Методы определения радиоактивности препаратов (относительный, расчетный, абсолютный)

8. Методы определения радиоактивности препаратов (относительный, расчетный, абсолютный).

   Различают радиоактивные препараты для медико-биологических исследований, диагностические, лечебные и источники излучений для гамма-аппаратов. 
     В медико-биологических исследованиях могут быть применены сотни неорганических и органических соединений, меченных 14С, 3Н, 32Р, 35S, 131J и другими радиоактивными изотопами. Наибольшее значение имеют меченые аминокислоты, их аналоги и производные, алкалоиды, витамины, антибиотики, углеводы и их производные, компоненты нуклеиновых кислот, стероиды и стероидные гормоны. 
   Для мечения диагностических радиоактивных препаратов, как правило, используют радиоактивные изотопы с коротким периодом полураспада. В случае мечения долгоживущими изотопами применяют соединения, быстро выводящиеся из организма (витамин В12— Со58, неогидрин —Hg2O3 и др.). Некоторые диагностические короткоживущие радиоактивные препараты с изотопами иттрия-90, технеция-99м, йода-132, галлия-68, индия-115м получают путем несложных манипуляций непосредственно в медицинских учреждениях из специальных генераторов как дочерние продукты распада соответствующих долгоживущих радиоактивных изотопов. Диагностические радиоактивные препараты метят гамма-, бета- и позитронными излучателями. Радиоактивные препараты, испускающие альфа-частицы, для этой цели не пригодны. Радиоактивные препараты применяют в виде истинных и коллоидных растворов, суспензий, белковых веществ, жиров, газов и др. Лечебные радиоактивные препараты предназначены для лучевой терапии главным образом злокачественных опухолей, а также некоторых заболеваний кожи. К ним относятся дисперсные радиоактивные препараты (коллоидные растворы, суспензии, эмульсин), дискретные источники излучения (аппликаторы, точечные и линейные источники-препараты, рассасывающиеся в организме), органотропные и туморотропные вещества (химические элементы, обладающие тропностью к определенным органам и тканям, антитела, комплексообразователи и др.). В лечебных радиоактивных препаратах используют бета- и гамма-активные изотопы (60Со, 137Cs, 32Р, 90Sr, 90Y, 198Au и др.). Эти препараты в ряде случаев позволяют обеспечить облучение опухоли в достаточной тканевой дозе при минимальном лучевом воздействии на окружающие здоровые ткани. В зависимости от локализации патологического очага радиоактивные препараты применяют в виде аппликаций на кожу и слизистые оболочки или вводят в ткани, полости, внутривенно или в лимфатические сосуды. Для зарядки гамма-терапевтических аппаратов используют источники, приготовленные из кобальта-60 и цезия-137. Они обладают наиболее выгодными свойствами для гамма-терапии: относительно большой период полураспада, монохроматичность и высокая энергия гамма-излучения и более выгодное по сравнению с обычным рентгеновским излучением глубинное распределение поглощенной энергии в облучаемых тканях. 
Эти же изотопы применяют в установках для лучевой стерилизации.

 Радиоактивность препаратов можно определить абсолютным, расчетным и относительным (сравнительным) методом. Последний наиболее распространен.

Абсолютный метод. Тонкий слой исследуемого материала наносится на специальную тончайшую пленку (10-15 мкг/см²) и помещается внутрь детектора, в результате чего используется полный телесный угол (4p) регистрации вылетающих, например, бета-частиц и достигается почти 100% эффективность счета. При работе с 4p-счетчиком не нужно вводить многочисленные поправки, как при расчетном методе.

Активность препарата выражается сразу в единицах активности Бк, Кu, мКu и т.д.

Расчётным методом определяют абсолютную активность альфа и бета излучающих изотопов с применением обычных газоразрядных или сцинтилляционных счетчиков.

В формулу для определения активности образца введен ряд поправочных коэффициентов, учитывающих потери излучения при измерении.

