автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Моделирование внешних радиационных воздействий на человека в радиобиологических экспериментах

.'ihh3îtралсккй газдакявеннай ТШШЕСКЙЙ убзерслк

Па правах рукописи

МАСЛРСЮЙ Леонид Ильич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВКШШ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ЧЕЛОВЕКА В РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ

Специальность 05.13.09 -управление в биологических и медицинских системах (включая применение '. .вычислительной техники)

А В Т О Р Е Ф Б Р А Т

диссертации на соискание ученой степени дсхторз тэзпических наук

Саркт-ПвтерС} рг 1991

¡■гЬо'17з игаояыеиа в Центральном научно-исследователъско! рензтеко-ргдиологическсы институте Минздрава РСФСР

КаучшЗ консультант: доктор технических наук,

профессор Д.П.Козлов *

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.Н.Коликов

доктор физико-иатеиатичеоких наук, профессор И.А.Лихтарев

доктор технических наук, профессор Г.Л.ОСатуров

Вадудая организация: йосковскыа иксанерно-фиг'.гческий институ ГК РСФСР по да нам науки и высшей иколы

Защита состсятся 7 /'/tJ.tr У1Р32 г. в '/Ь часов на заседании Специализированного совета Д C63.38.I8 при Ленинградской государственной техническом университете по адресу: 155251 г. Саикт-Петербург,' Политехническая ул.,25

У. //-/+ ¿¿Уи/ *

С диссйргациеЯ мэжю ознакомиться в библиотеке Лекинградског государствеиного технического университета.

/ьтсроферат разослан "¿_ У .',1932 г.

Ученая секретарь Специализированного совета А 063.33Л8С КЗЕДКД^

4яэяко-ыат(?ы8тичьских наук С.ИЛ'е

И'"'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Интенсивное развитие атомной энергетики и верных технологий, все возрастзк;ео щпшензкна иснизирупцях кзлу-:!Ий в промышленности, медицине,научных исследованиях,потенциаль-!я опасность возникновения ядерных аварий,приобретающих,как пока-1ли события на Чернобыльской АЭС, катастрофические раздоры - все •о требует значительного усиления и расширения исследования в об-!сти радиобиологии. На современном этапе ее развития, особенно в >ете оценки и прогнозирования последствия воздействия на человека окружавщую среду радиационного фзктора,перед радиобиологией воэ-1К ряд проблей и задач, репоняе которых связано с уровнен разви-!я технической и технологической оснащенности управления воздей-•вием этого фактора на биологические системы.

Возмояности переноса результатов радиобиологических эксперл-ютов в практику находится в пряной зависимости от степени соот-(тствия условий экспериментальных исследований моделируемым ситу-¡ияы радиацио!шого воздействия па человека. Поскольку более полное ¡яблигеино моделей радиационного воздействия в радиобиологических. :спериментах к моделируслат радиационным ситуациям позволяет бо-1в строго экстраполировать получаемые результаты па человека п ¡корить, тем сеукы, впбдрение новых методов снпгения вредных "для юровья последствий действия радиации на "человека, дальнейшее 13ЕИТИ0 исследований по иоде^шровашп радиационных воздействий'на ^ловека в радиобиологических экспериментах на лабораторных шшот-ix предстазллется актуальной и социально значимой проблемой.

Недостаточное веимэнио в -проведенных к настоящему времени ис-[едованиях ыоделфовакип практических радиационных ситуаций (реа-!стичесг.ему моделированию) является одной из основных вероятных >:гагн трудной сопоставимости пуошцегося клинического материала по !ДИацио1шоиу поразенкв лпдей в результате радиационных инцидентов ■ 1.К.Гуськова и др,1971; Григорьез Ю.Г.,1975; НКДАР 00H.ISS2; A.B.' ips6sK0B3 п др.,1235)с результатами радиобиологических эксперимента дозиметрическом планировании преобладал интуитивно-эмпиряче-51й подход.Известна ляль одна работа (Червяков A.M. ,1981),в ' ко->рсй при создании подала радиационного воздействия делалась по-1тка учесть в радиобиологической эксперимента бидсецо различия в

топографо-анатомической структуре тела человека н экспериментального животного.

В свою очередь, совершенно очевидно, что реалистическое моделирование монет быть практически осуществлено в том случае, когд; будет обеспечено гибкое управление - формирование необходимого радиационного воздействия с целью получения адекваткьгх реакций орга низмэ млекопитающего. Это требует мет одологач е с кой и техническо! .разработки данной лроблеш.

Основополагающим принципом постановки современных радиобиоло гических исследования, дтвечаицих требованию практики, доляко бит: достижение дозиметрического подобия модели радиационного воздейст вия моделируемой радиационной ситуации.Однако, само понятие "дози метрическое подобие" может иметь неоднозначную трактовку и поэтом необходимо научное обоснование этого принципа. Степень достихэни указанного подобия зависит от качественного уровня информации распределении поглощенных.доз в органах и тканях человека в моде яируеыых ситуациях и развития физико-тохнического обеспечения мо дол-крупах их радиобиологических экспериментов. Поэтому качеств дозиметрической оценки радиационной ситуации и модели радиационнс го воздействия в эксперименте влияет на объективность переноса ре зультатоЕ радиобиологических исследований в практику.

Реализуются эти модели с применением разнообразной облучате льной техники, различных методов и средств формирования дозных пс лей, что существенно затрудняет сопоставление результатов радиоб» ологкческих экспериментов и, тем..более, их экстраполяцию на челе века.

Наиболее рациональным путем преодоления отмеченных трудное« является унификация методов радиациоттого воздействия. Причем, связи с тем, что среди возможных источников внешнего облучеш человека наибольсее распространение имеют источники фотонноз (рентгеновского,тормозного,гамма-) излучения, указанная уиификащ имешю на них 1шеет первостепенное значение.

Цдль работа заключается в обосновании, разработке и реализ; ции методов и технических средств моделирования в радиобиологиче! ких экспериментах внешшх радиационных воздействий на человека и точниками фото'Ьюго излучения.'

Основные задачи исследования; * I. обосновать и разработать общие- подхода к моделированию радиац

ошшх воздействий на человека в экспериментальных радиобиологических исследованиях; . разработать уетода моделирования внешних радиационных воздейст-

бЯ на человека в различных радиационных ситуациях; ). разработать метода и технические средства моделирования острых радиационных воздействия ка человека в радиобиологических экспериментах;

I. разработать истоды и технические средства моделирования иронических радиационных воздейств:й нз человека в радиобиологических ькспериментах;

Структура работа. Диссертационная работа состоит из введения, ■¡етырех глав, заключения, еыводов и приложения. Общий объем работы 276 стр., из них 255 стр. осноеного текста, включавшего в себя 18 геблиц, 64 стр. рисунков и 21 стр. приложений. Список литературы насчитывает 196 наименований;

В главе I рассмотрены теоретические предпосылки моделирования радиационных воздействий на биологические систеш.

