ИССЛЕДОВАНИЕ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ТОЧЕЧНОЙ РАДИОНУКЛИДНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ОПЕРАЦИОННОГО ВМЕШАТЕЛЬСТВА

  • Н.Н. Чернов Южный Федеральный Университет
  • А. В. Дьяков Южный Федеральный Университет
Ключевые слова: Радионуклидная диагностика, ядерная медицина, гамма- локатор, технеций, сцинтилляционные вещества, световыход

Аннотация

Рецидивы онкологических заболеваний, возникающие из-за оставшихся после опера-
ции метастаз и малых опухолей, вынуждают хирургов увеличивать объемы резекции при
хирургических вмешательствах. В работе приведена процедура выбора оптимальных ха-
рактеристик сцинтилляционного материала для регистрации гамма-излучения от радио-
фармацевтического препарата. Пользуясь интерполированными данными, оценена зависи-
мость вероятности взаимодействия γ-кванта с веществом от толщины сцинтиллятора
для радиофармацевтического препарата на основе радионуклида технеция 99mТс, наиболее
интенсивно испускающего γ-кванты с энергией 140,5 кэВ. Осуществлена численная оценка
значений оптимальной длины сцинтиллятора из йодистого натрия, допированного талли-
ем NaI(Tl) для регистрации излучений от изомера технеция-99. Установлено, что в процес-
се оптимизации размеров сцинтиллятора необходимо прийти к такому компромиссу, что-
бы обеспечивалось максимальное поглощение γ-квантов и одновременно с этим оптические
потери в объёме были минимальны. Показана возможность изготовления детекторов с
теоретически максимальным пределом чувствительности в виде компактного, пригодного
для ручного использования диагностического прибора. Для сцинтилляционных изделий при-
ведены факторы, влияющие на показатель световыхода. Установлено, что необходимо
учитывать не только конверсионную эффективность и линейный коэффициент ослабления
для заданной энергии излучения, но и прозрачность сцинтилляционного материала к собст-
венному излучению, на которую непосредственно влияет химическая чистота материалов
и технология изготовления кристаллических сцинтилляторов. оценена зависимость веро-
ятности взаимодействия γ-кванта с веществом от толщины сцинтиллятора для радио-
фармацевтического препарата на основе радионуклида технеция 99mТс, наиболее интен-
сивно испускающего γ-кванты с энергией 140,5 кэВ. Осуществлена численная оценка значе-
ний оптимальной длины сцинтиллятора из йодистого натрия, допированного таллием
NaI(Tl) для регистрации излучений от изомера технеция-99. Установлено, что в процессе
оптимизации размеров сцинтиллятора необходимо прийти к такому компромиссу, чтобы
обеспечивалось максимальное поглощение γ-квантов и одновременно с этим оптические
потери в объёме были минимальны. Показана возможность изготовления детекторов с
теоретически максимальным пределом чувствительности в виде компактного, пригодного
для ручного использования диагностического прибора. Для сцинтилляционных изделий при-
ведены факторы, влияющие на показатель световыхода. Установлено, что необходимо
учитывать не только конверсионную эффективность и линейный коэффициент ослабления
для заданной энергии излучения, но и прозрачность сцинтилляционного материала к собст-
венному излучению, на которую непосредственно влияет химическая чистота материалов
и технология изготовления

