Способ определения степени воздействия ионизирующих излучений и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01T1/161 

ной дозы в слое кожи толщиной 100 мг/см под покровным слоем 7 мг/см 3. Определение дозы именно в этом слое кожи производится потому, что в нем находятся родоначальные базальные клетки эпидермиса, способные к активному делению и наиболее радиочзвствительные.

Указанный способ оценки степени лучевого поражения кожи характеризует только среднюю поглощенную дозу в слое ткани толщиной 100 мг/см и никаким образом не характеризует биологические последствия облучения. Установить связь между результатом применения этого способа оценки степени лучевого поражения кожи, т. е. между средней поглощенной дозой в слое 100 мг/см и биологическими последствиями облучения невозможно, так как базальные клетки, ответственные за поран ение, распределены по глубине кожи резко неоднородно и поэтому получают различные дозы в зависимости от глубины залегания. В то же время поглощение дозы в коже также сильно изменяются с глубиной, особенно при воздействин на кожу излучений, состоящих из зараженных частиц с энергией несколько МэВ. В связи с этим, коррекция между средней поглощенной дозой в указанном выще слое и клиническими последствиями облучения кожи отсутствует.

Целью изобретения является обеспечение количественного определения степени лучевого поражения кожи.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения степени воздействия ионизирующих излучений на кожу, основанном на измерении поглощенной дозы, измеряют распределения поглощенной дозы в коже, определяют долю базальных клеток, выживщих после облучения по фо1рмуле

(x)dx

ихOQ

И ПО величине этой доли судят о степени лучевого поражения. Здесь г(х) -доля базальных клеток, сохранивщихся в слое толщиной X (отсчет ведется от поверхности кожи). Значение ц(х) является количественной характеристикой лучевого поражения кожи, учитывающей гибель базальных клеток в результате облучения их самих, а также капилляров и сосудов, обеспечивающих их нормальное фзнкционированне;

Л/о - число базальных клеток под единичной площадкой на поверхности необлученной кожи (yVo 2-10 кл/см); -- -

dx

плотность их глубинного распределения в

коже;- -функция, онисывающая выжи3(1 ваемость базальных клеток в зависимости

от полученной дозы; D(x, -глубинное распределение поглощенной дозы в коже.

Меняя в приведенной формуле верхний предел интегрирования в диапазоне , можно найти как полную долю базальных клеток, выживщих после облучения во всей коже, так и распределение их по ее глубине. Эти данные позволяют количественно оценивать степень лучевого поражения кожи, прогнозировать его клинические последствия и продолжительность времени, необходимого для восстановления ее исходного состояния. Предложенный способ не может быть

реализован известными устройствами. Известен дозиметр ИКС, состоящий из чувствительного к излучению элемента толщиной 100 мг/см, покрытого экрапом толщиной 7 мг/см 4. Указанный дозидметр позволяет измерять только среднюю поглощенную дозу в слое ткани толщиной 100 мг/см2.

Для реализации предлагаемого способа определения степени воздействия ионизиру ощего излучения на кожу применяется устройство на основе чувствительного к излучению элемента, отличающееся тем, что оно имеет толщину, равную толщине кожи и содерлчит не менее двух тонких чувствительных элементов, разделенных имитатором ткани.

Один из вариантов устройства изображен на чертеже и содержит три чувствительных элемента 1 из пленки фтористого лития толщиной 2 мг/см и диаметром 15 мм, которые расположены между тремя поглощающими тканеэквнвалентными слоями 2 такого же диаметра. Первый из них (считая от поверхности, имитирующий поверхность кожи) имеет толщину 7 мг/см, второй - 70 мг/см и третий-100 мг/см. Чувствительные элементы, расположенные между поглощающими слоями, заключены в цилиндрический контейнер 3 диаметром

25 мм с толщиной дна 100 мг/см, изготовленный из тканеэквивалентного материала.

Для оценки степени лучевого поражения кожи предлагаемым способом поступают

следующим образом. В тканеэквивалентном имитаторе кожи с помощью чувствительных элементов толщиной 2-3 мг/см измеряют поглощенную дозу на глубине 7 мг/см, соответствующей максимуму распределения базальных клеток, и в нижней части дермы на глубине 150-170 мг/см, соответствующей спадающему участку распределения базальных клеток и уровню расположения глубокой сосудистой сети в

коже. В отдельных случаях, когда требуется более высокая точность, тем же детектором измеряют поглощенную дозу в имитаторе кожи в слое, расположенном приблизительно по середине между 7-ю и

170-ю мг/см. Результаты измерений используют для нахождения глубинного распределения поглощенной дозы в коже. Затем по формуле

D()ld

iW-

dxSo

ВЫЧИСЛЯЮТ полную долю выживших базальных клеток и, если это необходимо для оценки сроков восстановления, их распределения по глубине кожи. По этим данным судят о степени поражения кожи после облучения.