Глава 2 посвящена разработке методов моделирования внешних радиационных воздействий на человека в различных радиационных ситуациях.

Глава 3 посвящена разработке -методов моделирования в радиобиологических экспериментах острых рздиадаоимх воздействий на человека. '

Глава 4 посвящена разработке методов моделирования в радиобиологических экспериментах Хронических радиационных воздействий на человека.

В заключении и выводах подводятся итоги выполненного исследования.

В прилстешш приводятся некоторые пример! влияния моделей ра-дпзшогаюго воздействия на характер радиобиологических эффектов, а таете представлены документа, подтйерздахщис внедрение результатов работы в практику.

Научная новизна диссертационной работы .заключайся в разработке методологии реалистического моделирования внешних острых и хронических рэдкациошшх воздействий нз человека в радиобиологических экспериментах и отражается в следувдих конкретных результатах:

- основ!ше положения общей теории моделирования распространена );

а необходжой степени развиты на моделирование внешних радиан онных воздействий на биологические объекты (пршщип "дозиметр ческсго подобия", предел точности моделирования радиациош; воздействий на биологические системы); .- разработан принцип и построена ужфицировэнная послойная мз! магическая модель тела человека с топографо-анатсшческой с тру турой; ■ '

.- разработаны метода моделирования внешних радиационных Еоэдейс вас на человека в различных радиационных ситуациях;

- разработан эквидозиметричоский приюрш моделирования общих и равномерных радиационных воздействий в радиобиологических эн периментах;

- разработаны методы формирования дозных полей в телах животк при моделировании общих равномерных и неравномерных воздействи

- разработан метод формирования дозных полей в телах тавотных п моделировании парциальных воздействий;

- разработан зквддсеимэтрическиЯ принцип моделирования хроничеси радиационных воздействий с постоянной и изменяющейся во времг мощностью дозы в радиобиологических экспериментах;

- разработан метод формирования дозных полей в телах животных г моделировании хронических радиационных воздействий.

Научная значимость работы определяется тем, что разработана в диссертации методология реалистического моделирования внеши радиационных воздействий позволяет повысить качественный урове экспериментальных радиобиологических исследований.

Практическая значимость.Создан и внедрен в практику универс льный облучательний комплекс, оснащенный технологиями реалисткче кого моделирования радиационных воздействий в радиобиологическ экспериментах. Создан программно-вычислительный комплекс для мо;| лировония Бнеш.'-.а радиационных воздействий на человека.

Практическая знач!шость работы отражена такие в следую конкретных результатах:

'- созданы программы расчета на ЗЕМ средних значений доз в орган человека при модел1фовании различных радиациошшх ситуаций (пр грамма расчета средних значений доз в органах пациента при реп генодиагностических процедурах зарегистрирована в ОФАП МЗ СССР

- создан и опубликован топографо-анатсйический атлас для ушфщн ванного фантома тела человека;

к-

проведена оценка средних, значений' доз в органах человека в различных радиационных ситуациях, (результата этой работы для-рентгенодиагностическнх процедур обобщены в справочнике "Эквивалентные дозы в органах и тканях человека при рентгенологических исследованиях");

разработан новый способ моделирования реакций организма человека на неравномерное радиационное воздействие;

разработапо новое устройство для стандартного формирования доз-пых полей при моделировании парциальных радиационных воздействий;

разработан копий способ изготовления ивдисидуализиреззнных фантомов лабораторных зтвотных;

разработаш новые облучательше установки для моделирования в радиобиологических экспериментах хронических радиационных воздействий;

разработаны методические рекомендации по дозиметрическому обеспечению радиобиологических экспериментов;

разработан пакет программ для ГОШ по выбору параметров моделей радиационных воздействий в радиобиологических экспериментах.

Развитые в диссертации положения рекомендуется внедрить в рзктику радиобиологических исследований, связанных с репениеы за-ач оценки и прогнозирования последствий воздействия на человека адиационного факторг.

Апробаппя рзбото.Материалы работы докладывались и обсуждались а ГГ-ц Всесоюзной симпозиуме по летние сцептшм приемникам и прео-разозателза рентгеновского излучешя (Рига, 1976); па 7-м Всесоюзен симпозиуме но клинической"дозиметрии ( Ленинград, 1982 ); ГГ-ц сессвзном съезде рентгенологов и радиологов (Таллин,1934); нз Нз-чональной конференции по бисмедициисксй физике и шкенернн с иез-ународныи участием (НРБ, София,1934); на Всесоюзной конференции Проблемы производства и применения изотопов и источников ядерного злучешя в народном хозяйстве" (Ленинград, 1988); нз Всесоюзной онференции, посвященной 70-летию ЩМРРИ МЗ .СССР (Ленинград, 1988); :а Всесоюзной сколе-семипаре на ВДНХ СССГ"Вопросы стандартизации ;ад основа гарантии качества лучевой терапии" (Москва, 19У8); нз [—й Всесоюзной конференции по заетте от иокнз^рухзих излучений .дерп^-теигичесиис установок (Протвино, 1909); нз ХТТ-м Всесоюзном ъезде рентгенологов и радиологов (Ленинград, 1990); па Т-м Всесо-

■" ■ Г

юном симпозиуме , "Молокулярно-глегочные механизмы хрокическог (внешнего и внутреннего) действия ионизяруицего излучения ка оис логические система" (Пущино, КБФ Ail СССР,IPSO); на Всесотаной кон нфйрензвш "Стандартизация методов лучевой терапии" (Ленинград I991); на Всесоюзной конференции "Радиобиологические последстви аварки на ЧАЭС" (№шск,1931), Международной научной кокференци "Радиобиологические последствия аварии на атемтлх электростанциях • (Москва, 1991).

Кроме того, технологическая схема универсального облучатель ного комплекса для радиобиологических экспериментов экспонирова лась на l.if.-ждунэроднсй Лейпцигской ярмарке (ГДР,Лейодиг,март 1933 и. Меядународной коммерческой выставке "Восток-Запад" (Финляндия Турку,ноябрь 1989).

Из анализа уровней радиобиологических процессов, проведенног на основе системного подхода, следует,что реалистическое моделиро вание радиобиологических эффектов на уровне органов и тканей воз , можно только при реалистическом моделировании радиационного возде ствия,выражаемого через пространственное и временное распределены поглощенной энергии по объему органа или ткани.Кроме того, при по строении моделей радиационного воздействия необходимо учитыват взаимосвязь биологического эффекта на более низком уровне (уровн клетки) с соответствующим физическим параметром радиационного воз действия.