Литература

1. Yagnyukova A., Khabibullin T., Bolozdynya A., Kantserov V., Zhukov K. Gamma Probe Based
on Scintillation Crystal and Silicon Photomultiplier, Radiotherapy and oncology V110 Supplement
1-108, Elsevier 2014.
2. Chernov N.N., Sandrosyan M.G., Khadi R.A., Mamay V.I. Operativnaya radioizotopnaya
diagnostika metastaz i malykh opukholey [Operational radioisotope diagnostics of metastases
and small tumors], Biotekhnicheskie, meditsinskie, ekologicheskie sistemy i
robototekhnicheskie kompleksy – Biomedsistemy-2018: Cb. tr. XXXI Vseros. nauch.-tekhn.
konf. stud., mol. uchenykh i spets., 4-6 dekabrya 2018 g. [Biotechnical, medical, environmental
systems and robotic complexes-Biomedsystems-2018: Sb. tr. XXXI all the time. science.- tech.
Conf. stud., mole. scientists and specialists., December 4-6, 2018], under the General ed.
V.I. Zhuleva. Ryazan': IP Konyakhin A.V. (Book Jet), 2018, pp. 426-228.
3. Afanas'ev S.G. Vozmozhnosti opredeleniya storozhevykh limfaticheskikh uzlov u bol'nykh
rakom zheludka [Possibilities for determining sentinel lymph nodes in patients with stomach cancer],
Sibirskiy onkologicheskiy zhurnal [Siberian journal of Oncology], 2009, No. 4, pp. 27-31.
4. Grechkin F.N., Gevorkyan Yu.A., Kolesnikov V.E., Soldatkina N.V., Dashkov A.V.
Intraoperatsionnaya radiochastotnaya termoablatsiya s vnutritkanevoy khimioterapiey na
gepasferakh v kombinirovannom lechenii raka tolstoy kishki s metastazami v pechen'
[Intraoperational radiofrequency thermoablation with intracranial chemotherapy on hepaspha in the
combined treatment of colon cancer with liver metastases], Mater. VII regional'noy konferentsii
molodykh uchenykh-onkologov, posvyashchennaya pamyati akademika RAMN N.V.Vasil'eva
«Aktual'nye voprosy eksperimental'noy i klinicheskoy onkologii» 27 aprelya 2012 g. Sibirskiy
onkologicheskiy zhurnal. Prilozhenie № 1 [Mater. VII regional conference of young oncologists
dedicated to the memory of academician N. V. Vasiliev "Current issues of experimental and clinical
Oncology" on April 27, 2012. Siberian journal of Oncology. Appendix 1], 2012, pp. 52.
5. Kit O.I., Shatova Yu.S., Novikova I.A., Zlatnik E.Yu., Vashchenko L.N., Vladimirova L.Yu.,
Nikipelova E.A., Nikolaeva N.V. Put' k personifitsirovannoy taktike lecheniya bol'nykh rakom
molochnoy zhelezy [The way to personalized tactics of treatment of patients with breast cancer],
Voprosy onkologii [Questions of Oncology], 2017, Vol. 63, No. 5, pp. 719-723.
6. Anesteziologiya. Kak izbezhat' oshibok [Anesthesiology. How to avoid mistakes], ed. by
Ketrin Markuchchi, Normana A. Koena, Devida G. Metro, Dzheffri R. Kiriga: translation from
English, ed. by V.M. Mizikova. Moscow: GEOTAR-Media, 2011, 1072 p.
7. Fougeres P., Kazandjian A., Prat V., Simon H., Richard M., Bede J. Sentinel node in cancer
diagnosis with surgical probes, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 2001,
A 458, pp. 34-40.
8. Yaroshinskaya A.A. Otdalennye posledstviya oblucheniya. Yadernaya entsiklopediya [Longterm
effects of radiation. Nuclear encyclopedia]. Moscow: Blagotvoritel'nyy fond
YAroshinskoy, 1996, 656 p.
9. Mil'ko V.I., Lazar' A.F., Nazimok N.F. Meditsinskaya radiologiya [Medical radiology]. Kiev:
Vishcha shkola, 1980, 280 p.
