RU162364U1 - LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE - Google Patents

LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE Download PDF

Info

Publication number
RU162364U1
RU162364U1 RU2015149496/14U RU2015149496U RU162364U1 RU 162364 U1 RU162364 U1 RU 162364U1 RU 2015149496/14 U RU2015149496/14 U RU 2015149496/14U RU 2015149496 U RU2015149496 U RU 2015149496U RU 162364 U1 RU162364 U1 RU 162364U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ytterbium
isotope
source
source according
sources
Prior art date
Application number
RU2015149496/14U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Всеволодович Акулиничев
Александр Александрович Антанович
Вадим Вениаминович Бражкин
Василий Иванович Держиев
Игорь Петрович Зибров
Владимир Павлович Филоненко
Сергей Алексеевич Чаушанский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Делиз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Делиз" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Делиз"
Priority to RU2015149496/14U priority Critical patent/RU162364U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU162364U1 publication Critical patent/RU162364U1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1002Intraluminal radiation therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1027Interstitial radiation therapy

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

1. Источник для низкодозовой брахитерапии, выполненный в виде тонкостенной герметично заваренной титановой капсулы, содержащей керамические сердечники из смеси основного соединения, слабо поглощающего гамма-излучение радиоактивного изотопа иттербий Yb-169, и примеси оксида иттербия со смещенным изотопным составом, высокообогащенного по изотопу иттербия Yb-168 и обедненного по изотопу иттербия Yb-174, при этом концентрация иттербия Yb-168 в смеси превышает концентрацию иттербия Yb-174 не менее чем в три раза.2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что основное соединение выполнено в виде графита, окислов или гидрооксидов легких элементов.3. Источник по п. 2, отличающийся тем, что в качестве гидрооксидов легких элементов использованы алюминий или кремний.4. Источник по п. 1, отличающийся тем, что керамические сердечники получены прессованием с последующим отжигом.5. Источник по п. 1, отличающийся тем, что использован высокообогащенный изотоп иттербия Yb-168, не менее 75%.1. A source for low-dose brachytherapy, made in the form of a thin-walled hermetically sealed titanium capsule containing ceramic cores from a mixture of a basic compound that weakly absorbs gamma radiation from the ytterbium Yb-169 radioactive isotope and ytterbium oxide impurities with a biased isotopic composition, highly enriched in ytterbium isotope -168 and Yb-174 depleted in ytterbium isotope, while the concentration of ytterbium Yb-168 in the mixture exceeds the concentration of ytterbium Yb-174 by at least three times. 2. A source according to claim 1, characterized in that the main compound is made in the form of graphite, oxides or hydroxides of light elements. A source according to claim 2, characterized in that aluminum or silicon are used as hydroxides of light elements. A source according to claim 1, characterized in that the ceramic cores are obtained by pressing followed by annealing. The source according to claim 1, characterized in that the highly enriched ytterbium isotope Yb-168, at least 75%, is used.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к радиоактивным источникам, применяемым в брахитерапии онкологических заболеваний. Брахитерапией называется такой способ лечения рака, при котором источники радиоактивного излучения размещают в теле непосредственно в опухолевой области. При высокодозовой брахитерапии радиоактивный источник вводится в область очага с помощью катетеров с возможностью дистанционного перемещения по катетерам в соответствии с планом облучения.The utility model relates to radioactive sources used in brachytherapy of cancer. Brachytherapy is a cancer treatment method in which radiation sources are placed in the body directly in the tumor area. With high-dose brachytherapy, a radioactive source is introduced into the focal area using catheters with the possibility of remote movement through the catheters in accordance with the irradiation plan.

Брахитерапия является перспективным высокотехнологичным направлением в радиотерапии злокачественных опухолей и основана на введении закрытых радиоактивных источников непосредственно в опухоль или в близлежащие ткани. Эта операция проводится под визуальным контролем с помощью УЗИ или рентгеноскопии и позволяет провести радикальное лечение даже в случае сложных локализаций опухолей, когда не показана обычная дистанционная терапия или хирургия ввиду близости критических органов. Брахитерапия по мощности подводимой дозы и свойствам используемых источников разделяется на низкодозовую брахитерапию (НДБ) и высокодозовую брахитерапию (ВДБ), зарубежная аббревиатура - LDR и HDR, соответственно. НДБ получила широкое применение, так как при малой мощности дозы ~0,5 Гр/час достигается оптимальный терапевтический эффект.Brachytherapy is a promising high-tech area in the radiotherapy of malignant tumors and is based on the introduction of sealed radioactive sources directly into the tumor or into nearby tissues. This operation is carried out under visual control using ultrasound or fluoroscopy and allows for radical treatment even in the case of complex localization of tumors, when conventional remote therapy or surgery is not indicated due to the proximity of critical organs. According to the dose rate and properties of the sources used, brachytherapy is divided into low-dose brachytherapy (NDB) and high-dose brachytherapy (VDB), the foreign abbreviation is LDR and HDR, respectively. NDB has been widely used, since with a low dose rate of ~ 0.5 Gy / h, an optimal therapeutic effect is achieved.