В нэпом исследовании под моделью радиационного воздействи подразумевается совокупность объектов (средств), производящих всспришщаших воздействие. Объектами моделирования шетупаьт био логические объекты, помещение в поле действия ионизирующего излу чедая, а субъектом - источники ионизирующего излучения. Задаче моделировздая в дашюм случае является исследование взаимодействи г, установление закономерностей взаимодействия мезду источникам иониэирувдего излучения, как субъектом, и объектами облучения, ка объектом моделирования. Причем само взаимодействие наделяется оп роделошп.чы необходимыми свойствами. С позиций общей теории моде ллровэния мы рассматриваем данное моделирование как натурное. Од

I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕЛДОСШКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

caí из основных его методов является метод подобия. Поскольку и гои острых, я при хронических радиационных воздействиях в качестве основных параметров моделей выступавт те или иные дозиметрические ieличины,подобие, к которому ш будек стремиться, следует называть д о з и ц е т t. и ч е с к и и" Необходимыми и достаточными усло-ih;mí достижения в моделях радиационного воздействия дозиметрлчес-:ого подобия является подобие абсолютных значений доз п их прост->апстзснного (по массе критических органов), в случае острых рздн-щдонних воздействий, либо вренпнкого, в случае хронических рзд;:;-рюкных воздействий, распределения..

При построении модели с^ним пз основннх вопросов,как правило, [вляется точность моделирования.

При моделировании внешних радаациенных воздействий на бнологи-еекке объекты точность моделирования имеет некий предел (порог зли.чмтости). По пасэму мнели», для данного вида моделирования еобходнмо установить два прйдэда точности: физический и биологиче-:кий (или, ыохет бить, биофизический).

Задачу надаздення фис:гческого предела точности моделирования ;римо1штельпо к моделированию радиационных воздействий на бислогн-:еские объекты ыо;.т.:о формализовать слсдувдш образом.

Пусть на замкнутом конечном интервале tyi ,уг ] задана неотри-¡гтельная непрерывная сграничегаая функция í(х).такая,что | í(x) | <«• !роие того, заданы конечное число ¿->0 и последовательность акая, что О í а <...<аи, A=(am>" .

Обозначим í*(x) = I(x) + í:, í~(x) = mx 11 (x)~<--,0). Пусть далее задана (xn)"_o - некоторая конечная . псследозатель-:ость чисел, такая, что yi = хо <xt<.,.< хы = уг. Гледем функцию

N

1*(Х) = ^ao[h(x - xn i )-h(x - xj], где ал t ^Ц,

a h(x) =

1 х » О

- функция Хевисайда.

О X < о

ТреОуе*.„я найти последсвотелыюсть ízl , где

V J п = о

íxnj : N - nain при условии Г(х) s í*(x) í r+(x).

В работе oijicaii алгоритм оптимальней аппроксимации кривой.

При практической реализации моделей радиационного воздейства характеризуемых распределениями касс критических органов по дозе иф), непременно встает вопрос о точности задания дозы в элемеш массы,элементе объема или пространственном интервале тела сблучас мого биологического объекта. По причинам методического и физике технического характера в подобных моделях речь может идти о задг нии средних значений доз на заданном пространственном интервал .(элементе массы или объема).

Излетанный выше подход позволяет оптимальным образом перейч от распределения массы критического органа по дозам к распредели нив по средним значениям доз на заданных элементах массы. А далы ухе технические возможности реализуемой модели радиационного во: действия определяют реальный интервал значений доз, по которог проводится усреднение я, в соответствии с эти», реальный шаг ра: биения массы критического органа на элементы.

Решение задачи нахождения биологического предела точности м< дедарования радиационных воздействий на биологические объекты ра< смотрено на примере оценки активности кроветворения А красно: костного мозга (КИМ) при неравномерном облучении.

При исследовании зависимости А от д (величины отклонения елг чайного значения дозы В от заданного значения 0о) показано, чч при различных вариантах распределения доз по массе ККМ и различи абсолютных значениях 0о зависимость А от д начинает проявлять! при с. > 0.2. Отсюда естественно принять, что среднеквадратичга отклонение с » 0,07. „

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНН'ИЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЯСА В РАЗЛИЧНЫХ РАДИАЦИОННЫХ СИТУАЦИЯХ.

Одним из ключешх элементов решения данной задачи является -: Сор и обоснование модели тела человека для расчетных и эксперим тальных дозиметрических исследований.

Анализ всей совокупности данных сравнения приведенных в лит ратуре" антропометрических характеристик показывает, что не мох бить создан фантом, который бы удовлетворял всем наобходимым тр Оованплм без учёта национальных, а, возможно, и региональных ос бенностей популяции. Но если невозмсапЛ достигнуть стандартизап параметров тела человька. то их унификация представляется впол

еальпой. •

Еило предложено "сконструировать" унифицированный математике-. 1«а фантой, в которой внутренние органы человека представляются ОЕокупностьо послойных сечений так ха, как в коммерческом экспе-кментальном фантоме Алдерсон-Рэндо (АР).Контуры тола человека и ¡цутренпке органы такого фантома описываются матрицей чисел в пер-юц квадранте прямоугольной системы координат для того, чтобы избегать отрицательных значений яри вводе массивов для удобства про-ргммирования.

АР фантом составлен из поперечных слоев толщиной 2,5 сы и в математической" версии представлен совокупностью 35 сечений :рис.1).

с помощью послойного анатомического атласа (БутШ^оп .1., 965) и данных по анатомической топометряи, опубликованных в США ;Казе Р.С.,1970), в фантоме- были идентифицированы располохекие я юрма внутренних орггнов, а контуры их поперечных срезов нанесены [а поверхности соответствуют®! слоев фантома (сы.ряс.а). Срезы когтей скелета, легких и некоторых полостных органов брались непо-¡редственно из фантома АР. Внешний контур каждого аз- 35 слое а представляется 19 точками с координатами X и У. Контуры протяженных >рганов в каадсы срезе фантома^ списывались аналогично о помс«5Ы> 5

. х- --X

у" 1 '- / Есжх»

I *Т\ )1

( 1]

1 / 1 /

■ГП ¡.1

ЙС.1.

1осяойнаа натемгжгческпй фантой, соотЕетстаугщяй антропометрическим дан- ■ ним коммерческого Аддер-гон-Рэндо фантома.

Рис.2. •

Пример поперчечного сг—' чегая Аддехсон-Рзвдэ фантома с нашейшшхи- Н1 него коэтурэыя снутрапг них оргшюа.

