DK158174B - Kernepartikelgenerator - Google Patents

Description

i

DK 15817 4 B

Opfindelsen angår en kernepartikelgenerator til sønderdeling af radioaktive substanser, hvilken generator indeholder en generatorsøjle, som er fyldt med absorberende materiale til modtagelse af de radioaktive sub-5 stanser, og som har en tilførsels- og bortførselsåbning, der er forbundet med henholdsvis en tilførsels- og en bortførselsledning, og ved hvilken generator der til udvaskning af i det mindste én ønsket radioaktiv substans indføres en skyllevæske i tilførselsledningen, 10 og hvor den med den ønskede radioaktive substans ladede skyllevæske føres bort gennem bortførselsledningen.

Det har længe været kendt at anvende radioaktive kernepartikler ved diagnostisering og behand-15 ling af forskellige medicinske tilstande. Nogle radioaktive isotoper har imidlertid en meget kort halveringstid, hvorved deres anvendelse ikke er økonomisk på grund af den lange transportvej mellem frembringelsesstedet og den person, der udfører behand-20 lingen. Af medicinske grunde er det imidlertid ofte ønskeligt at anvende netop disse isotoper med kort levetid med henblik på at undgå en for langvarig strålingspåvirkning af patienten. F.eks. anvendes techne-99 tiumisotopen mTc, der har en forholdsvis kort halverings-25 tid på omkring 6 timer, hyppigt ved skandering og billeddannelse af forskellige organer i legemet. Den fysiologiske beskadigelse, der kan fremkomme som følge af anvendelsen af radioaktiv bestråling, fjernes i det store og hele eller nedsættes i det mindste væsent-30 ligt.

Med henblik på at frembringe sådanne radioaktive kernepartikler med forholdsvis kort halveringstid er det kendt at anvende en kernepartikelgenerator af den indledningsvis nævnte art. En sådan kernepartikelgene-35 rator er f.eks. beskrevet i USA-patentskrift nr.

4.041.317, der omhandler en generator, hvor generatorsøjlen er dannet af en hul cylinder med et cirkulært 2 <~t i y Λ Γ c'j W Γ7 > p-.

ur\ i O o j /4 B

tværsnit og en i hovedsagen lodret akse. Ved denne generatorsøjles øvre ende er tilførselsåbningen forsynet med en passende tilførselsledning for tilførsel af skyl-levæske. Generatorsøjlen er forsynet med et absorberende 5 eller reagerende materiale, f.eks. aluminiumoxid, der er mættet med moderkernen hørende til den ønskede kerne- 99 partikel. Hvis der f.eks. anvendes mTc som datterkerne ved den medicinske behandling, kan der anvendes 99 molybdenisotopen Mo som moderkerne i det absorberen-10 de materiale. Ved at indføre skyllevæsken i generatorsøjlen med det absorberende materiale og moderkernen, udvaskes datterkernen, det vil i dette eksempel sige 99 mTc, fra generatoren og føres gennem bortførselsåbningen og bortførselsledningen frem til anvendelses-15 stedet. Den herved frembragte opløsning, der indeholder den ønskede datterkernepartikel, benævnes i det følgende eluatet.

Med henblik på at opnå den størst mulige virkningsgrad, dvs. den reneste udskilning, ved eluerin-20 gen af en ønsket datterkerne, tilstræbes det at frembringe den længst mulige absorberingsafstand. Ved den kendte kernepartikelgenerators langagtige generatorsøjle fremkommer der imidlertid herved betragtelige problemer i forbindelse med afskærmning a-f søjlen 25 for at opfylde strålebeskyttelsesspecifikationerne.

I lighed med den langagtige generatorsøjle må afskærmningen, der f.eks. er af bly, være tilsvarende lang for at sikre den nødvendige absorptionslængde for den stråling, der skal tilbageholdes i hvert enkelt punkt.

30 Den mængde materiale, der anvendes til afskærmning, f.eks. bly, er selvsagt forholdsvis stort ved en sådan langagtig konstruktion og forholdsvis størst ved en generatorsøj le, hvor længden er betydeligt større end diameteren. Det er imidlertid også ønskeligt, f.eks.

35 med henblik på at lette håndteringen og transporten af aggregatet, at holde den samlede vægt af kernepar-tikelgeneratoren og herunder afskærmningen så lille 3 DK 150174 8 som muligt.