Клинические преимущества НДБ брахитерапии связаны с тем, что при этом лечении из-за относительно малоинтенсивного подведения дозы успевают пройти репарационные процессы в окружающих опухоль здоровых тканях. Для проведения НДБ широко используются источники, содержащие изотопы I-125, Pd-103 и др. Эти источники имеют излучение с коротким пробегом в тканях тела пациента (энергия 20-30 КэВ). Поэтому, например, в опухоль предстательной железы вводится до 200 таких источников, которые там остаются навсегда.The clinical advantages of NDB brachytherapy are due to the fact that during this treatment, due to the relatively low-dose dosage, reparation processes in healthy tissues surrounding the tumor have time. Sources containing isotopes I-125, Pd-103, etc. are widely used for conducting NDB. These sources have radiation with a short range in the tissues of the patient's body (energy 20-30 KeV). Therefore, for example, up to 200 sources are introduced into the tumor of the prostate gland, which remain there forever.

С помощью НДБ достигнуты впечатляющие успехи в лечении рака предстательной железы (РПЖ). У пациентов с первой стадией РПЖ средняя 5-летняя выживаемость после проведения НДБ составляет около 90%.With the help of BPD, impressive advances have been achieved in the treatment of prostate cancer (PCa). In patients with the first stage of prostate cancer, the average 5-year survival after NDB is about 90%.

Уровень техникиState of the art

Источники для брахитерапии представляют собой в общем случае герметичную капсулу, выполненную из различных материалов, (например, неорганических), внутри которой размещают источник излучения в виде сердечника из радиоактивного материала. Это так называемые закрытые радионуклидные источники (патенты РФ 2277953, оп. 20.06.06, 2251437, оп 10.05.05. 2343935, 20.01.09, 101367, оп. 20.01.2011, патент США 7530941, оп. 12.05.09).Sources for brachytherapy are generally a sealed capsule made of various materials (for example, inorganic), inside which a radiation source in the form of a core of radioactive material is placed. These are the so-called closed radionuclide sources (RF patents 2277953, op. 20.06.06, 2251437, op 10.05.05. 2343935, 01.20.09, 101367, op. 20.01.2011, US patent 7530941, op. 12.05.09).

Также из уровня техники известен источник на основе иттербия-169. Впервые источники на основе иттербия-169 были применены в низкодозовой терапии в виде сидов (иголок) малой активности в 1993 г. патенте США «Х-Ray And Gamma Ray Emitting Temporary High Dose Rate Brachyterapy Source» US Patent WO 2005/023367 A3.Also known from the prior art is a source based on ytterbium-169. For the first time, ytterbium-169 sources were used in low-dose therapy in the form of low activity seeds (needles) in 1993, US Patent WO 2005/023367 A3, X-Ray And Gamma Ray Emitting Temporary High Dose Rate Brachyterapy Source.

Из уровня техники известен источник для брахитерапии, описанный в патенте РФ на полезную модель, №101367 оп. 20.01.2011. Источник представляет собой герметичную капсулу, которая может быть выполнена из различных неорганических материалов, алюминия, титана и др., в которой расположен сердечник, содержащий иттербий с концентрацией изотопа иттербий-168 в диапазоне 15-30 ат. %. При этом плотность частично пористого материала сердечника лежит в пределах 5-8,5 г/см3. После облучения капсулы в канале атомного реактора в ней образуется радионуклид иттербий-169, энергия излучения которого не превышает 310 кэВ, а активность источника может достигать 30 Ки. На наружную поверхность капсулы нанесено сплошное герметизирующее покрытие, которое может быть выполнено из металлов или оксидов или нитридов металлов толщиной 0.5-5.0 мкм. Покрытие также может быть представлять собой никель-фосфорное покрытие. Герметичная капсула с сердечником затем помещается в контейнер из нержавеющей стали с поводком и в таком виде используется в аппаратах для высокодозовой брахитерапии.The prior art source for brachytherapy, described in the patent of the Russian Federation for utility model, No. 101367 op. 01/20/2011. The source is a sealed capsule, which can be made of various inorganic materials, aluminum, titanium, etc., in which there is a core containing ytterbium with a concentration of ytterbium-168 isotope in the range of 15-30 at. % The density of the partially porous core material lies in the range of 5-8.5 g / cm 3 . After irradiation of the capsule in the channel of an atomic reactor, the ytterbium-169 radionuclide is formed in it, the radiation energy of which does not exceed 310 keV, and the source activity can reach 30 Ci. A continuous sealing coating is applied to the outer surface of the capsule, which can be made of metals or metal oxides or nitrides with a thickness of 0.5-5.0 μm. The coating may also be a nickel-phosphorus coating. The sealed capsule with the core is then placed in a stainless steel container with a leash and, as such, is used in high-dose brachytherapy devices.

