Оценка поглощенной дозы в поверхностных слоях кожи с помощью радиохромной пленки gafchromic Ebt2 Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Трошина М.В., Лычагин А.А.1, Потетня В.И.2, Прусаченко П.С. ©

1К.ф-м.н., 2к.б.н., МНРЦ Минздрава РФ

ОЦЕНКА ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ КОЖИ С ПОМОЩЬЮ РАДИОХРОМНОЙ ПЛЕНКИ GAFCHROMIC EBT2

Аннотация

В работе проведена калибровка радиохромной пленки для нейтронного и у-излучения. Сделана оценка вклада вторичных заряженных частиц в общую поглощенную дозу. Измерены глубинные дозовые распределения.

Ключевые слова: радиохромная пленка EBT2, нейтроны, у-излучение. Keywords: EBT2 radiochromic film, neutrons, y-radiation.

Дозиметрия является важным разделом экспериментальной и теоретической биологии [1-7]. Рассмотрена возможность экспериментально-расчетной оценки поглощенной дозы ионизирующего излучения в чувствительных клетках кожи, ответственных за проявление кожных реакций при лучевой терапии. В экспериментах использовали дозиметрическую радиохромную пленку Gafchromic EBT2 [8]. Структура пленки представлена на рис. 1. Под действием ионизирующего излучения в чувствительном слое происходит реакция полимеризации, за счет этого оптическая плотность (ОП) пленки увеличивается. Изменение ОП можно количественно измерить с помощью спектрофотометров, просвечивающих сканеров, денситометров [9].

Материалы и методы Для определения дозовой зависимости ОП пленки размером 12х12 мм облучали на у-установках с источниками 60Со («Луч-1») и 37Cs («Панорама») в диапазоне доз 0,2-5,0 Гр, а также нейтронном генераторе импульсного (ИНГ-31) и непрерывного действия (НГ-14) с энергией нейтронов 14 МэВ в диапазоне 0,5-5,0 Гр.

Прозрачный ftûflHïcrep | M км ■

H'ItiL-ULifi СЛО-Н \ ÏSMKM

ГЦнперх частный СЛОЙ Ъ мкм

Активный СЛОЙ 30 гл км

П pu-.э ру Ч н ый flraiHiitep 1/Ъ Мнм

Рис. 1. Структура слоев пленки Gafchromic EBT2

Зависимость ОП от мощности дозы (МД) определяли путем облучения пленок на установке «Луч-1» в дозовых точках 1 Гр, 5 Гр, 10 Гр, 20 Гр, 30 Гр и 40 Гр. МД при этом составили 245 Гр/мин, 110 Гр/мин и 48 Гр/мин. Для получения глубинных дозовых распределений между пленками ЕВТ-2 помещали пластины из ПММА толщиной 1 мм и облучали на установках «Луч-1» и НГ-14. Измерения ОП проводили спектрофотометрическим методом спустя 24 часа после облучения [10].

© Трошина М.В., Лычагин А. А., Потетня В.И., Прусаченко П.С., 2013 г.

Результаты и обсуждение Зависимости ОП пленки от МД (245 Гр/мин, 110 Гр/мин, 48 Гр/мин) в диапазоне доз 1-40 Гр не обнаружено. Дозовые зависимости ОП ЕВТ2 для у-излучения 60Со и 137Сб (рис. 3) совпадают в пределах погрешности. Можно сделать вывод, что отклик пленок не зависит от энергии и мощности у-излучения в диапазоне 0,6 - 1,2 МэВ.

Рис. 2. Дозовая зависимость оптической плотности радиохромной пленки Са1"сЬгот1с ЕВТ2 для

у-излучения 60Со и 137С8

Анализ зависимости ОП от дозы для нейтронного (Еср=14 МэВ) и у-излучения 60Со (рис. 4) в условиях равновесия вторичных заряженных частиц выявил различие отклика пленки на 40-65%, что, по-видимому, обусловлено разным типом вторичных заряженных частиц. В равновесных условиях основной вклад в поглощенную тканевую дозу у-излучения вносят электроны, нейтронного излучения - протоны (73%), а также ионы С, К, О (12%) и а-частицы (11%), ЛПЭ которых варьирует от 6 до 1300 кэВ/мкм.