Пример. Для количественного сравнительного анализа степени лучевого поражения кожи при воздействии на нее р-излучения с энергией макс 230 кэВ (Рт) и р-излучения с энергией макс 2200 кэВ (Sr+ -Y) измерили поглощенные дозы в фантоме кожи, изготовленном из полиэтилена. Дозы измерили иа глубинах 7,50 и 150 мг/см лод поверхностью фантома с помощью тканеэквивалентных термолюминесцентных детекторов LiF фторопласт толщиной 2 мг/см. Активность плоских аппликаторов с и Sr+ Y, использованных для облучения, подбирали так, чтобы за одно и то же время поглощенные дозы в слое на глубине 7 мг/см, который соответствует максимуму распределения базальных клеток, были одинаковыми. По результатам измерений дозы в трех слоях нашли глубинные дозовые распределения, а затем, цо приведенной выше формуле, вычислили дозы базальных клеток, выживших после облучения в обоих случаях. Оказалось, что при дозе на глубине 7 кг/см, равной 1800 рад количество выживших базальных клеток в случае воздействия |3-излучения с макс 230 кэВ, составляет 63% от исходного числа, а при воздействии излучения с -., кэБ -32%. Это показывает, что в случае воздействия на кожу р-излучепия с кэВ степень поражения будет больше чем при воздействии р-излучения с макс 230 кэВ, несмотря на равенство поглощенных доз на глубине 7 мг/см в обоих случаях.

Действительно, клинические показатели лучевого поражения на 4-ой неделе после облучения кожи в первом случае (макс 230 кэВ) соответствовали I уровню поражения и выражались в сухом щелушении кожи при нормальной окраске. Через месяц после этого наступило полное восстановление, и клинических проявлений на коже обнаружено более не было.

Во втором случае (макс 2200 кэВ) в тот же срок на 4-ой неделе на коже было установлено значительно более сильное повреждение, обусловленное большей долей погибших базальных клеток. Оно соответствовало П1 уровню поражения и проявилось в виде влажного эпидермита с отторжением участков облученной поверхности и гиперкератозе. Через год после облучения была установлена атрофия кожи на облученном участке.

Использование способа определения и прогнозирования степени воздействия ионизирующего излучеиия на кожу по величине выживших базальных клеток и глубинному распределению их в толще кожи позволяет:

в случае аварийного облучения кожи - принимать обоснованные медико-биологические решения о методах и тактике лечения пострадавших (терапия, хирургия, пересадка кожи и др.);

при лучевой терапии больных - целенаправленно планировать методы и сеансы облучения с таким расчетом, чтобы сопутствующие лучевые повреждения не ограничивали возможности продолжения

облучения основного очага болезни;

в условиях гражданской обороны - прогнозировать масштабы порал ений, их тяжесть и продолжительность и связанную с ними потерю трудоспособности.

Формула изобретения

1. Способ определения степени воздейстВИЯ ионизирующих излучений на кожу, основанный на измерении поглощенной дозы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения количественного определения степени лучевого порал еиия , измеряют распределения поглощенной дозы в коже, определяют долю базальных клеток, выживших после облучения, по формуле

1 Vo

dN(x)

lD(x)dx

So

dx

где r(x) -доля базальных клеток, сохранившихся в слое толщиной х; - число базальных клеток под

единичной площадкой на поверхности необлученной кожи; dN(x)

- плотность их глубинного расdx

пределения в 5/So - функция, описывающая выживаемость базальных клеток в зависимости от полученной дозы;

D (х)-глубинное распределение поглощенной дозы в , и по величине этой дозы судят о степени лучевого поражения.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1 на основе чувствительного к излучению элемента, отличающееся тем, что оно имеет толщину, равную толщине кожи и содерл ит не менее двух тонких чувствительных элементов, разделенных имитатором ткани.

Источники информации, ; принятые во внимание при экспертизе

1.Ярмоненко С. П. «Радиобиология человека и животных, М., «Высшая школа, 1977, с. 149.

2.«Руководство по медицинским вопросам противорадиационной защиты -под ред. А. И. Бурназена, М., 1975, с. 113. 3.Нормы радиационной безопасности, НРБ-76, М., Атомиздат, 1978, с. 12 (прототип).

4.Бочвар И. А. и др. Метод дозиметрии ИКС, .М., Атомиздат, 1977, с. 113-122 (прототип).