В качестве прототипа предлагаемого иттербиевого источника рассматривается, например, йодный (иод 125) микроисточник «Изокорд» фирмы Эккерт-Циглер. Описание находится на сайте фирмы Эккерт-Циглер, а также, например на ). Микроисточники Isocord представляют собой капсулы, перемежающиеся через равные промежутки с рассасывающимися спейсерами внутри рассасывающейся нити. Спейсеры служат для разделения источников между собой и препятствуют их смещению внутри нити. Нить и спейсеры выполнены из хирургического шовного материала. Капсула представляет собой запаянный с обоих торцов лазером цилиндр из медицинского титана размером 4,5×0,8 мм, внутри цилиндра находится золотая проволока - рентгеновский маркер и радионуклид 1-125 в виде йодида серебра, находящийся в пористой алюмооксидной керамике. Микроисточники поставляются стерильными в защитной кассете, обеспечивающей практически полное (>99%) поглощение низкоэнергетического характеристического и гамма-излучения. Количество источников в кассете формируется исходя из требований заказчика и обычно не превышает 75 штук. Материал нити и спейсеры после имплантации рассасывается в тканях, капсулы остаются в месте имплантации.As a prototype of the proposed ytterbium source is considered, for example, iodine (iodine 125) isocord microsource Eckert-Ziegler. The description is on the Eckert-Ziegler website, as well as, for example). Isocord micro sources are capsules interspersed at regular intervals with absorbable spacers inside the absorbable suture. Spacers are used to separate sources from each other and prevent their displacement inside the thread. The thread and spacers are made of surgical suture material. The capsule is a 4.5 × 0.8 mm medical titanium cylinder sealed from both ends with a laser, inside the cylinder there is a gold wire - an X-ray marker and a 1-125 radionuclide in the form of silver iodide, which is located in porous alumina ceramics. Microsources are supplied sterile in a protective cassette providing almost complete (> 99%) absorption of low-energy characteristic and gamma radiation. The number of sources in the cartridge is formed on the basis of customer requirements and usually does not exceed 75 pieces. The material of the thread and spacers after implantation are absorbed in the tissues, the capsules remain at the site of implantation.

Недостатком прототипа источника НДБ на основе иода125 является низкая энергия излучения и, соответственно, малый пробег излучения в тканях. Это приводит к необходимости вводить в область интересов значительное количество источников для уверенного перекрытия зоны опухоли. Для иллюстрации в таблице 1 приведены значения слоев половинного ослабления излучения некоторых изотопов. Кроме того, имеется еще один существенный недостаток источников на основе йода-125. Скорость подвода дозы к опухоли, определяемая временем распада изотопа часто оказывается недостаточной для контроля роста опухоли. В клинической практике это приводит к тому, что для опухолей достаточно большого объема НДБ с йодными источниками не рекомендуется.The disadvantage of the prototype source of NDB based on iodine125 is the low radiation energy and, accordingly, the low range of radiation in the tissues. This leads to the need to introduce into the field of interest a significant number of sources for confident overlapping of the tumor zone. To illustrate, Table 1 shows the values of the half-attenuation layers of some isotope radiation. In addition, there is another significant drawback of sources based on iodine-125. The rate of dose delivery to the tumor, determined by the decay time of the isotope, is often insufficient to control tumor growth. In clinical practice, this leads to the fact that for tumors of a sufficiently large volume of NDB with iodine sources is not recommended.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Задачей, решаемой заявленной полезной моделью является расширение возможностей применения низкодозовой брахитерапии для быстрорастущих опухолей большого объема и снижение травматических повреждения тканей при введении источников в зону опухоли.The problem solved by the claimed utility model is to expand the possibilities of using low-dose brachytherapy for large-volume fast-growing tumors and to reduce traumatic tissue damage when sources are introduced into the tumor zone.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в увеличении пробега гамма-излучения и в увеличении скорости подвода дозы.The technical result of the claimed utility model is to increase the range of gamma radiation and to increase the dose rate.

Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что источник для низкодозовой брахитерапии, выполненный в виде тонкостенной герметично заваренной титановой капсулы, содержащей керамические сердечники из смеси основного соединения, слабо поглощающего гамма-излучение радиоактивного изотопа иттербий Yb-169, и примеси оксида иттербия со смещенным изотопным составом, высокообогащенного по изотопу иттербия Yb-168 и обедненного изотопа иттербия Yb-174, при этом концентрация иттербия в смеси Yb-168 превышает концентрацию иттербия Yb-174 не менее, чем в три раза.The technical result of the claimed utility model is achieved due to the fact that the source for low-dose brachytherapy, made in the form of a thin-walled hermetically sealed titanium capsule containing ceramic cores from a mixture of the main compound, weakly absorbing the gamma radiation of the ytterbium Yb-169 radioactive isotope, and ytterbium oxide impurities with displaced isotopic composition, highly enriched in ytterbium isotope Yb-168 and depleted isotope of ytterbium Yb-174, while the concentration of ytterbium in the mixture of Yb-168 exceeds the concentration and terbium Yb-174 is not less than three times.

В частном случае реализации заявленной полезной модели основное соединение выполнено в виде графита, окислов или гидрооксидов легких элементов.In the particular case of the implementation of the claimed utility model, the main compound is made in the form of graphite, oxides or hydroxides of light elements.

В частном случае реализации заявленной полезной модели в качестве гидрооксидов легких элементов использованы алюминий или кремний.In the particular case of the implementation of the claimed utility model, aluminum or silicon were used as hydroxides of light elements.

В частном случае реализации заявленной полезной модели керамические сердечники получены прессованием с последующим отжигом.In the particular case of the implementation of the claimed utility model, ceramic cores were obtained by pressing followed by annealing.