А = N/w×e×k×r×q×r×g•m×2,22×10¹²

A - активность препарата в Кu;

N - скорость счета в имп/мин за вычетом фона;

w - поправка на геометрические условия измерения (телесный угол);

e- поправка на разрешающее время счетной установки;

k- поправка на поглощение излучения в слое воздуха и в окне (или стенке) счетчика;

r- поправка на самопоглощение в слое препарата;

q - поправка на обратное рассеяние от подложки;

r - поправка на схему распада;

g- поправка на гамма-излучение при смешанном бета - гамма-излучении;

m - навеска измерительного препарата в мг;

2,22×10¹² -переводной коэффициент  от числа распадов в минуту  к Ки (1 Ки = 2,22*10¹² расп/мин).

Для определения удельной активности необходимо активность, приходящуюся на 1 мг перевести на 1 кг.

Ауд = А*106 , (Кu/кг)

Препараты для радиометрии могут быть приготовлены тонким, толстым или промежуточным слоем исследуемого материала.

Если исследуемый материал имеет слой половинного ослабления - D1/2,

то тонкие - при d<0,1D1/2, промежуточные - 0,1D1/2<d<4D1/2, толстые (толстослойные препараты) d>4D1/2.

Все поправочные коэффициенты сами в свою очередь зависят от многих факторов и в свою очередь рассчитываются по сложным формулам. Поэтому расчетный метод очень трудоемок.

Относительный (сравнительный) метод нашел широкое применение при определении бета-активности препаратов. Он основан на сравнении скорости счета от эталона (препарат с известной активностью) со скоростью счета измеряемого препарата.

     При этом должны быть полностью идентичные условия при измерении активности эталона и исследуемого препарата.

Апр = Аэт* Nпр/Nэт, где

Аэт - активность эталонного препарата, расп/мин;

Апр - радиоактивность препарата (пробы), расп/мин;

Nэт - скорость счета от эталона, имп/мин;

Nпр - скорость счета от препарата (пробы), имп/мин.

      В паспортах на радиометрическую и дозиметрическую аппаратуру указано обычно, с какой погрешностью производятся измерения. Предельная относительная погрешность измерений (иногда ее называют основной относительной погрешностью) указывается в процентах, например, ± 25%. Для разных типов приборов она может быть от ± 10% до ± 90% (иногда указывается отдельно погрешность вида измерения для разных участков шкалы).

     По предельной относительной погрешности ± d% можно определить предельную абсолютную погрешность измерения. Если сняты показания прибора А, то абсолютная погрешность DА=±Аd/100. ( Если А=20 мР, а d = ±25%, то реально А= (20 ± 5)мР. Т.е. в пределах от 15 до 25 мР.

33. Ветеринарно-санитарная экспертиза молока и яиц при радиационных поражениях.

      Поступая в организм животных, радиоизотопы уже в первые часы и дни в значительном количестве начинают выводиться из него, появляясь в кале, моче, молоке, яйцах, шерсти. Установлено, что у коров с молоком может выделяться: йода-131 - до 8% от полученной дозы, стронциия-90 - до 1,9%, цезия-137 - до 9,3. У коров с суточным удоем 15-20 кг относительное количество изотопов больше, чем у низкоудойных. Повышается выделение изотопов и при вскармливании животным сочных кормов (иногда на 70%), а при даче свеклы, брюквы и других овощей семейства капустных, содержащих тиацианат, выведение йода-131 уменьшается. По сообщениям Г. К. Вокке-на (1973), введение в рацион стабильного йода до 2,0 г в сут. может снизить выход йода-131 с молоком на 50%. При этом снижается и поражаемость щитовидной железы. Выведение стронция-90 бывает большим в первые месяцы лактации. 
     Радиационные поражения в значительной степени влияют на продуктивность молочных животных и состав молока. При внутреннем облучении коров дозой в 3 Ки в первые сутки удой снижается на 33%, на 10-е - на 52%, на 30-е - на 85% (Н. Н. Акимов, В. Г. Ильин, 1984). При тяжелой степени лучевой болезни от внешнего облучения к 7 сут. продуктивность падает на 50%, а за несколько сут. до смерти - прекращается полностью. 
     Изменяется и состав молока: увеличиваются СОМО (в 1,5 раза), удельный вес, кислотность, количество кальция; снижаются жирность (на 20%) и антибактериальные свойства. При ветеринарно-санитарной оценке молока от животных, больных лучевой болезнью, вызванной внутренним облучением, дополнительно учитывают данные радиометрии. В случае превышения предельно допустимых уровней загрязнения молока радиоизотопами оно подлежит дезактивации. Так же поступают с молоком здоровых животных, подвергшихся механическому загрязнению РВ при хранении или 
 