Opfindelsen har således til formål at tilvejebringe en kernepartikelgenerator af den indledningsvis nævnte art, hvor omkostningerne ved afskærmningen er så 5 små som muligt.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved at udforme generatorsøjlen med i det væsentlige samme dimension i de tre koordinatretninger, uden at dette giver anledning til en nedsættelse af generatorens effekti-10 vitet med hensyn til adskillelse af den ønskede datterkernepartikel. Kernepartikelgeneratoren ifølge opfindelsen er kendetegnet ved, at den generatorsøjlelængde, der er nødvendig for opnåelse af den ønskede udskillelseseffektivitet, forløber langs en krum linie 15 mellem tilførsels- og bortførselsåbningen. Denne geometriske udformning af den virkningseffektive del af generatorsøjlen, nedsætter vægten af det afskærmningsmateriale, der er nødvendigt til opnåelse af den ønskede afskærmning, samtidig med at der opnås samme virk-20 ningsgrad i adskillelsesprocessen. Den optimale geometriske form opnås ved at lade generatorsøjlen have et kugleformet ydre, hvilket f.eks. kan opnås ved at konstruere søjlen som et sfærisk snoet rør.

I praksis er det imidlertid i reglen tilstrække-25 ligt at udforme generatorsøjlen med i det væsentlige samme dimensioner i de forskellige koordinatretninger.

Ifølge opfindelsen kan generatorsøjlen derfor være forsynet med i det mindste to koncentriske, teleskopiske søjlesegmenter, der er indbyrdes forbundet ved den 30 aksiale ende, der vender bort fra den aksiale ende, hvor tilførselsåbningen og bortførselsåbningen er anbragt. Dette medfører, at de forskellige søjleafsnit omgiver hinanden successivt i form af en ring, hvor forbindelserne mellem de efter hinanden følgende søjlesegmenter 35 er tilvejebragt skiftende ved de to aksiale ender af søjlen. Idet tilførselsåbningen og bortførselsåbningen er anbragt henholdsvis ved den radialt inderstliggende og den radialt yderstliggende ende af søjlen eller 4

DK 158174 B

omvendt, føres skyllevæsken skiftende gennem søjlesegmenterne parallelt med cylinderaksen og radialt i forhold hertil, hvorved strømningsretningen er modsat i op til hinanden grænsende søjlesegmenter parallelt 5 med cylinderaksen. Som følge af denne vending af strømningsretningen ved hjælp af korte, radialt forløbende søjleafsnit opnås en yderst effektiv absorptionslængde ved et forholdsvis ringe pladsforbrug.

Ved en anden udførelsesform for en generator 10 ifølge opfindelsen er generatorsøjlen forsynet med i det mindste to op til hinanden grænsende kamre, der er indbyrdes forbundet ved en forbindelseskanal, hvis tilførsels- og bortførselsåbninger er anbragt i afstand fra forbindelseskanalen. Ved en udførelsesform 15 er generatorsøj lens symmetri ikke så udtalt som ved den ovenfor beskrevne udførelsesform, hvorved der kræves en yderligere afskærmning ved denne sidstnævnte udførelsesform, men den nødvendige afskærmning er stadig forholdsvis ringe sammenlignet med de kendte 20 kernepartikelgeneratorer med en cylinderformet gene ratorsøjle og uden en vending af strømningsretningen inde i det absorberende materiale.

Ifølge opfindelsen kan der være anbragt forskellige absorberende eller reagerende materialer i afsnit 25 af generatorsøjlen, som peger i forskellige retninger.

Fra USA-patentskrift nr. 4.041.317 er det kendt at anbringe forskellige absorberende materialer i det absorberende afsnit, men absorptionseffekten ved en generator ifølge opfindelsen er øget væsentligt ved at 30 anvende forskellige absorptions- og reaktionsmaterialer i de forskelligt rettede afsnit af generatorsøjlen, ligesom det er muligt at påvirke den radioaktive kernepartikels kemiske tilstand inde i søjlen, f.eks. ved reduktion.

35 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærme re under henvisning til tegningen, på hvilken fig. la viser en kernepartikelgenerator ifølge opfindelsen med to koncentriske, cylindriske kamre og

DK 158174 B

5 afskærmning ved et længdesnit, fig. Ib et tværsnit gennem kernepartikelgeneratorens generatorsøjle efter linien I-I i fig. la, fig. 2a en kernepartikelgenerator ifølge opfin-5 delsen med fire koncentriske, cylindriske kamre i længdesnit, fig. 2b et tværsnit gennem kernepartikelgeneratorens generatorsøjle efter linien II-II i fig. 2a, fig. 3a en kernepartikelgenerators generatorsøjle 10 med to rektangulære kamre i længdesnit, fig. 3b et tværsnit gennem generatorsøjlen med rektangulære kamre efter linien III-III i fig. 3a, fig. 4 en generatorsøjle med fire rektangulære kamre i længdesnit, og 15 fig. 5 en kernepartikelgenerator ifølge opfin delsen med to koncentriske, cylindriske kamre uden afskærmning i længdesnit og ifølge en anden udførelsesform.