В частном случае реализации заявленной полезной модели используются высокообогащенный изотопа иттербия Yb-168, не менее 75%.In the particular case of the implementation of the claimed utility model, the highly enriched ytterbium isotope Yb-168, not less than 75%, is used.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Для преодоления трудностей наиболее близкого аналога и достижения заявленного технического результата предлагается использовать для низкодозовой брахитерапии (НДБ) перспективный источник на основе иттербия Yb-169.To overcome the difficulties of the closest analogue and achieve the claimed technical result, it is proposed to use a promising source based on ytterbium Yb-169 for low-dose brachytherapy (NDB).

Преимущества использования заявленного источника обусловлено, во-первых, тем, что при относительно мягком энергетическим спектре пробег излучения иттербия Yb-169 примерно в 2 раза больше, чем для йода-125. Во-вторых, они обеспечивают более высокую скоростью подвода дозы (период полураспада для иттербия Yb-169 примерно вдвое меньше, чем для йода-125).The advantages of using the claimed source is due, firstly, to the fact that, with a relatively soft energy spectrum, the path of radiation of ytterbium Yb-169 is about 2 times greater than for iodine-125. Secondly, they provide a higher dose rate (the half-life for ytterbium Yb-169 is approximately half that for iodine-125).

Ядерно-физические свойства иттербия Yb-169:Nuclear-physical properties of ytterbium Yb-169:

- центр спектра излучения иттербия Yb-169 расположен в области 90 Кэв, высокая удельная активность (21 кКи/г), сечения активации тепловыми нейтронами -2400 барн, период полураспада составляет 32 дня.- the center of the ytterbium emission spectrum of Yb-169 is located in the region of 90 Kev, high specific activity (21 kCi / g), thermal neutron activation cross sections -2400 barn, half-life is 32 days.

Клинические преимущества:Clinical benefits:

- иттербиевые источники за счет более интенсивного подведения дозы по сравнению с йодными источнками позволяют снять ограничение на размер очага при лечении рака предстательной железы и уменьшить количество имплантируемых источников за счет большего пробега излучения в тканях по сравнению с йодом-125.- ytterbium sources due to a more intensive dose adjustment compared to iodine sources can remove the restriction on the size of the focus in the treatment of prostate cancer and reduce the number of implantable sources due to the greater mileage of radiation in tissues compared to iodine-125.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из таблицы 1 видно, что пробег излучения иттербия Yb-169 в ткани примерно в 2 раза больше, чем для иода I-125, поэтому для уверенного покрытия заданной области количество иттербиевых источников может быть значительно меньше числа йодных источников (примерно в соотношении (4,125/2)3=8,8). С учетом того, что поглощенная доза в ткани для излучения иттербия примерно в 3 раза больше, чем для излучения иода I-125 источника такой же активности, для создания одной и той совокупной очаговой дозы необходимо примерно в 20 раз меньше иттербиевых источников. Разумеется, это упрощенный подход, так как в реальной ситуации для более конформного облучения области γинтересов может потребоваться использование двух (или более) типов источников с разной энергией.From table 1 it can be seen that the mileage of ytterbium Yb-169 radiation in the tissue is about 2 times greater than for iodine I-125, therefore, to confidently cover a given area, the number of ytterbium sources can be significantly less than the number of iodine sources (approximately in the ratio (4.125 / 2) 3 = 8.8). Considering the fact that the absorbed dose in the tissue for ytterbium radiation is approximately 3 times greater than for the radiation of iodine I-125 source of the same activity, approximately 20 times less ytterbium sources are needed to create the same focal dose. Of course, this is a simplified approach, since in a real situation for a more conformal exposure of the region of γ interest, it may be necessary to use two (or more) types of sources with different energies.

Отметим, что изотопный состав исходного (стартового) материала сильно влияет на характеристики иттербиевого источника для низкодозовой брахитерапии. Известно, что при облучении в реакторе тепловыми нейтронами стартового материала (изотопный состав см. в табл. 2) активируются следующие изотопыIt should be noted that the isotopic composition of the initial (starting) material strongly affects the characteristics of the ytterbium source for low-dose brachytherapy. It is known that when the starting material is irradiated with thermal neutrons in the reactor (for the isotopic composition see Table 2), the following isotopes are activated

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Вкладом гамма-излучения от активации иттербия Yb-176 можно пренебречь. Средняя по спектру энергия излучения составляет для иттербия Yb-169 ~93 КэВ, а для изотопа иттербия Yb-175 - 396 КэВ. Период полураспада изотопа иттербия Yb-175 - 4,185 сут.The contribution of gamma radiation from the activation of ytterbium Yb-176 can be neglected. The average radiation energy for the ytterbium spectrum is Yb-169 ~ 93 KeV, and for the ytterbium isotope Yb-175 - 396 KeV. The half-life of the ytterbium isotope Yb-175 is 4.185 days.