- 8 точек, полотенце H количество которых определялось размером i конфигурацией органа. Органы, имеющие малый объем, рассматривали^ как точечные. ККМ представляло. 31 точкой в скелете, положение ко торых выбиралось с учетом распределения массы ККМ (Crlsty Li.,1981 В целом информация пространственного описания тела и органов чело века потребовала введения "в память ЭВМ более 5000 значений коордп ват. *

Результатом проведенного исследования явилось создание укифи дарованного атласа топографо-анатомической структуры тела человек для дозиметрических исследования.

Для моделирования реальных радиационных ситуаций нами был предложены полуэмпирические методы расчета дозы в точке тканеэкви валентной среды при воздействии на нае рентгеновского и гамма-из лучения.

S первом из них, для вычисления относительных дез D(x,y.Z)-точчлх расчета с координатами х,у,2 а пршоугъльысн фантоме йене jib37STCH следупцая модель описания дозного поля:

Dtt.y.s) = С(х) Dr(yj Dr(z), (1

где ось х направлена вдоль оси.пучка излучения, а начало коордшк

совпадает с центром поля на поверхности фантома; 0(х) - относительное распределение поглощенных доз вдоль оса

(распределение Глубинных доз); Br(y) и Dr(z) -относительное распределение доз в плоскости nepuei дикулярной оси пучка (фронтальной плоскости).

Во втором методе общее выражение дчя распределзния доз по щ чу пучка излучения под углом О к центральной оси (см.рис.З), в т< чке на расстоянии Я от поверхности тела пациента, от точечно: источника фотонного излучения с известным угловым распределен;« доз в воздухе 1(о), может быть записано в виде:

( РИП Y и (о,х)

l)(cth)=0 ■d<0,h)«/(0)«B(©,h)|---— —- (2)

I РИП+ h ) >k

л

в кэтооом: S - доза на глубине максимума понизашм в тканэоквиь; j «

лезтаом материале на расстоянии РИП +hmax; Ш1о - расстояние "и точютс-поверхаоетъ" от источника до ноЬсрхности тела с этом уг падения луча о; d(e,h) - функция оспаблвная дозы в узком пучке

ш

поверхность

?/пелв

Рис.3.Геометрическая интерпретация метода расчета распределения доз по лучу пучка излучения . под некоторый углом в к центральной оси. Ь -расстояние от поверхно- • сти тела пациента до . точки рзсчета доза.

Рис.4.Геометрическая интерпретация нахождения точки пересечения . прияной Ь с поверхностью органа.

источника с згвестным спектром фотонов (под углом ©) в тканях патента; В(э,Ь)- дозошй фактор^накопления в точке й на луче &, учнтывзщий вклад в дозу рассеянного излучения от всех точек тела;

коэффициент преобразования энергия (усредненный по спектру фотонов) в мышечной ткани; ра(о,й) - коэффициент преобразования рзерпи в ткани тела (п зависимости от ва типа) на глубине II по лучу е. .

На основе этих методов расчета доз в точке среда били разра-'йот£еы метода расчета срэдпях значений доз в органах и тканях чз-лгвекз. ■'■II

й- I

В первом из них суть алгоритма расчета дозы а органах состой в теп, что с определенный шзгом, обеспечивающим равномерность дискретных значения дозы, 'задают л точки внутри фантома Т. (х,у1,г1). Через каждую заданную точку и координаты источника ?Е(х1.,ук,г!Е) записывается уравнение прямой, по которой "прослеживается" ослабление дозоьой функции (си. формулу (2)).

Органы задастся посредством одного или суммы уравнений второго порядка в той хе системе координат, что и фантом.

Пусть поверхность органа списывается выражением:

И-Г* (4-Г- ч

а линия: I, •

х = х. м

г = в* (3)

г « г, + сх

Решая систему уравнений,описыванщх линию и поверхность органа. получим (или не получим} точки пересечения прямой Ь с поверхностью органа (сл.рис.4).

Ксли все точки равномерно распределены в тела пациента, то

средняя мощность доза в органе равна: й=1/к) В., гдо к - числ«

А 1

равномерно распределенных точек, попавших в орган.

В другом методе данное тело мы представляем совокупностью па-раляалыих сечений в плоскости х, у декартовой системы координат,! их суммирование осуществляется по оси ъ. Каждое сочение тела 1 плоскости х. у описывается 1 точками, илевдими коордипьты х:, у. Таким образом, лгйое сечение тела описывается с падодьг двух одно мерных матриц А^'г / я В./у /. Количество элементов матриц отмани-чивается допустимой погрешностью описания контура сечения.

Выбор системы координат для построения матриц к/хул В/у^, неепт произвольный характер. Поэтому для данного поля облучена производится преобразование элементов х^ -и уь а система координат "поля оолучелмя". ,

Совокупность матриц, описьшаюннх ллбыо гемогенше или. гетер» 1-еннио объемы внутри облучаемого тела, анаюгвчным образом так* преоораэутлея в системе координат "поле облучения".

Среднее значение дозы в органе определяется путем •ослвдоеэ тельного суммирования и усредаения значений доз по элементам оСъе

и:

из слоя, з ззтен по слоям.

Разработанные метода бяля реализованы в- виде программ для УШ.

При комплексном использовании -численных, полу эмпирических и экспериментальных методоз проведена дозиметрическая оценка основных рентгенодиэгностических процедур н вардантсз тотального и субтотального облучения в' лучевой терапии, что позволило провести ш-роксмасятэбЕые испытания разработанных методов определения доз при моделировании различных радиационных ситуаций.

з. гэдглировднж острых радиационных воздействий на

ЧЕЛОВЕКА В РШОБШЮГИЧЕСКИХ ЭКСШР5ШНТЛХ.

В случае обалх неравномерных радиационных воздейс-жЯ (ОНРВ) критерием дозиметрического подобия модели и,моделируемой еитуацгш будем считать равенство распределений касс критических органов по дозам у человека пт(В) и животного иа(0): гап(Б)-гааО).

Если предполагать,что это равенство подразумевает эквивалентность распределения доз по телу животного и человека а ккм жиз>уг-ного и человека при заданной позиции облучения челсЕ&ка и жиьотпс-го (рис.5),то, б силу различий'в ю. топографо-анатомическсй структуре, может быть нарушено соотношение поглощенных доз в ККМ н кишечнике у человека и животного. Это, в езов очерэдь, может привести к значимым различиям в биологических. реакциях и,следовательно, к ошибке в интерпретации полученного результата.

Чтобы избежать указанного нарушения соотношения доз, нами бал .предложен следупций методический прием.

В силу слабого влияния- (либо полного отсутствия) миграции стволовых клеток,выполнение эт^го равенства всзмсжпо при рззличннх соотношениях распределений поглощенных доз по телу к КЮ4 человек и животного Бг(2) и 0.(2) (а - продольная ось тела челозека ила гизотното). Поэтому мы допустим определенный произвол в выборе • распределения ¡>.(2).