транспортировке, наведенной радиоактивности. Молоко, полученное от животных, больных лучевой болезнью от внешнего облучения, при положительной общей оценке его доброкачественности может использоваться без ограничений. 
      Радиоизотопы йода-131 и стронция-90 на 80-90% связаны с белковой фракцией молока, цезий-137 находится в ионной форме. Эти данные имеют существенное значение при дезактивации молока. 
      При этом получаются относительно чистыми масло и творог. Сыворотка оценивается как конфискат, подлежащий или дальнейшей дезактивации через фильтры ионообменных смол, или разбавлению «чистой» сывороткой до допустимых уровней радиоактивности и скармливанию животным. Снижение радиоактивности молока за счет распада короткоживущих изотопов при длительном хранении можно получить при его переработке на сгущенное и сухое. При загрязнении молока долгоживущими изотопами его дезактивируют фильтрацией через ионообменные смолы, ионитным путем сепарирования. 
      Без опасности вызвать радиационное поражение животных можно выпасать при уровне радиации в 0,5 Р/ч, но чтобы получить незагрязненное радиоизотопами молоко - лишь при уровне радиации в 0,1 Р/ч. 
      В случае контактного загрязнения радиоизотопами (оседание на поверхности готовых продуктов), твердых молокопродуктов масла сливочного, сыров и др. - их дезактивацию проводят срезанием поверхностного слоя на глубину 2-3 мм. Делают это тонкой стальной проволокой, длинным ножом или скребком. После чего проводят контрольную дозиметрию продукта. 
    Яичник кур является критическим органом для йода-131,равнозначным щитовидной железе, поэтому при поступлении в организм кур РВ в желтке яйца откладывается до 3,25% радиойода, введенного в организм. В белке будет депонироваться до 9,25% цезия-137, а в скорлупе - до 37,5% стронция-89 и стронция-90. Всего активность яйца может составить в первые сутки после взрыва до 50% общей активности суточной дозы. На 19-е сут., если взять активность яйца за 100%, она изменится следующим образом: на долю стронция придется 93,4%, цезия - 2,9, йода-3,7%. 
    Загрязнение скорлупы стронцием может быть и механическим (на поверхности) при прохождении яйца через клоаку, куда нерезервированная часть стронция поступает с калом. 
    При разовой дозе в 3 мКи/кг яйцекладка может прекратиться на 19-е сутки. Бели же вводить эту же дозу дробно в течение 10 сут., яйцекладка прекращается через 41 сут. 
    Дезактивация яиц производится за счет самораспада изотопов при длительном хранении. Учитывая тропность определенных изотопов к различным частям яйца и их различные константы физического распада, проводят раздельную переработку белка и желтка в яичный порошок с закладкой его на хранение до спада активности в пределах допустимых величин. При этом радиоактивность белка яйца уменьшается в 10 раз за 43 сут., а желтка - за 14 сут. хранения. Скорлупа яйца, содержащая значительное количество стронция-90, представляет опасность повторного внутреннего облучения кур за счет ее поедания, что возможно при недостатке кальция в рационе. Лучше всего ее закапывать с покрытием слоем земли не менее 70 см и установлением на этом месте знака «Заражено РВ. Дата и уровень радиации». (В мирное время все отходы, загрязненные, утилизируются в порядке, предусмотренном специальной инструкцией.) 
      В случае внешнего облучения кур, яйцекладка почти не изменяется. При тяжелой степени лучевой болезни она прекращается с наступлением времени разгара. Яйца, полученные от кур при внешнем облучении, выпускаются для пищевых целей без ограничений. 
      По данным В. А. Верхолетова и В. П. Фролова, в волосяных фолликулах, сальных железах и других элементах кожи при облучении животных происходят структурно-морфологические изменения атрофического порядка, при внешнем облучении приводящие к выпадению волос (шерсти), особенно у овец. Эти изменения способствуют снижению качества шкур и шерсти. Так, при легкой и средней степени лучевой болезни, инкорпорации йода-131 уменьшается настриг шерсти, ее густота, длина, тонина, толщина и прочность овчины. При попадании радиоизотопов непосредственно на кожу возникают бетта-ожоги. Если облучение животных внутреннее, кожа содержит значительное количество изотопов, создающих активность, почти равную удельной активности тканей мышц. Определенное количество изотопов (меньше, чем в коже) депонируется и в волосяном покрове. Следовательно, шкура и шерсть подлежат радиометрическому и дозиметрическому контролю. 
    Основной способ дезактивации шерсти - самораспад изотопов при длительном ее хранении, а для шкур, кроме этого, - мокрый посол или пикелевание.