Figure 00000004
Figure 00000004

Приведем некоторые наши данные по результатам проведенного облучения иттербиевых источников в НИИАР при времени облучения 19,57 эфф. суток (19,57×24×3600 сек = 1,69*106 сек) и при потоке тепловых нейтронов 4*1014 н/см2 сек. Флюенс нейтронов составил Ф=6,8*1020 н/см2. Достигнутые значения активности составили для иттербия Yb-169=5,3 Ки, при этом, для иттербия Yb-175=1,2 Ки, то есть вклад нежелательной высокоэнергетичной компоненты в полный спектр излучения иттербия Yb-169 составляет более 20%, что неприемлемо с клинической точки зрения.Here are some of our data on the results of irradiation of ytterbium sources at the RIAR at an irradiation time of 19.57 eff. days (19.57 × 24 × 3600 sec = 1.69 * 10 6 sec) and with a thermal neutron flux of 4 * 10 14 n / cm 2 sec. The neutron fluence was f = 6.8 * 10 20 n / cm 2 . The achieved activity values for ytterbium were Yb-169 = 5.3 Ci, while for ytterbium Yb-175 = 1.2 Ci, that is, the contribution of the undesirable high-energy component to the full emission spectrum of ytterbium Yb-169 is more than 20%, which is unacceptable from a clinical point of view.

Источники для НДБ должны удовлетворять следующим требованиям: -размеры: диаметр около 0,8 мм, длина 4-5 мм,Sources for NDB must meet the following requirements: -Dimensions: diameter about 0.8 mm, length 4-5 mm,

- масса сердечника из оксида иттербия ~3,5 мг- ytterbium oxide core mass ~ 3.5 mg

- вклад в поглощенную дозу линии с энергией 396 КэВ (YM75) - не более 10%- contribution to the absorbed dose of the line with an energy of 396 KeV (YM75) - not more than 10%

- активность около 1 мКи,- activity of about 1 mCi,

- материал контейнера - титан.- container material - titanium.

Имеющиеся в литературе и полученные нами экспериментальные данные показывают, что использование для изготовления НДБ источников необогащенного иттербия (природного) состава с содержанием иттербия Yb-168 С=0,14%, бесперспективно из-за значительного вклада высокоэнергетичной компоненты 396 КэВ изотопа иттербия Yb-175.The experimental data available in the literature and our data show that the use of sources of non-enriched ytterbium (natural) composition with ytterbium content of Yb-168 C = 0.14% for the manufacture of LDPs is unpromising due to the significant contribution of the high-energy component 396 keV of the ytterbium isotope Yb-175 .

Основная трудность при этом обусловлена наличием в изотопном составе значительного содержания изотопа иттербия Yb-174, активация которого приводит к появлению высокоактивного иттербия Yb-175, создающего гамма-излучение с энергией 396 КэВ. Активность этого изотопа в исследованных условиях облучения составляет примерно ~25% от активности иттербия Yb-169 при близких значениях концентрации иттербия Yb-169 и иттербия Yb-174 (см. таблицу). Вклад излучения мешающего изотопа иттербия Yb-174 можно уменьшить при понижении его концентрации в изотопном составе. Для требуемого снижения вклада излучения иттербия иттербия Yb-175 в полную поглощенную дозу в ~3 раза (не более 10%, т.е в соотношение 25/10=2,5) необходимо, чтобы концентрация иттербия Yb-168 в стартовом материале превышала концентрацию иттербия - 174 не менее, чем в три раза.The main difficulty in this case is due to the presence in the isotopic composition of a significant content of the ytterbium isotope Yb-174, the activation of which leads to the appearance of highly active ytterbium Yb-175, which creates gamma radiation with an energy of 396 KeV. The activity of this isotope under the studied irradiation conditions is approximately ~ 25% of the activity of ytterbium Yb-169 at close concentrations of ytterbium Yb-169 and ytterbium Yb-174 (see table). The contribution of the radiation from the interfering ytterbium isotope Yb-174 can be reduced by lowering its concentration in the isotopic composition. In order to reduce the contribution of ytterbium ytterbium Yb-175 radiation to the total absorbed dose by a factor of ~ 3 (not more than 10%, i.e., a ratio of 25/10 = 2.5), it is necessary that the concentration of ytterbium Yb-168 in the starting material exceed the concentration ytterbium - 174 no less than three times.