РлзсЛьем дпиау тела человека и животного 2 на.равные знтервя-лк ¿2. Цри этом для сопоставимости распределений доз в различных масотабах пространства (дязны тела животного и длшы тела челопе-г.з) подразумеваем, что где I. - общай легка тела вял ерггнэ

чэлсвеич или ¡ешегпего.й е - тгктт^чл поордннгта точкк тела ш органа по продольной оси тела.

Рао.5.

а) Графическое воспроизведение скелета крысы с ре.тгтеногрчуун в задан- / . ной позиции облучения.

О /О 20 ЗО 4О ЗО бо 7О !0 30 г?'

С) Распределение ККМ в

тчле человек в полохишш стол (сплошная линия) и в теле красы в позиции облучения ;пунктирнал линия). Но оси абсцисс - длина тела (органа), человека или животного» со .оси ординат - доля иассы в ъ от сбпей иассы ККМ.

Аоля массы

о /о го зо 4о л» бо го зо эо. г/л

с) ¿сзнос раецр&делешее КИМ по продольной оси тела человека (еллеюная ли-тал) и гриси (пунктирная линия)..

Аоза

%

*Т1

*0 »

го

Нц

1

I 1

Цг'Л

п и

Г-

п

1 и I

I V

а /о го зо *о 5о ьо ?а ¿о эо и,

ш

Полагаем, что на интервале д&, соответствущеы расположении в. теле животного тонкой кепки и части ККМ дт°, значение 1)о (лг) всегда' должно быть равзыи - значению дозы в тонкей кеткс человека

на интервале его тела да. Далее полагаем, что В^п(Д2-)=В*г'(а2) во всех моделируешх ситуациях.

Введем обозначения: А = Пъ,л(2,л. 2)-В"1 (2.л г), где д. г =

а щ'а4 т ' \п

2г-21 - интервал длины тела от .значения 2Х до значения гх, где-расположена и тонкая киска, и часть ККМ дт°.

Если А > О,то "избыток" дозы на данном, участке ККМ исжет Сыть "размазан" по остальной его части» Если же А < 0,то "недостаток" дозы ККМ на зтоы участке может быть "скомпенсирован" на остальной его части.

Тогда Быражение для вычисления Ва(г,Д2) имеет следувидай вид:

В, (5,Л2)=

Гдга (г.дг) / дш (г.дг) 1 дя (2,де

)

при А>0 й1 > 2> 2,

[дт (г.дг)- / д® (г,дг) ' ЦД / Г " цт

-А-

дш (г.дг)

Ц - га*

а а

(9)

. при . А«.о ; г4 > г > г,

В (г,да)

при

2 5 г.

И и и - обете пассы ККМ челейека и животного соответственно.

т а

Тзкиы обрззоа, ыозет быть сформулирован зквидозкмйтрическнй принцип моделирования в радиобиологических эксперимент»! ОНРВ:"Распределение масс красного костного.ыозга и кшгочника по дозам г хя-вотного должны быть эквивалентны этни распределениям у чедозекзг.

При таком подходе в построении модели радиационного воздействия потно па только габко изменять распределение поглошепных доз по ЮТ!, но и соотношение поглощенных доз в ККМ и кигжчняхе-.

Для моделирования обзкх равномерных радиационных воздействий (как частного случая 0НГВ)Еаун бчл предпохен ротационььй иотсд облучения со специальным формированием радиационного поля, который

позволяет получить.равномерное облучение с коэффициентом неравномерности, практически независящим от размера животного. Равномерное облучение макет быть получ\-.,о на источниках рентгеновского излучения с граничной энергией Ibû-200 кзВ и гамаа-излучешя ("°Со и "7Са). Метод формирования дозного поля основзн на функциональной зависимости распределения поглощенной дозы по радиусу вращаицегося цилиндра от углового распределения первичного излучения в плоское--•ти, перпендикулярной оса вращения цилиндра по пол» облучения.

При облучении тела вращения пучками излучения, направленными перпендикулярно к его (тела) цилиндрической поверхности,обычно используется поле облучения с равномерно распределенной интенсивностью излучения в пределах диаметра этого цилиндра Логда нри использовании одного облучателя распределение поглощенной дозы по радиусу сечения зазчсит от глубинного распределения статического дозного поля и диаметра цилиндра. •

При этом точка на поверхности цилиндра находится.в поле облучения в течение половины оборота, в. то время, как центр облучается постоянно, но с меньшей мощность» дозы. Е идеальной случае подбор сгстнесенич диаметра цилиндра и энергии излучения позволяет получить одинаковые дозы в центре.цилиндра и на его поверхности. Отыскание требуемого радиационного поля сводится к реаенип интегрального уравнения Фредгольма первого рода относительно функции распределения источников.Для его реления был предложен алгоритм, основанный на представлении интегра/ъного уравнения в виде системы линейных уравнений.

Предложенный ротационный метод превосходит все известные стлтаческио методы облучения как по качеству формирования дозного поля, так и по производительности эксперимента.

моделирование ОКРВ в соответствии с эквидозиметрическим подходе«, изложенным шлю, может быть осуществлено, нри билатеральном ' радпадаошюи аоздаКстиии. .

Дчя аТсй сели представляется приемлемым использование гамма-установки "ИГУР-1",позволяющей выполнять при данном вице моделирования одновременное ойзучекаа группы мелких лабораторных таветчин (иааей, гркс). В этеп устаьовкй фориирование требуемого дозкего поля ь таха лабораторного едеоткого может быть осувесншшо путем pamsssÊEEî Едогь тела штатного озакТрично с двух Cet а сторон (Оилагараяада) форьярущих фагьтроа соответствтк^еа простравстаяа-

!& - ■ -

1СЯ кон$игурзцнп.

Сложная геометрия облучения в гамма-установке "И7Р-Г, когда ;озныо поля формируются й результате суперпозиция действия четырех юточников излученпя, делает практически невозможным решение этой задачи известными методами с адекватной условиям задачи точность».

Для преодоления этих трудностей была создана программа для [ЕМ-ссшестишх компьютеров, которая позволяет, путем диалоговой фоцэдуры эвристического поиска наилучшей комбинации переменных, яфеделить оптимальную форму фильтра, обеспечивающую наилучшее фпблитеняэ рассчитанного дозного распределения к заданному.

