ФАНТОМ ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА

ФАНТОМ ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА
Полезная модель (далее ПМ) относится к области радиационной медицины и может быть использована для определения эквивалентной дозы облучения в хрусталике глаза в целях обеспечения радиационной безопасности людей, работающих с источниками ионизирующих излучений. Задачей полезной модели является измерение эквивалентной дозы облучения хрусталика в моделируемых и производственных условиях при облучении любой геометрии (изотропное, анизотропное), в том числе воспроизведение произошедших событий.
Действующими Нормами радиационной безопасности НРБ-99/2009 [1] установлен основной дозовый предел облучения хрусталика глаза, равный эквивалентной дозе 150 мЗв/год.
Ситуация принципиально изменится после введения в России новых Норм радиационной безопасности, учитывающих рекомендованные в Основных нормах безопасности МКРЗ [2] новые пределы доз облучения хрусталика глаза персонала: «эквивалентная доза в хрусталике глаза 20 мЗв в год, усредненная за пять последовательных лет (100 мЗв за 5 лет) и 50 мЗв за любой отдельный год.
Предложенное МКРЗ изменение основного дозового предела облучения хрусталика глаза принципиально изменяет систему обеспечения радиационной безопасности персонала, так как соблюдение основного дозового предела по эффективной дозе уже не обеспечит соблюдения предела облучения хрусталика глаза по эквивалентной дозе.
Соотношение эквивалентной дозы в хрусталике глаза к эффективной дозе в диапазоне энергии фотонного излучения от 0,01 до 10 МэВ рассчитывается на основании коэффициентов, приведенных в Публикации 74 МКРЗ. Исходя из представленных в этой публикации данных в диапазоне энергий гамма-излучения от 0,06 до 10 МэВ эквивалентная доза в хрусталике глаза численно превышает эффективную дозу примерно на 20%, а в диапазоне менее 0,05 МэВ это превышение может составить до 1000% [3].
Таким образом, после уменьшения основного дозового предела облучения хрусталика глаза до 20 мЗв в год, именно хрусталик глаза становится критическим органом, лимитирующим облучение персонала, и возникает необходимость контроля эквивалентной дозы в нем, что требует использования подобного устройства.
Известны аналоги полезной модели: тканеэквивалентный фантом, моделирующий размеры и форму торса человека, причем торс разделен на горизонтальные слои с ячейками, в которые вставляются термолюминесцентные детекторы [4]. Фантом в собранном виде экспонируется в поле ионизирующих излучений, после чего производится снятие показаний с каждого из детекторов, и на основании полученных данных строится пространственное распределение доз в теле человека, которое может быть соотнесено с дозами, полученными отдельными органами тела человека, на основании чего определяется эффективная доза.
Известно также устройство (RU патент №2289826) для определения дозы ионизирующих излучений, воздействующих на человека, при неравномерном облучении его тела, построенное на базе антропоморфного тканеэквивалентного фантома человека, внутри которого размещены детекторы ионизирующего излучения. При этом детекторы состоят из фотоэлектронного умножителя и сцинтиллятора, имеющего форму и размеры, соответствующие форме и размерам исследуемого органа человека и выполненного из органических пластмассовых материалов, или в виде емкости, заполненной жидким сцинтиллятором, причем детектор, определяющий дозу излучения на ткани кроветворного костного мозга, состоит из фотоэлектронного умножителя и волоконного сцинтиллятора, проходящего через точки залегания тканей кроветворного костного мозга. Сцинтилляторы детекторов, как правило, размещают в местах расположения соответствующих органов и тканей в теле человека.
Наиболее близким к заявленной полезной модели относится тканеэквивалентный антропоморфный фантом.
Тканеэквивалентный антропоморфный фантом, используемый в космических исследованиях, в котором наряду с пассивными детекторами размещены детекторы ионизирующих излучений, осуществляющие регистрацию в масштабе текущего времени [5]. В этом фантоме точки размещения активных детекторов выбираются приблизительно в геометрических центрах размещения соответствующих органов тела человека, а величины доз, измеренные в этих точках, принимаются за средние величины доз в данных органах. В фантоме [5] кроме активных детекторов размещается около тысячи термолюминесцентных дозиметров, измерение которых производится после завершения эксперимента. Для этого их нужно вынуть из ячеек фантома, переправить на Землю и снять с них показания в лабораторных условиях. На основании полученных таким образом данных могут быть определены дозы на органы и эффективная доза за все время экспонирования фантома в полете.