Рис

1 I 5 ±

Дега (Гр)

3. Дозовые зависимости оптической плотности пленки ЕВТ2

В радиобиологии и лучевой терапии важное значение имеет величина эквивалентной дозы. При ее определении необходимо знать вклад каждого вида частиц, взаимодействующих с тканями, поскольку они обладают различными значениями ОБЭ. Для этого были проведены расчеты в среде моделирования ОБАКТ4 (рис. 5).

Рис. 4. Вклад вторичных заряженных частиц в суммарную поглощенную дозу

Поскольку клетки эпителия могут быть расположены на разной глубине, были измерены глубинные дозовые распределения (рис. 6).

15 -

с

£ 12

о

1С -

о о

о сц с

™ ой -

¡5

п

9 0.4

р

1=

О 0£

н Н н

i i i i

5 5

; 2 * э 5 10 12

Толщена ПЫ И А (ни)

Рис. 5. Зависимость поглощенной дозы нейтронов с энергией 14 МэВ (о) и у-излучения 60Со (■) в пленке ЕВТ2 от толщины ПММА в единицах оптической плотности

Максимумы поглощенной дозы находятся на глубине порядка 2 мм в случае нейтронного и 4 мм - в случае у-излучения, что соответствует максимальному пробегу вторичных заряженных частиц в ПММА. В случае нейтронов с увеличением глубины тканевого слоя увеличивается парциальная доза от протонов при примерно постоянной абсолютной дозе от ядер отдачи С, О и а-частиц.

Заключение. С помощью полученных для радиохромной пленки зависимостей ОП от дозы можно определить глубинное распределение поглощенной в ткани дозы, начиная от поверхностного слоя. Для расчета эквивалентной дозы необходимо учитывать сложность спектра вторичных заряженных частиц, возникающих под воздействием нейтронов.

Литература

1. Shtarkman I.N. et al. - Effect of amino acids on x-ray-induced hydrogen peroxide and hydroxyl radical formation in water and 8-oxoguanine in DNA // Biochemistry (Moscow). - 2008. - Т.73. - №4. - С. 470-478.

2. Asadullina N.R. et al. - Antioxidative and radiation modulating properties of guanosine-5'-monophosphate // Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids. - 2010. - Т.29. - №10. - С. 786-799.

3. Асадуллина Н.Р. и др. - Кофеин модифицирует эффекты рентгеновского излучения при воздействии на мышей после облучения, проявляя радиозащитные свойства // Доклады АН -2012. - Т.442. - №3. - С. 22-25.

4. Gudkov S.V. et al. - Protection of mice against X-ray injuries by the post-irradiation administration of guanosine and inosine // Int. J. Radiat. Biol. - 2009. - Т.85. - №2. - С. 116-125.

5. Gudkov S.V. et al. - Oxygen-dependent auto-oscillations of water luminescence triggered by the 1264 nm radiation // Journal of Physical Chemistry B. - 2011. - Т.115. - №23. - С. 7693-7698.

6. Гапеев А.Б. и др. - Уменьшение уровня химически индуцированных повреждений ДНК в лейкоцитах крови крыс за счет использования стратегии «Полезное солнце» // Технологии живых систем. - 2012. - Т. 9. - №6. - С. 16-25.

7. Andrievsky G.V. et al. - Peculiarities of the antioxidant and radioprotective effects of hydrated C60 fullerene nanostuctures in vitro and in vivo // Free Radical Biology & Medicine. - 2009. - V.47. - №6. - С.786-793.

8. International Specialty Products, 2009. GafChromic EBT2 self- developing film for radiotherapy dosimetry [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://online1.ispcorp.com/_layouts/ Gafchromic/index.html.

9. Antipov A.V. et al. - Precise densitometer for thin-film dosimeters // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. - 1994. - No. 3. - P. 338-340.

10. Cheung T. et al. - Post-irradiation colouration of Gafchromic EBT radiochromic film // Phys. Med. Biol. - 2005. - No. 50. - 281-285.