На ряс.6 представлена графическая- копия экрана дисплея эвм при роботе программного блока "Фильтр". Экран функционально геделеп на 3 части. Левая часть экрана представляет собой исгптабную (1:Э) копию облучательной камеры установки "ИГУР-Т". Грестиками обозначено расположение источников излучения. Две зертикальныэ линии в середине левой верхней части экрана обоз-ючаит'Осковые контуры контейнера с животным; темнае многоугольное!, примыкакшо к контурам контейнера с жив отними, обозначают герестраиваемый фильтр, изменяющий дозное распределение вдоль зредольной оси животного.. Левая нижняя часть экрана сто-

ЪЖ.Ь.

Гргфггссяс® нзобрякша эгрзпз дясплая.

{ > 1; -> БШСО -Р11.ТЕП Р2-1гол 1 Р3-1еас1 | Р4-сЬоо«а РЯ-рго«* Пе Рб-иПЪе

м _ —• —ы

браяэет информацию о дозных распредзлениях. Так гистограмма представляет собой дозное распределение, рассчитанное на основе информация, полученной из программных блоков "Фантом" и "Животное". Гистограмма - ато дозное распределение, пря котором достигается дозиметрическое подобие условий облучения человека и ш-вотного. Короткими горизонтальными линиями обозначается уровень дезы вдоль продольной оси животного, который имеет место при за-дзнном фильтре (см.левую верхнею треть экрана). Правая часть экрана хранит информацию о назначении функциональных клавиш клавиатуры ЭВМ, соззолявдкх работать с званом в диалоговом рехыге.

Продольная ось контейнерз условно разбита на 50 отрезков (позиций), что в оригинале соответствует шагу в I см.При расчете дозы программа "рисует" условные линии,соединяддиэ заданный отрезок оси с источниками излучения (крестиками).Далее программа просматривает эти линии и подсчитывает. количество точек, встречающихся на пути просмотра.Каадая точка соответствует определенное длине,пройденной лучом излучения в материале фильтра.Зётем производится расчет доен О на заданном отрезке по исходной дозе Во при использовании инженерной формулы:1ЬВоь"^/, гда и - линайшй коэффициент.ослабления излучения источника 137 Св материалом фильтра толщиной ¿.Причем,под р подразумевается коэффициент ослабления, учитывающий условия рассеяния (т.е. измеренный с соблюдением геометрии установка).

Информация об этой дозе отображается в виде короткой горизонтальной линии в левой нюней части экрана под ссотьетствущей позицией продольной оси контейнера. Такая процедура распета осуществляется для каждой из 50 позиций.

Таким образом, при работе блока "Фильтр", пользователь кояет подобрать такую форму фильтра, при которой совпадение гистограшщ требуемого дозвого распределения в линий реального дозного распре-да, ения будет оптимальным.

Креме >того, в программе "проигрывается" распределение КОД в зависимости от позиции животного во время облучэния. Это позволяет решать еще одну задачу на управление радиационным фактором: определять оптимзльау«/ позицию животного во время облучения.

Моделирование ОНРЧ может быть осуществлено и па встречных пучках рентгеновского излучения при билатеральном облучекм животных. Правда, в этой случае в форкулу для определения (г.ля) должен бить введен корректирундлй фактор учета зависим оста до?ы на

ККЫ от структуры костных полостей и энергии излучения.

Принцип моделирования парциальных радиационных воздействий (ПРВ) состоит в том,чтобы осуществить избирательное облучение участков тела животного адекватно радиационным ситуациям для человека.

Основная трудность построения моделей ПРВ на мелких лабораторных животных состоит в той, что размеры дозных полей соизмеримы с размерами органов животных,а условия рассеяния излучения на объектах, так сильно различающихся по габаритам (человек и грызуны), не сопоставимы. Поэтому для объективного сравнения результатов радиобиологических экспериментов, полученных в различных вариантах ПРВ, необходима стандартизация формирования дозных полей.

Для резения этого вопроса нами был предложен универсальный составной свинцовый экран. Конструкция экрана и примеры формирования с его помощью дозных полей показаны на рис.7. Экран состоит из четырех отдельных многогранников, которые, будучи сложены вместе в определенной последовательности, образуют прямую призму.

Экран позволяет для любого стандартного источника рентгеновского или гамма-излучения быстро сформировать требуемые поля облучения, изиенящиеся по количеству, размеру, форме и с максимально возможным градиенте«! дота на границе экрана.

Для экспериментальных дозиметрических исследований при ПРВ и СНРВ нами разработан способ изготовления фантомов лабораторных животных, индивидуавизированных по полу, возрасту,патологическим особенностям и позиции облучения. _

276

\ ; :ч

Ь—а-\ ) ; —И—ч-.1 1

7-2 ' УОО

у " 1— ' 1 /

n 1 \

Г5

¿а

гоо

Рас.7. а). Конструкция составного свинцового экрана.

б). Примеры формирования . дозных полов с пощади» составного, свинцового экрана.

■■.' гз

Проведенная дозиметрическая разработка стаддартизаровапшк методики моделирования- ЛРЗ была положена в основу программы дум ПЭШ но выбору . параметров модели ПРВ. Пример выходной информации программы иллюстрирует рис.8. '

При работе с этой программой в диалоговом режиме можно найта такую конфигурации дозного поля,что модель ПРВ будет наилучший образом соответствовать заданной реальной радиационное ситуации.

Рис.8. Пример выходной информации с программ для ПЭВМ по

шбору параметров модели ПРВ.

1Р1):смещать I экран (ргевв £яс ^ ехгЬ);Г<-1: 1 шаг налево; (Нош1:10 шагов нэдаво;1->л1 шаг направо; 1Еш13:10 тагов направо

Таблица результатов

сердце легкие печень селез. кишеч. скелет

2стк.йоля. 100.00 100.00 100.00 100.00 46.33 44.76

^пол.тена 0.00 0.00 о.со 0.00 9.88 9.08

< теш о.оо 0.00 0.00 0.00 43.74 46.17

сотк.поля 100.00 100.00 100.00 100.00 86.68 86.73

этези 0.00 0.00 0.00 0.00 5.23 9.79

0 96.96 96.95 96.95 95.95 51.88 50.30

орган

^.пол.'^ол.тен.^теш " органов.

2отх.пол.-?пол.теЕ.Ленк ' в 5 от *03а в °РГ8аа2' , ^отзгана " в а от »доза на поверззости животного.

4. НОД2ЛКРОБД1ШВ ХРОПИЧШОЕ рдшдконньа воздыкжш (ХРВ) НА ЧЕЛОВЕКА В РАДЙОБИаЛОГИЧЕСКСИ ЭКСПЕРИМЕНТЕ.

в соОТВеТСТВЕП С принципом дозямэтричеезого ПОЛОбКЯ при м-од( лировхвпк хронических радиациенных воздействий необходимо стр< миться к достижению равенства эффективных доз для человека в мод<

лируемой радиационной ситуации ж лабораторного шгоотного'в моделирующей ее радиобиологическом эксперименте.