10. Andrianov A.A., Voropaev A.I., Korovin Yu.A., Murogov V.M. Yadernye tekhnologii: istoriya,
sostoyanie, perspektivy: ucheb. posobie [Nuclear technology: history, status, perspectives:
textbook]. Moscow: NIYaU MIFI, 2012, 180 p.
11. Bekman I.N. Radiatsionnaya i yadernaya meditsina: fizicheskie i khimicheskie aspekty.
Radiokhimiya. T. 7: ucheb. posobie [Radiation and nuclear medicine: physical and chemical
aspects. Radiochemistry. Vol. 7: studies. stipend]. MO, Shchelkovo: Izdatel' Markhotin P.Yu.
2012, 400 p.
12. Yagnyukova A.K., Bolozdynya A.I., Kantserov V.A., Sosnovtsev V.V. Gamma-lokator dlya
radionuklidnoy diagnostiki onkologicheskikh zabolevaniy [Gamma-locator for radio-nuclide
diagnostics of oncological diseases], Chetvertaya mezhdunarodnaya konferentsiya
«Inzheneriya stsintillyatsionnykh materialov i radiatsionnye tekhnologii» – ISMART 2014,
12–16 oktyabrya 2014 g., Minsk, Belarus': Tezisy [Fourth international conference "Engineering
of scintillation materials and radiation technologies" - ISMART 2014, October 12-16,
2014, Minsk, Belarus: Theses], pp. 145-146
13. Belyaev V.N., Bolozdynya A.I., Vorob'ev K.A., Zhukov K.I., Znamenskiy I.A., Kantserov V.A.,
Kondakov A.K., Nazarov D.S., YAgnyukova A.K. Gamma-lokator na osnove stsintillyatsionnogo
kristalla i kremnievogo fotoumnozhitelya [Gamma-locator based on a scintillation crystal and a
silicon photomultiplier], Meditsinskaya fizika [Medical physics], 2013, No. 3.
14. Wengenmair H, Kopp J, Sciuk J. Quality criteria of gamma probes: requirements and future
developments, In: Schauer A, Becker W, Reiser MF. et al. (eds). The Sentinel Lymph Node
Concept. Berlin, Heidelberg: Springer; 2004, pp. 113-25.
15. Korzhik M.V., Lobko A.S., Misevich O.V., Fedorov A.A. Stsintillyatsionnye materialy dlya
yadernoy meditsiny Fundamental'nye i prikladnye fizicheskie issledovaniya. 1986–2001 gg.:
Sb. tr.;s.432-441.
16. Sidorenko V.V. Detektory ioniziruyushchikh izlucheniy na sudakh: Spravochnik [Detectors of
ionizing radiation on ships: reference Book]. Leningrad: Sudostroenie, 1984, 240 p.
17. Shendrik R.Yu. Metody eksperimental'noy fiziki kondensirovannogo sostoyaniya. Ch. 3.
Vvedenie v fiziku stsintillyatorov – 1: ucheb. posobie [Methods of experimental condensed
matter physics. Part 3. Introduction to scintillator physics-1: studies. stipend]. Irkutsk: Izd-vo
Irkut. gos. un-ta, 2013, 110 p.
18. Vvedenie v fiziku tyazhelykh ionov: ucheb. posobie [Introduction to heavy ion physics: studies
the manual], ed. by Yu.TS. Oganesyana. Moscow: MIFI, 2008, 424 p.
19. Gorbunov V.I., Kuleshov V.K. K voprosu o vybore optimal'nykh razmerov stsintillyatorov dlya
defektoskopii izdeliy [On the question of choosing the optimal size of scintillators for product
flaw detection], Izvestiya tomskogo ordena trudovogo krasnogo znameni politekhnicheskogo
instituta imeni S.M. Kirova [Proceedings of the Tomsk order of the red banner of labor of the
Kirov Polytechnic Institute], 1965, Vol. 138, pp. 42-48.
20. Birks Dzh. Stsintillyatsionnye schetchiki [Scintillation counters], trans. from english.
A.S. Belousova i E.I. Tamma, ed. by P.A. Cherenkova. Moscow: Izd-vo inostr. lit., 1955, 151 p.
Опубликован
2020-02-26
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ II. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