Попытка добиться снижения вклада в полную дозу излучения линии 396 КэВ за счет выдержки НДБ источника в течение 3 периодов полураспада(~12 дней) иттербия-175 приводит к снижению активности иттербия Yb-169 на ~30%, что нежелательно. Поэтому для создания источника на основе иттербия Yb-169 необходимо использовать высокообогащенный изотоп иттербий Yb-168, находящийся в виде примеси в слабо поглощающей матрице. Если ориентироваться при облучении источников на коммерчески доступные реакторы с обычной плотностью потоков тепловых нейтронов П=1,0*1013 н/см2 сек, то для достижения требуемой активности 1 мКи в заданных геометрических объемах необходимо использовать иттербий с обогащением Yb-168 не менее 1%. Поэтому для создания таких микроисточников можно использовать сравнительно низкообогащенный изотоп иттербия Yb-168. В принципе можно было бы получать такой изотоп путем малого обогащения в процессе разделения изотопов. Однако при этом не удается добиться уменьшения содержания мешающего изотопа иттербий Yb-174. Поэтому в нашем решении предлагается иной путь решения этой проблемы, а именно использование разбавления предварительно высокообогащенного иттербия Yb-168. В изотопном составе высокообогащенного иттербия Yb-168 (75…85%) концентрация мешающего изотопа иттербия Yb-174 менее 5%.An attempt to reduce the contribution to the total radiation dose of the 396 KeV line due to exposure of the NDB source for 3 half-lives (~ 12 days) of ytterbium-175 leads to a decrease in the activity of ytterbium Yb-169 by ~ 30%, which is undesirable. Therefore, to create a source based on ytterbium Yb-169, it is necessary to use the highly enriched ytterbium isotope Yb-168, which is in the form of an impurity in a weakly absorbing matrix. If we focus on sources of commercially available reactors with a normal thermal neutron flux density P = 1.0 * 10 13 n / cm 2 sec, then to achieve the desired activity of 1 mCi in a given geometric volume, it is necessary to use ytterbium with Yb-168 enrichment of at least one%. Therefore, to create such micro sources, the relatively low enriched ytterbium isotope Yb-168 can be used. In principle, such an isotope could be obtained by small enrichment in the process of isotope separation. However, it is not possible to achieve a decrease in the content of the interfering isotope of ytterbium Yb-174. Therefore, our solution proposes a different way to solve this problem, namely the use of dilution of previously highly enriched ytterbium Yb-168. In the isotopic composition of highly enriched ytterbium Yb-168 (75 ... 85%), the concentration of the interfering ytterbium isotope Yb-174 is less than 5%.

В качестве разбавителя нельзя использовать оксид иттербия с природным содержанием изотопов, т.к. это приведет к росту концентрации иттербия Yb-174 до природного содержания ~32,6%.Ytterbium oxide with a natural content of isotopes cannot be used as a diluent, since this will lead to an increase in the concentration of ytterbium Yb-174 to a natural content of ~ 32.6%.

Поэтому необходимо использовать разбавитель, удовлетворяющий следующим требованиям: 1) отсутствие иттербия Yb-174, 2) отсутствие (или малый вклад) собственного гамма излучения после облучения потоком тепловых нейтронов в реакторе, 3) достаточно малое поглощение гамма-излучения в диапазоне 50-220 КэВ. Указанным требованиям удовлетворяют, например, исходный высокообогащенный по иттербий Yb-168 (75…85%) изотоп и высокочистые соединения Al2O3 и SiO2. Такие требования к обогащению иттербия Yb-168 необходимы для обеспечения малой (менее 5%) концентрации мешающего изотопа иттербия Yb-174. Для керамического сердечника массой ~3,5 мг, спрессованного из смеси, состоящей в основном из оксида алюминия с добавкой, например, 0,2% (по массе) высокообогащенного (иттербий Yb-168 - 85%, иттербий Yb-174 - 5%) оксида иттербияTherefore, it is necessary to use a diluent that meets the following requirements: 1) the absence of ytterbium Yb-174, 2) the absence (or small contribution) of own gamma radiation after irradiation with a thermal neutron flux in the reactor, 3) a sufficiently small absorption of gamma radiation in the range of 50-220 KeV . These requirements are met, for example, by the initial highly enriched ytterbium Yb-168 (75 ... 85%) isotope and highly pure compounds Al 2 O 3 and SiO 2 . Such requirements for the enrichment of ytterbium Yb-168 are necessary to ensure a low (less than 5%) concentration of the interfering isotope of ytterbium Yb-174. For a ceramic core weighing ~ 3.5 mg, compressed from a mixture consisting mainly of alumina with the addition of, for example, 0.2% (by weight) highly enriched (ytterbium Yb-168 - 85%, ytterbium Yb-174 - 5% ) ytterbium oxide

Al2O3+Yb2O3 (0,2%)Al 2 O 3 + Yb 2 O 3 (0.2%)

при облучении потоком тепловых нейтронов П=1,0*1013 н/см2 сек (флюенс = 1,7*1019н/см2) можно получить оценки, приведенные в Таблице 3.when irradiated with a thermal neutron flux, P = 1.0 * 10 13 n / cm 2 sec (fluence = 1.7 * 10 19 n / cm 2) , the estimates given in Table 3 can be obtained.

Figure 00000005
Figure 00000005

В последнем столбце табл. 3 приведена стоимость высокообогащенного стартового материала (масса - 0,007 мг), требуемого для изготовления данного источника. Наибольший вклад в стоимость НДБ источника могут вносить затраты на изготовление. В частности, в настоящее время затраты на изготовление капсулы, лазерная герметизация и контроль герметичности составляют примерно 1500 руб. При переходе к серийному изготовлению эти расходы существенно уменьшатся.In the last column of the table. Figure 3 shows the cost of a highly enriched starting material (mass - 0.007 mg) required for the manufacture of this source. The largest contribution to the cost of the source's NDB can be made by the manufacturing costs. In particular, at present, the cost of manufacturing the capsule, laser sealing and leak testing is approximately 1,500 rubles. With the transition to mass production, these costs will significantly decrease.

Приведем пример реализации изготовления керамических источников для НДБ по приведенной выше методике.Here is an example of the implementation of the manufacture of ceramic sources for NDB according to the above methodology.