 
Правила отбора проб продуктов животноводства для радиометрических       исследований. 

     В качестве тары и упаковки проб продуктов, полученных от животных с радиационными поражениями, рекомендуется применять полиэтиленовые изделия, которые меньше сорбируют радиоактивные вещества. Можно использовать также пергаментную бумагу, клеенку, кальку, пластмассовую, эмалированную, стеклянную упаковку (тару). Перед закладкой проб в емкости их внутреннюю поверхность необходимо прополоскать, протереть марлевым тампоном, смоченным 2 % раствором азотной или соляной кислот. Это уменьшает сорбцию изотопов стенками и исключает постороннюю активность. 
     Для радиометрического исследования мяса, пробы отбирают без жира и костей массой не менее 100 г. Отдельно берут 1-2 ребра или целиком шейный позвонок с общей массой сырых костей в 100 г, куски печени, сердца, легких по 100 г каждый, а почку целиком; для исследования мяса птицы - 3-4 тушки. 
 
     При аэрозольном, или контактном, загрязнении мяса РВ (попадание РВ на поверхность мяса при хранении) проводят вначале дозиметрию с помощью радиометра-рентгенометра (ДП-5А и др.) и из наиболее загрязненных участков срезают поверхностный слой толщиной около 10 мм. В одну пробу берут два таких среза, накладывают их друг на друга загрязненными поверхностями и помещают в тару. Для консервирования пробы шприцем вводят в толщу мяса 2-5% раствор формалина. 
      В целях исследования молока из тщательно перемешанной массы берут усредненную пробу 250-500 мл, иногда стойловую пробу молока от отдельных животных. Молоко можно консервировать формалином - 3-5 капель/100 мл. 
     На радиометрию направляют молочный порошок (сухое молоко) в количестве 250 г, масло и сыры - по 100-150 г, яйца от каждого птичника (с одинаковыми условиями содержания и кормления несушек) - 2-4 десятка, шерсти - 25-30 г, крови и мочи - 100-150 мл, кала - 30-50 г. 
     Пробы в таком количестве нужны для определения общей активности продукта. Если необходимо провести радиохимическую экспертизу для выбора способа дезактивации (определить активность каждого изотопа, входящего в радиоизотопную смесь, загрязнившую продукт), количество продукта в пробе увеличивают в 10 и более раз, в частности: мяса - 3 кг, костей - 500 г, молока - 7 кг, полностью щитовидную железу. 
     Пробы, богатые влагой, надо взвесить возможно скорее после отбора, а молоко замерить или взвесить, чтобы исключить потери массы за счет испарения. Это вызывает ошибку в расчете удельной активности. Каждую пробу биркуют, бирку завертывают в полиэтиленовую пленку и вместе с пробой тщательно упаковывают, перевязывают и опечатывают. 
     На отобранные пробы составляют акт, в котором указывается: дата, наименование населенного пункта и хозяйства, кем проведен отбор проб (учреждение, должность, Ф. И. О.), кто присутствовал, вид продукта, откуда и когда он получен, общее количество, из которого взята проба, опись пробы (наименование продукта, номер пробы, масса, какой печатью опечатана), куда направляется проба, цель, исследования, особые замечания. При посылке мяса описывают патологоанатомические изменения в туше и органах, предполагаемый диагноз. Акт составляют в двух экземплярах: для хозяйства и лаборатории. 
      Отбирают пробы в индивидуальных средствах защиты (противогаз, респиратор, ватно-марлевая повязка, хлопчатобумажный халат, резиновые перчатки и сапоги). После взятия проб и их упаковки лица, проводившие эти работы, должны пройти санитарную обработку, а одежду, средства защиты и инструменты подвергают дезактивации. 
    Таково воздействие радиоактивных поражений животных на доброкачественность продуктов их жизнедеятельности (молоко, яйца, шерсть) и продуктов убоя (мясо, шкуры), которые ветсанэксперту необходимо учитывать. 
 