I fig. la er der vist en kernepartikelgenerator 20 udformet i overensstemmelse med opfindelsen og forsynet med afskærmning 1 over for radioaktiv stråling, f.eks. en blyafskærmning, og på hvilken afskærmning, der er tilvejebragt bæreorganer for transportering af generatoren. Omtrent i afskærmningen l's midtpunkt er der tilvejebragt 25 et hulrum, hvis dimensioner er af en sådan art, at den aktuelle generatorsøjle 3 kan modtages heri. Denne generatorsøjle har en tilførselsåbning 4 og en bortførselsåbning 5, hvortil der er ført en tilførselsledning 6 for tilførsel af skyllevæske eller et såkaldt eluat samt en bort-30 førselsledning 7 for bortledning af skyllevæsken eller eluatet, som er ladet med den ønskede isotop. I bortførselsledningen 7 er der anbragt et filter 8, der sikrer, at eluatet, der strømmer fra generatorsøjlen 3, er steril og fri for uønskede partikler, og er derfor egnet 35 for direkte indsprøjtning i patienter for diagnostisering.

For tilvejebringelse af en fuldstændig afskærmning af generatorsøjlen 3 er der tilvejebragt en afskærmnings-

DK 158174B

6 ningsindsats 1 på afskærmningen 9's åbne side, der f.eks. også er tildannet af bly og hvorigennem tilførsels- og bortførselsledningerne 6 og 7 er passende anbragt.

Den aktuelle generatorsøjle 3 ifølge fig. la og 5 Ib består af et centralt cylindrisk kammer 10 og et ringformet cylindrisk kammer 11 koncentrisk anbragt omkring det førstnævnte kammer med den fælles akse 12 i det væsentlige som symmetriakse for afskærmningen 1. Placeringen af generatorsøj len 3's akse 12 inde i søjlen 3 kan 10 foretages arbitrært, men det foretrækkes at placere denne akse 12 lodret, så at tilførselen af eluatet gennem tilførselsåbningen 4 og bortledningen af samme gennem bortførselsåbningen 5 med fordel kan udføres ved den cylindriske søjle 3's øvre ende.

15 De to kamre 10 og 11 er forbundet ved deres nedre ende og dannet derved, at en cylindrisk skillevæg 15 er koncentrisk nedsunket i den cylindriske beholder 17 i generatorsøjlen 3 og er fastgjort til generatorsøjlen 3's dæksel 18. Skillevæggen 15's frie ende når imidlertid ik-20 ke frem til beholderen 17's bund, og der er derved dannet en forbindelse mellem de to kamre 10 og 11 ved hjælp af et frit rum mellem skillevæggen 15 og bunden 16.

De to kamre 10 og 11 er i det væsentlige fuldstændig fyldt med absorberende materiale 20a, b,- f.eks. alumi-25 niumoxid med forskellige pH-værdier i de to kamre, og ved den øvre ende af det cylindriske kammer 10, der er forbundet med tilførselsledningen 6 for eluatet, hvorigennem mo- 99 derkernen 19, f.eks. Mo indføres.

Hvis opløsningen (eluatet), f.eks. saltsyre eller en 30 natriumchloridopløsning, indføres gennem tilførselsrøret 21 ved hjælp af en tilførselsledning 6 og tilførselsåbningen 4 ind i tilførselskammeret 13, og hvis det føres ind i det cylindriske kammer 10 gennem et tilførselsfilter 22, som i regelen er anbragt på dette sted, optager opløsnin-35 gen den ønskede datterkerne, hvilket i det nævnte eksempel vil sige ^^c, og føres bort i pilen S's retning ved hjælp af det ringformede cylindriske kammer 11 og ind i

DK 158174 B

7 bortførselskammeret 14 og derpå videre gennem bortførselsledningen 7, filteret 8 og bortførselskanalen 23. Som følge af den krumme strømningsbane S for opløsningen - og uanset generatorsøjlen 3's forholdsvis ringe højde - opnås der i 5 det væsentlige en dobbelt så lang absorptionsafstand. Det er derfor muligt at lade afskærmningen 1 med afskærmningsindsatsen 9 være forholdsvis kort i aksen 12's retning.

