

Измерение радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов на основе Тс-99 осуществляют следующим образом.

Перед проведением плановых работ по измерению радиоактивности РФП осуществляют тестирование устройства, для чего в измерительный объем 2 помещают эталонный имитатор Тс-99, в качестве которого используют радиоактивный кобальт 57. Включают источник высокого напряжения 5 и подают напряжение на счетчики Гейгера 3. При отсутствии каких-либо фоновых излучений устройство показывает стандартный (эталонный) уровень радиоактивности препарата, что свидетельствует о готовности устройства к работе.

В измерительный объем 2 помещают измеряемый РФП на основе Тс-99. Если его исходная радиоактивность превышает 500 Мбк, то оператор перемещает экраны 4 в положение экранирования измерительного объема 2.

Сигналы счетчиков Гейгера 3 поступают в преобразователь 6 электрических сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму и по многоразрядной шине через интерфейс RS-232 передаются в вычислитель 7. Вычислитель 7, реализованный в виде ноутбука "Тошиба-1805", обеспечивает расчет уровня радиоактивности РФП, показывает на дисплее результат измерений, по команде оператора архивирует полученные данные. Архивация результатов измерений РФП позволяет контролировать расход и наличие тех или иных РФП на основе Тс-99, используемых для введения пациенту.

Проведенные испытания патентуемого устройства для измерения радиоактивности РФП на основе Тс-99 подтвердила его высокие эксплуатационные характеристики:
- устройство отличается простотой конструкции и удобством его практического использования в работе клинических лабораторий радионуклидной диагностики;
- расширенный диапазон измерений РФП на основе Тс-99, которые составляют около 99% применяемых в настоящее время РФП, экономичная цена разработанного устройства обуславливают возможности эффективного использования аппарата в широкой медицинской практике во всех регионах РФ.

Использование: в медицинской практике, в частности в клинических лабораториях радионуклидной диагностики при исследованиях уровня радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов на основе Тс-99 перед их введением пациенту. Сущность: устройство содержит детектор гамма-излучения с размещенными в нем равномерно вокруг измерительного объема счетчиками Гейгера. Счетчики Гейгера снабжены калиброванным свинцовым экраном, установленным с возможностью их перемещения и экранирования измерительного объема. Счетчики Гейгера своим анодом подключены к выходу блока высокого напряжения, а своим выходом - к входу преобразователя сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму, который своим многоразрядным выходом подключен к многоразрядному входу блока вычисления и визуализации результатов измерения. Технический результат: упрощение конструкции устройства и повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов, содержащее детектор гамма-излучения, подключенный к блоку вычисления и визуализации результатов измерения, отличающееся тем, что детектор гамма-излучения содержит четыре счетчика Гейгера, которые равномерно размещены в нем вокруг измерительного объема, каждый счетчик Гейгера снабжен калиброванным свинцовым экраном, установленным с возможностью его перемещения и экранирования измерительного объема, первый, второй, третий и четвертый счетчики Гейгера своим анодом подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходу блока высокого напряжения, а выходом - соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входу преобразователя сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму, который многоразрядным выходом соединен с многоразрядным входом блока вычисления и визуализации результатов измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов, при этом блок питания первым выходом подключен к пятому входу преобразователя электрических сигналов счетчиков Гейгера в цифровую форму, а вторым - к входу блока вычисления и визуализации результатов измерения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок вычисления и визуализации результатов измерения радиоактивности гамма-излучающих радиофармпрепаратов выполнен в виде персонального компьютера-ноутбук, например, модели "Тошиба-1805", снабженного встроенным интерфейсом RS-232, который соединен с многоразрядным выходом преобразователя электрических сигналов счетчиков Гейгера.