     Правильно отобранные пробы и всесторонний анализ результатов исследований, послеубойной экспертизы дадут возможность определить при данной патологии ветеринарно-санитарную оценку и дать объективное заключение по использованию продуктов.

 

 

21. Закрытые и  открытые источники ионизирующих  излучений и правила безопасной  работы с ними.

 
   Все работы с радионуклидами правила подразделяют на два вида: на работу с закрытыми источниками ионизирующих излучений и работу с открытыми радиоактивными источниками.

  Закрытыми источниками ионизирующих излучений называются любые источники, устройство которых исключает попадание радиоактивных веществ в воздух рабочей зоны. Открытые источники ионизирующих излучений способны загрязнять воздух рабочей зоны. Поэтому отдельно разработаны требования к безопасной работе с закрытыми и открытыми источниками ионизирующих излучений на производстве.

Обеспечение радиационной безопасности требует комплекса многообразных защитных мероприятий, зависящих от конкретных условий работы с источниками ионизирующих излучений, а также от типа источника.

Главной опасностью закрытых источников ионизирующих излучений является внешнее облучение, определяемое видом излучения, активностью источника, плотностью потока излучения и создаваемой им дозой облучения и поглощенной дозой. Защитные мероприятия, позволяющие обеспечить условия радиационной безопасности при применении закрытых источников, основаны на знании законов распространения ионизирующих излучений и характера их взаимодействия с веществом. Главные из них следующие:

1. Доза внешнего облучения пропорциональна  интенсивности излучения времени  действия.

2. Интенсивность излучения от  точечного источника пропорциональна  количеству квантов или частиц, возникающих в них в единицу  времени, и обратно пропорционально  квадрату расстояния.

3. Интенсивность излучения может  быть уменьшена с помощью экранов.

 

Из этих закономерностей вытекают основные принципы обеспечения радиационной безопасности:

-Уменьшение мощности источников до минимальных величин (защита количеством); сокращение времени работы с источниками (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием) и экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения (защита экранами).

-Защита количеством подразумевает проведение работы с минимальными количествами радиоактивных веществ, т.е. пропорционально сокращает мощность излучения. Однако требования технологического процесса часто не позволяют сократить количество радиоактивного вещества в источнике, что ограничивает на практике применение этого метода защиты. Защита временем основана на сокращении времени работы с источником, что позволяет уменьшить дозы облучения персонала. Этот принцип особенно часто применяется при непосредственной работе персонала с малыми активностями.