Som følge af den cylindriske udformning af generatorsøjlen 3 er det af geometriske årsager fordelagtigt at 10 lade generatorsøj len 3's samlede højde være lig med søjlens diameter, idet de ydre dimensioner derved er mindst mulige ved et bestemt volumen af generatorsøj len 3. Det samme gør sig gældende ved de i fig. 2a, 2b og 5 viste generatorsø j ler.

15 Ved den i fig. la viste kernepartikelgenerator er der endvidere tilvejebragt et sugerør 24, hvorigennem luft kan suges ind i den eluatflaske, som er anbragt på kanalerne 21 og 24 under elueringen.

Sugerøret 24 er fortrinsvis forsynet med et filter 20 25, så at den indsugede luft er steril.

Ved den i fig. 2a og 2b viste udførelsesform er der ud over det centrale cylindriske kammer 10 tilvejebragt i alt tre teleskopiske, ringformede, cylindriske kamre 11a, 11b og 11c, hvori væggene 15a, 15b og 15c er anbragt på en 25 sådan måde, at strømningsbanen R for eluatet er bølget op og ned i langsgående retning gennem generatorsøjlen 3a.

Idet de forskellige kamre 10, 11a, 11b og 11c er forsynet med forskellige absorberende materialer, er den effektive absorberende længde i praksis fordoblet i forhold til den 30 tilsvarende generatorsøj le ifølge fig. 1.

Ved den i fig. 3a og 3b viste udførelsesform er kamrene 30 og 31 i generatorsøj len 3b fyldt med absorberende materiale 20 og ikke cylindrisk, men er anbragt grænsende op til hinanden, fortrinsvis i rektangulær udformning. I det-35 te tilfælde forbinder skillevæggen 35 de to sidevægge 36a og 36b, men når ikke frem til generatorsøjlen 3b1 s bund 36.

Den resulterende strømningsbane for eluatet er betegnet ved et T i fig. 3a.

DK 158174 B

8

Den til grund for en generatorsøj le ifølge fig. 3a og 3b samt fig. 4 liggende i det kan også virkeliggøres i den situation, hvor et antal absorberende kamre 40, 41a-c, som er rækkeforbundet, forudsættes anvendt. Som 5 vist i fig. 3b forbinder skillevæggene 45, 45a og 45b ifølge fig. 4 de to modsatte sidevægge i generatorsøj-len 3c's hus, hvilket efterlade et frit rum mellem bunden 46 og en dækflade 47. Dette medfører, at den i fig. 4 viste strømningsbane U forløber på den viste måde.

10 Fig. 5 viser en anden udførelsesform for en genera torsøjle ifølge opfindelsen, der i lighed med udførelsesformen ifølge fig. 1 har en cylindrisk beholder 117, et centralt cylinderkammer 110 og et ringformet cylinderkammer 111 anbragt koncentrisk herom. Den cylindriske 15 skillevæg 115 svarer til skillevæggen 15 ved den i fig. 1 viste udførelsesform. Ifølge fig. 5 indføres moderkernerne 119 ved den øvre del af det ringformede cylinderkammer 111 og ind i det absorberende materiale 120a, b, osv., idet eluatet strømmer fra det ydre ringformede cylinder-20 kammer 111 frem til cylinderkammeret 110, således som det er vist ved pilen V. Med henblik på indføring af eluatet er der tilvejebragt en tilførselskanal 121, der fører over i tilførselsledningen 6, der er forbundet med tilførselsåbningen 104 i det ringformede cylinderkamme'r 111. Udtræk-25 ningen af eluatet, der er ladet med de ønskede datterkerner, foregår gennem bortførselsåbningen 105, bortførselsledningen 7 og bortførselskanalen 123, hvori der er anbragt et filter 108 mellem bortførselsledningen 7 og bortførselskanalen 123 for at sikre, at eluatet er sterilt.

30 Med henblik på at trække fugt ind i eluatflasken er der anbragt en sugekanal 124, der er forbundet med generatorsøjlens omgivelser ved hjælp af et filter 125, så at den indsugede luft er steril.

Opladningen af generatorsøjlen med eluatet bestående 35 af de såkaldte moderkerner udføres ved hjælp af en gummibold 126, der fortrinsvis er anbragt oven over tilførselsåbningen 104 og forsynet med et sterilt filter 122, så at

DK 158174 B

9 et pumperør kan anbringes parallelt med generatorsøj lens akse 112 i tilførselsåbningen 104. Med henblik på at suge tilbagebleven opløsning, der ikke længere indeholder moderkernerne, er der på tilsvarende måde tilvejebragt en gum-5 mibold 127 oven over bortførselsåbningen 105, hvorigennem et tilsvarende rør kan indstikkes med henblik på at suge opløsningen ud.