Так как порошок окиси алюминия Аl2O3 плохо прессуется, вместо него был использован порошок гидроксида алюминия Аl(ОН)3, который прессуется значительно лучше. При этом после прессования путем нагрева полученного образца при температуре выше 250°С происходит разложение гидроксида по реакции 2Аl(ОН)3→Аl2O3+3Н2O с последующим высушиванием воды.Since the powder of aluminum oxide Al 2 O 3 is poorly pressed, instead of it was used the powder of aluminum hydroxide Al (OH) 3 , which is pressed much better. In this case, after pressing by heating the obtained sample at a temperature above 250 ° C, the hydroxide decomposes by the reaction 2Al (OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O, followed by drying of the water.

1. Для приготовления смеси Yb2O3 с Al2O3 требуемой концентраций ~0,1%), исходя из приведенной выше реакции, были взяты навески: 3 мг Yb2O3 и 3088 мг Al(OH)3.1. To prepare a mixture of Yb 2 O 3 with Al 2 O 3 of the desired concentration of ~ 0.1%), based on the above reaction, weighed samples were taken: 3 mg of Yb 2 O 3 and 3088 mg of Al (OH) 3 .

2. Порошок лазерно обогащенного (таблица 2) оксида иттербия (3 мг) помещали в пластиковый контейнер, добавляли туда же 10 мг гидроксида алюминия. Контейнер закрывали крышкой и смешивали порошки в течение 5 мин. путем встряхивания контейнера. Затем смесь высыпали в агатовую ступку, добавляли ацетон так, чтобы его поверхность полностью закрывала порошок, и тщательно перетирали смесь в течение 1-2 мин. до полного испарения ацетона.2. The powder of laser-enriched (table 2) ytterbium oxide (3 mg) was placed in a plastic container, 10 mg of aluminum hydroxide was added thereto. The container was covered and the powders mixed for 5 minutes. by shaking the container. Then the mixture was poured into an agate mortar, acetone was added so that its surface completely covered the powder, and the mixture was carefully ground for 1-2 minutes. until acetone is completely evaporated.

3. Полученную смесь помещали в пластиковый контейнер, добавляли туда же 50 мг гидроксида алюминия, контейнер закрывали крышкой и смешивали порошки в течение 5 мин. путем встряхивания контейнера. Затем смесь высыпали в агатовую ступку, добавляли ацетон так, чтобы его поверхность полностью закрывала порошок, и тщательно перетирали смесь в течение 2-3 мин. до полного испарения ацетона.3. The resulting mixture was placed in a plastic container, 50 mg of aluminum hydroxide was added thereto, the container was closed with a lid and the powders were mixed for 5 minutes. by shaking the container. Then the mixture was poured into an agate mortar, acetone was added so that its surface completely covered the powder, and the mixture was carefully ground for 2-3 minutes. until acetone is completely evaporated.

4. Полученную смесь помещали в пластиковый контейнер, добавляли туда же 300 мг гидроксида алюминия, контейнер закрывали крышкой и смешивали порошки в течение 5 мин. путем встряхивания контейнера. Затем смесь высыпали в агатовую ступку, добавляли ацетон так, чтобы его поверхность полностью закрывала порошок, и тщательно перетирали смесь в течение 3-4 мин. до полного испарения ацетона.4. The resulting mixture was placed in a plastic container, 300 mg of aluminum hydroxide was added thereto, the container was closed with a lid and the powders were mixed for 5 minutes. by shaking the container. Then the mixture was poured into an agate mortar, acetone was added so that its surface completely covered the powder, and the mixture was carefully ground for 3-4 minutes. until acetone is completely evaporated.

5. Полученную смесь помещали в пластиковый контейнер, добавляли туда же 1000 мг гидроксида алюминия, контейнер закрывали крышкой и смешивали порошки в течение 5 мин. путем встряхивания контейнера. Затем смесь высыпали в агатовую ступку, добавляли ацетон так, чтобы его поверхность полностью закрывала порошок, и тщательно перетирали смесь в течение 4-5 мин. до полного испарения ацетона.5. The resulting mixture was placed in a plastic container, 1000 mg of aluminum hydroxide was added thereto, the container was closed with a lid and the powders were mixed for 5 minutes. by shaking the container. Then the mixture was poured into an agate mortar, acetone was added so that its surface completely covered the powder, and the mixture was carefully ground for 4-5 minutes. until acetone is completely evaporated.

6. Полученную смесь помещали в пластиковый контейнер, добавляли туда же оставшиеся 1728 мг гидроксида алюминия, контейнер закрывали крышкой и смешивали порошки в течение 5 мин. путем встряхивания контейнера. Затем смесь высыпали в агатовую ступку, добавляли ацетон так, чтобы его поверхность полностью закрывала порошок, и тщательно перетирали смесь в течение 5-6 мин. до полного испарения ацетона.6. The resulting mixture was placed in a plastic container, the remaining 1728 mg of aluminum hydroxide was added thereto, the container was closed with a lid and the powders were mixed for 5 minutes. by shaking the container. Then the mixture was poured into an agate mortar, acetone was added so that its surface completely covered the powder, and the mixture was carefully ground for 5-6 minutes. until acetone is completely evaporated.