3 случае облучения с постоянной мощностью дозы из равенства соответствуггзих эффективных доз не представляет большого труда найти необходимые параметры облучения животных в эксперименте с учетом, естественно, нмепцахся различай в соотношениях доз в воздухе и ШШ человека и животного. В случав облучения с изменявшейся мощность» дозы построение модели значительно усложняется.

В качестве рабочей нами била принята модель эффективной дозы, учитиваюпая медленную и Сыструл компоненты восстановления, а также изменение скорости зосстановительпых процессов пропорционально истощению компенсаторно-восстановительного потенциала организма (Григорьев В.Г. и др.,1285).

Зсли принять допущение о прямой пропорциональности скорости истощения компенсаторного резерва организма . вследствие облучения от мощности дозы, а процессами старения по сравнению с действием радиация пренебречь, то степень снижения.вссстановзйельных способностей организма в зависимости от поглощенной дезы ысает быть представлена уравнением: I) = а ехр(-О.ОЭП), где. В - поглощенная доза в Гр.

Разбив весь промежуток времени облучения на интервалы д- так, что в пределах каждого иг них параметр д и значение мощности дозы у. могут быть приняты постоянными» получаем рекуррентное выражение для последовательного расчета в любой момент времзни (Григорьев ЮЛ', п др.,1986): -

> ' рэф<\* * пря г « т

1-«П>{-ЛДт)

взф(г^ * Пэ91г1.^ар{^Аг)Л(г)г1-прт 1>т..

' = п^етр (-0,090(Т. )} (5)

где К 1г)-коэффициент, спределящий зависимость поражения от мощности дозц г.

Поскольку медленная компонента восстановительных а компенсаторных процессов на уровне организма включается через некоторое время т после качала облучения и связана с реализацией обратной связи в организме, в начальный период при адекватность дли*-

тельпоста облучения челозека а животного должна регулироваться уб-

дошел достижения одинаковых эффективнах доз к ыоиенту времени т. Задержка г для мелких лабораторных животных составляет 3-5 суток, & для крупных цлекопитавдих Солее 6-10 суток (Григорьев Ю.Г.и др., 1986), т.е. более, чей в 2 раза. -Следовательно, из первого уравнения сисгеиы (5) мы кожей сформировать условие, обеспечивающее реализацию в эксперименте принципа дозиметрического подобия:

и&Ч^ч = к(гх)гж*т* (б)

Отсюда ьри известных для человека гч и ьтч, и приняв дтч/дт1= = 2, получим для З.-го интервала облучения: .

К(г„) Дт .

АД X /Т \

Дт я ^ ■

Пересчет г идг в> и дт осуществляется по фс-рыулан (7) дс момента времени г = $г. .

В случае I > т адекватность длительности облучения достигается за счет равенства безразмерного показателя степени

Из условия равенства эффективных доз второе уравнение системы (5) дает:

или отсада:

»-ж ^ЧК^Т^-Ч^ «*>

Таким образок, при X > г система моделирупдах уравнений для 1-го интервала облучения затвается в . виде:

Р» Сщ0'"

гх я '»-".я

Дтж "ч = г-1- Дт. ''ж 'г*

ач = ¿/Чг.

рж - 2

Ат

Чп

Дт

Ел

(10)

= /7оЧехр {-0,09 эч> /?1,=л<.жехр{-0,091)ж)

Припер расчета эквивалентных условна облучения человека и крысы, проведенного с использованием данной концепции эффективной дозы (ряс.9), показывает, что,за счет различия в скоростях восстановления организмов животного и человека, ХРВ на человека с равномерно •

спадавдей мощностью дозы моделируется ХРВ на крас с мощностью дозы, которая уменьшается со временем неравномерно. В противнем случае с некоторого момента времени будет наблюдаться все увеличивающееся рассогласование в ожидаемых биологических реакциях.

0.2

о.з

о./

челоЗек

Рис.9. Пример расчета эквивалентных услоааЗ облучения человека, и животного.

/ЪО.ЗОО. 5СО. ?00. ЭОО.. -£г ьхтс

Для осуществления моделирования ХРВ наш была разработаны 2 облучательвдо установки: одна-с одним источником излучения, другоа - с двумя источниками излучения. Второй вариант установки (рис,10) обладает значительно большими технологическими возможностями. За счет установки на торцевой части ее облучателей перестраиваемых . выравнивапцих фяльтров (рис.11) достигается не только разномерное облучение достаточно большого пространства, но и возможность гибкого изменения мощности дозы, что чрезвычайно важно при моделировании ХРВ с изменяющейся во времени мощностью доза.

Все элемента конструкции выравнивавшего Дяльтра выполняются. из материалов с одинаковыми характеристиками взаимодействия с гэ-лученизм. Пилтар икает внутренний диаметр, равный наружному диаметру наконечника и длину, превосходящую максимальную длину вкладыша, но меньшую длины наконечника. Все кольца имеют внутренний диаметр, равный наружному диаметру цилиндра и одинаковую толкану

г да Б - допустимое значен-,.? отноявния максимальной дозы к

Рве.10. обзий вяд размещения установки для хронического. облучения. Х-радаедионше гояоеки;

2-каыера облучения;

3-электротельферы;

4-направляющие;

5-злектропривода.

F8c.II, Конструкций перестраиваемого Емрззнгщзп^его фильтра.

1-дсиша тонкостенный пнливдр;

2-сменная пробка;

3-кольца;

4-смеяный вкладыи;

5-отрвжагель;

6-источник.

минимальной е пределах дозного поля. Наруишй диаметр I) п-го кольца определяется по формуле:

при г ^ г

Г> 1 Г> Г

= - . . ' (11) \2у ■ при > ъг

гдэ - расстояние о? источника излучения до п-го кольца по оси ннлшдра.

Р

К в —■■ ■ 111--2-.

Ро - косность дозы в центре зона облучения при отсутствии фильтра, Рг - требуемая иоашостъдозы в зоне облучения,' а у является .реше-

гч

шеи уравнения:

Р,(22 у2) - Р з2 охр(-»/г* + у1® О.

Т г» О Л * Л

Для расширения диапазопа варьирования мощности дозы может быть использован дополнительная экран.устанавлнваемый перед фильтрои. В этом случае функции ослабления излучения,в основном, будут передаваться. экрану, а фильтр будет работать на 'выравнивание" дозного поля. При этом варианта Армирования дозного поля:

С ^ Р I1 ^э \

\ = —, —гтт^х - "э -г / •

»/7Щ I рт[<44-) | 1т,].