For at tilvejebringe en god strålebeskyttelse foretrækkes det ikke at opfylde det ringformede cylinderkammer 10. 111 helt op til generatorsøj lens øvre del med absorberende materiale, idet den største del af strålingen er koncentreret i de første få mm efter tilførselsåbningen 104, dvs. i den første del af det absorberende materiale.

Idet tilførselsledningen 6 og bortførselsledningen 7 15 rager ned fra det ringformede cylinderkammer 111 eller cylinderkammeret 110 eller eventuelt i en væsentlig radial afstand udad, så at områderne omkring både sugerøret 124 og bortførselsrøret 123 er aflukket ved filtre 125 og 128, ligesom den radialt yderstliggende del af tilførselskana-20 len 121 forbliver steril selv under opfyldningen af kerne-partikelgeneratoren, hvilket foregår ved hjælp af et rør og gummibolden 126, der er anbragt længere inde i radialretningen. Tilsvarende forhold gør sig gældende ved en eventuel udsugning af tilbagebleven opløsning ved hjælp af 25 et rør, der er lukket gennem gummibolden 127, men ikke vist på tegningen.

Claims (10)

1. Kernepartikelgenerator til sønderdeling af radioaktive substanser, hvilken generator indeholder en generatorsøjle (3,3a,3b,3c), som er fyldt med absorberende mate-5 riale til modtagelse af de radioaktive substanser, og som har en tilførsels- og bortførselsåbning (4,104 henholdsvis 5, 105), der er forbundet med henholdsvis en tilførsels- og en bortførselsledning (6,106 henholdsvis 7,107), og ved hvilken generator der til udvaskning af i det mindste én 10 Ønsket radioaktiv substans indføres en skyllevæske i tilførselsledningen, og hvor den med den ønskede radioaktive substans ladede skyllevæske føres bort gennem bortførselsledningen, kendetegnet ved, at den virkningseffektive del af generatorsøjlen (3, 3a, 3b, 3c) er krum-15 met mellem tilførselsåbningen og bortførselsåbningen (4, 104 henholdsvis 5, 105).

2. Generator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at generatorsøjlen (3, 3a) er dannet ved i det mindste to koncentriske, teleskopiske søjlesektioner (10, 11 20 eller 10, 11a, 11b, 11c eller 110, 111), der ved den ene aksiale ende er forbundet med den pågældende, tilgrænsende søjlesektion, og at tilførsels- og bortførselsåbningen (4, 104 henholdsvis 5, 105) er anbragt ved den anden aksiale ende af søjlesektionen.

3. Generator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tilførselsåbningen (4) er anbragt på den indre søjlesektion og bortførselsåbningen (5) på den anden søjlesektion (10 eller 11, 11a, 11b, 11c).

4. Generator ifølge krav 2, kende tegnet 30 ved, at tilførselsåbningen (104) er anbragt på den ydre søjlesektion og bortførselsåbningen (105) på den indre søjlesektion (111 eller 110).

5. Generator ifølge et af kravene 2-4, kendetegnet ved, at søjlesektionerne (10, 11 eller 10, 11a, 35 11b, 11c eller 110, 111) er cylindrisk placeret.

6. Generator ifølge et af kravene 2-4, kendetegnet ved, at søjlesektionerne har kvadratiske tværsnit. DK 158174 B

7. Generator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at generatorsøj len (3b, 3c) er dannet ved i det mindste to side om side anbragte kamre, der er forbundet ved hjælp af en forbindelseskanal (30, 31 eller 40, 41a, 5 41b, 41c), hvorhos tilførsels- og bortførselsåbningerne i søjlen er anbragt i en afstand fra forbindelseskanalen.

8. Generator ifølge et af kravene 1-7, kendetegnet ved, at tilførselsåbningen (4, 104) er an- 10 bragt ved generatorsøjlens (3, 3a, 3b, 3c) øvre ende.

9. Generator ifølge et af kravene 1-7, kendetegnet ved, at tilførselsåbningen er anbragt ved generatorsøj lens nedre ende.

10. Generator ifølge et af kravene 1-9, kende-15 tegnet ved, at bortførselsåbningen (5, 105) er anbragt ved generatorsøj lens (3, 3a, 3b, 3c) øvre ende.