7. Были отобраны 6 проб полученной смеси для спектрального анализа. Анализ показал, что отношение интенсивности линий иттербия и алюминия для всех шести проб является одинаковым с точностью до погрешности измерений. Это свидетельствует о высокой степени гомогенности полученной смеси.7. 6 samples of the resulting mixture were taken for spectral analysis. The analysis showed that the ratio of the intensity of the ytterbium and aluminum lines for all six samples is the same up to an error of measurements. This indicates a high degree of homogeneity of the resulting mixture.

8. Из полученной смеси прессовали образцы, которые затем помещали в муфельную печь на 1 час при температуре 1200°С для перевода гидроксида алюминия в окись алюминия, удаления образующейся воды и спекания материала.8. Samples were pressed from the resulting mixture, which were then placed in a muffle furnace for 1 hour at a temperature of 1200 ° C to convert aluminum hydroxide to aluminum oxide, remove the resulting water and sinter the material.

Claims (5)

1. Источник для низкодозовой брахитерапии, выполненный в виде тонкостенной герметично заваренной титановой капсулы, содержащей керамические сердечники из смеси основного соединения, слабо поглощающего гамма-излучение радиоактивного изотопа иттербий Yb-169, и примеси оксида иттербия со смещенным изотопным составом, высокообогащенного по изотопу иттербия Yb-168 и обедненного по изотопу иттербия Yb-174, при этом концентрация иттербия Yb-168 в смеси превышает концентрацию иттербия Yb-174 не менее чем в три раза.1. A source for low-dose brachytherapy, made in the form of a thin-walled hermetically sealed titanium capsule containing ceramic cores from a mixture of a basic compound that weakly absorbs gamma radiation from the ytterbium Yb-169 radioactive isotope and ytterbium oxide impurities with a biased isotopic composition, highly enriched in ytterbium isotope -168 and ytterbium-depleted Yb-174, while the concentration of ytterbium Yb-168 in the mixture exceeds the concentration of ytterbium Yb-174 by at least three times. 2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что основное соединение выполнено в виде графита, окислов или гидрооксидов легких элементов.2. A source according to claim 1, characterized in that the main compound is made in the form of graphite, oxides or hydroxides of light elements. 3. Источник по п. 2, отличающийся тем, что в качестве гидрооксидов легких элементов использованы алюминий или кремний.3. A source according to claim 2, characterized in that aluminum or silicon are used as hydroxides of the light elements. 4. Источник по п. 1, отличающийся тем, что керамические сердечники получены прессованием с последующим отжигом.4. A source according to claim 1, characterized in that the ceramic cores are obtained by pressing followed by annealing. 5. Источник по п. 1, отличающийся тем, что использован высокообогащенный изотоп иттербия Yb-168, не менее 75%. 5. The source according to claim 1, characterized in that the highly enriched ytterbium isotope Yb-168 is used, at least 75%.
RU2015149496/14U 2015-11-18 2015-11-18 LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE RU162364U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149496/14U RU162364U1 (en) 2015-11-18 2015-11-18 LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149496/14U RU162364U1 (en) 2015-11-18 2015-11-18 LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU162364U1 true RU162364U1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149496/14U RU162364U1 (en) 2015-11-18 2015-11-18 LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU162364U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4702228A (en) X-ray-emitting interstitial implants
US3351049A (en) Therapeutic metal seed containing within a radioactive isotope disposed on a carrier and method of manufacture
US6074337A (en) Combination radioactive and temperature self-regulating thermal seed implant for treating tumors
Ling et al. Physical dosimetry of 125I seeds of a new design for interstitial implant
JPH10511567A (en) X-ray stromal implant
CA2396928A1 (en) Linac neutron therapy and imaging
Henschke et al. Cesium-131 seeds for permanent implants
US7316644B2 (en) Method for preparing particles of radioactive powder containing Cesium-131 for use in brachytherapy sources
US7530941B2 (en) X-ray and gamma ray emitting temporary high dose rate brachytherapy source
Wang Progress in californium-252 neutron brachytherapy
Rostelato et al. Development and production of radioactive sources used for cancer treatment in Brazil
RU162364U1 (en) LOW DOSE ITTERBIUM SOURCE
Mould Brachytherapy
US20230117131A1 (en) Optimization of Radionuclides for Treatment of Cutaneous Lesions
Gupta et al. Significance of TL Radiation Dosimetry of Carbon Ion Beam in Radiotherapy
RU131302U1 (en) SOURCE FOR BRACHITERAPY
US20030120128A1 (en) Low-energy brachytherapy sources
SCALLON et al. Permanent interstitial therapy using low energy and long half-life radiation sources
Polaczek-Grelik et al. Radioactivity induced in bones during radiotherapy treatment
Kasanda A Novel Method of Sub-milimeter Range Verification for Hadron Therapy using a Tumour Marker
WO2023076068A2 (en) Optimization of radionuclides for treatment of cutaneous lesions
Lee et al. Isotopes and delivery systems for brachytherapy
CA2010038A1 (en) Low energy radiation source and devices
Rivard Sources and Loading Technologies
Yang et al. Physics: Low-Energy Brachytherapy Physics