Общим недостатком описанных фантомов торса человека и тканеэквивалентных антропоморфных фантомов является отсутствие детектирующих устройств в месте расположения хрусталиков глаз, упрощенность или отсутствие моделей головы и глазных яблок, большой вес, излишняя сложность и громоздкость фантомов в целом.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи повышения точности определения эквивалентной дозы в хрусталике глаза при меньших затратах труда и времени, устранение недостатков рассмотренных устройств, а также упрощение конструкции устройства.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет достоверного воспроизведения поля ионизирующего излучения от внешних и внутренних источников, образующегося в голове человека, фантомом головы изготовленным из тканеэквивалентных материалов (имитирующих костную, покровную ткани, ткань головного мозга и глазных яблок при взаимодействии с ионизирующим излучением) с накоплением (регистрацией) экспозиционной дозы термолюминесцентными детекторами, позиционируемых в месте расположения хрусталиков глаз. По окончании экспонирования детекторы извлекаются, затем производится считывание и расчет эквивалентной дозы на откалиброванной термолюминесцентной установке индивидуального дозиметрического контроля с последующим сравнением с нормируемой величиной.
Фантом головы для определения эквивалентной дозы ионизирующих излучений хрусталика глаза представляет антропоморфный, органотропный, тканеэквивалентный фантом головы человека, внутри глазного яблока которого, на месте хрусталика, размещены термолюминесцентные детекторы. Фантом состоит из девяти частей: костей лицевой части и основания черепа с покровной, мышечной тканью, лобной и двух теменных костей с покровной тканью, головного мозга, пары глазных яблок и век (верхнее и нижнее).
Использование настоящей полезной модели дает возможность достоверно и оперативно измерять эквивалентную дозу облучения в хрусталике глаза при изотропном и анизотропном облучении, сверять показания имеющихся установок индивидуального дозиметрического контроля с эталонным значением, полученным с помощью настоящей полезной модели, а также определять необходимость применения средств индивидуальной защиты глаз и их эффективность.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна»
Сущность заявленной полезной модели поясняется изображениями, где на рисунке 1 изображен фантом головы человека в собранном состоянии, на рисунке 2 - фантом головы без век с глазным яблоком, рисунке 3 - фантом глазного яблока в разобранном и собранном состоянии и термолюминесцентный детектор.
Устройство работает следующим образом.
В имитаторы глазных яблок, имеющих соответствующие посадочные гнезда, укладываются термолюминесцентные детекторы. Проводится сборка фантома головы с последующей установкой фантома в месте облучения ионизирующим излучением. По окончании экспонирования детекторы извлекаются, затем производится считывание и расчет эквивалентной дозы на откалиброванной термолюминесцентной установке индивидуального дозиметрического контроля с последующим сравнением с нормируемой величиной.
Список использованных источников
1 Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009. Санитарные правила и нормативы (СанПин 2.6.1.2523-09): утв. и введены в действие от 07.07.09 г. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 100 с.
2 Отчет МКРЗ по тканевым реакциям, ранним и отдаленным эффекты облучения в нормальных тканях и органах - пороговые дозы для тканевых реакций в контексте радиационной защиты/ [Ф.А. Стюарт и др.; ред.: А.В. Аклеев, М.Ф. Киселев; пер. с англ.: Е.М. Жидкова, Н.С. Котова]. Челябинск: Книга, 2012. - 384 с. - (Труды МКРЗ; публикация 118)
3 В.И. Рубцов, В.Н. Клочков, А.Б. Требухин, и др. Контроль эквивалентной дозы облучения хрусталика глаза и оценка возможности ее снижения, АНРИ №3, 2013, с. 32-37
4 Aldersjn S.W., Lanzl L.H., Rolins М., Spira I. An instrumented phantom system fjufnflogcjmputaijn of treatment plans. American Journal of Roentgenology 1962, 87:185.
5 Описание изобретения к патенту №2451604 B32B 27/32 G01T 1/02 Учреждение Российской академии наук Государственный Научный Центр РФ Институт медико-биологических проблем РАН (RU) подача заявки: 03.03.2011 начало действия патента: 03.03.2011 публикация патента: 27.05.2012.