а у является решением уравнения *

где сЦ - толщина экрана,а и0 - линейный коэффициент ослабления излучения материалом экрана.

Дозные поля, сформированные с помощью описанных выла выравнивающих фильтров, были исследованы экспериментально. Эксперименты подтвердили возможность достижения требуемых характеристик дозного поля.

Для выбора параметров моделей ХРВ наш были разработана программы для 1ВН-совместимих компьютеров.

Показано влияние моделей внешних радиационных воздействий на характер радиобиологических эффектов.

Выполненное исследование позволяет предлозетть общ.'в технологическую схему моделирования радиационных воздействий в радиобиологических экспериментах (рис.12).. .

г ,5"

вывода

1. Разработанные на основе системного подхода к анализу механизмов действия радиации на биологические объекты обще принципы моделирования внешних радиационные воздействий на человека в радиобиологических экспериментах на млекопитакзах интерпретированы как эквндозкметрические.

1.1. Обоснован выбор дозиметрических критериев для характеристики медалей острых и хронических радиацкекких воздействий

1.2. Обоснован принцип "дозиметрического подобия" моделей радиационного воздействия на биологические объекты.

1.3. Сфоргшрован общий подход в оценке точности моделирования внешних радиационных воздействий на биологачеекке объекты.

2. Разработанная методология модемфования Епешних радиацдон-них воздействий кг. человека в радиобиологических экспериментах, тем-гческае и технологические средства ее реализации обеспечивают гибкой упрагленке параметрами радиационного воздействия на ылеко-питанцих.

• • 3. Проведешшй анализ различных антропоморфгпдх моделей показал, что в настояцое время, по-видимому, невозможна выработка стандарта на модель тела человека. Однако, мокет <5ыть достигнута унификация модели, тела человека для расчетных и экспер'.шенталь'щх дозиметрических исследований, что демонстрируется созданием унифицированной математической послойной модели тела человека с топо-граСо-анатомнческой структурой и соответствующего ей топогргфо-анзтоодгсеского атласа для экспериментального послойного фантома. .

4. Разработанные и реализованные в виде программ для ЗВЫ методы определзшш средних значений доз в органах и тканях человека в совокупности обеспечивают моделирование подавляющего большинства практичс-сш встрочакцкхся ситуаций внешних, радиационных воздействий. Широкбмасштабная дозиметрическая оценка различных ситуаций внешних радиационных воздействий представлена в впервые, изданном в СССР справочнике "Эквивалентные дозы в органах и тканях человека при рентгенологических исследованиях".

5, Создан пакет накладных программ для ПЭЕМ, реализующий решило задач выбора для радиобиологических экспериментов параметров моделей общих равно:1ер:ых и неравномерных, парциальных и хроничео-

Выбор иодели объекта моделирования (человека ).

Выбор Выбор -у- ---------- Задание

дозиме т риче ского субъекта позиции

критерия для ха- моделирования животного

рактеристики ра- (облучателей) (нтотпых)

даациетшого порз- и исследова- в иодели

жения или радиа- ние их рэдиа-цаокно-физи- радиаци-

ционных реакций онного

организма. ческих характеристик. воздействия.

Задание геометрических и радиацисино-физических характеристик модели радиационного воздействия на человека.

Моделирование распределения доз в теле человека в заданной радиационной ситуации.

____Л.

Задаче параметров иодели радиационного воздействия в радаобнологи-экспериментах.

Задание папайе тров устройств для формирования дозных полей при моделирования радиационных воздействий в радиобиологических экспериментах.

Тотгеметриче-ские исследования тела животного в позиции радиационного

воздействия.;

Исследование в эксперименте параметров устройств для формирования дозных полей.

Корректировка параметров устройств для формирования дознах полей.

Осуществление радиационного воздействия в радиобиологическом эксперименте .

Рис.12. Технологическая схема ыодалирсеания внешних радиационных воздействий в радиобиологической эксперименте. • 7

khz радиационных воздействий. Кроме того, пакет программ позволяет проводить сравнительный дозиметрический анализ различных радиобиологических экспериментов.

6. Разработанный универсальный облучательный комплекс, оснащенный оборудованием и технологиями реалистического моделирования внешних радиационных воздействий, внедрен в практику, что позволило значительно расширить возможности экспериментальных радиобиологических исследований и базирующихся на них выводов для практики.

7. В результате проведенных исследований открылись возможности для стандартизации в радиобиологических экспериментах внешних радиационных, воздействий, что позволяет улучшить сопоставимость их результатов.

8. Разработка, исследование и внедрение методов моделирования внешних радиационных воздействий,позволяют перевести дозиметрическое планирование рэдиобиологическ; i экспериментов на более высокий качественный уровень: осуществлен переход от преимущественно иггу-

' ктивно-эшшрического к научно-обоснованному, концептуальному планированию.

Список работ, опубликованных по теме диссертации. .

1. Ермаков И.А., Ыасарсний Л.И., Червяков А.Н., Вишняков Ю.С., Кластоиа О.В.Общее облучение крупных биологических объектов с применением ротации а специального формирования радиационного поля.//Радиобиология, т Л 7 ,J£2, 1977, с.302-305i

2. Ермаков И.А., Масарский Л.К..Червяков А.М.Дозиметрическое обеспечение радиобиологических экспериментов.//в кн.: "Актуальные вопросы клинической и экспериментальной рентгенологии и радиологи!", Л., "Медицина", 1977, с.30-31.

3. Ермаков И.А., Ыасарский Л.И..Салтыкова Л.Ы. Расчет средних костномозговых доз с учетом реального спектра рентгеновского из-лучещя.//Ь!ед. радиология, 1978, ИО,, с.41-45.

4. Ермаков П.А., Мгсарский Л.И.. Синицын Р.В..Червяков A.M. Дозиметрическое обеспечение радиобиологических экспериментов.//Ме-тод.рекомендации, л., ЦНИРРК ЫЗ СССР, 1979, 25с.

5. Ермаков И.А., Ыарарский Л.И..Салтыкова,Л.М..Червяков А.И.Опре-

Дг

деление с помощью ОШ Дозовых нагрузок на критические органа пациентов при рентгено-радиологнческих процедурах.//Тез.докла-дов 7-го Всесоюзного симпозиума "Вопроса клинической дозиметрии", Л., ЦНИРРИ ЫЗ СССР. 1982, с.46-47.

6. Никитин В.В..Голиков В.Ю., Масарский Л.П., Ермаков И.А.Определение эффективных эквивалента« доз у пациентов при проведении обзорной рентгенографии грудной 1Ш)?:«!.//В кн.:"Люминесцентная дозиметрия в медицин?", Pirr.i, isai, с.;>2-6Э. •

7. Ермаков И.А.,Мзсарсга<а Л.И..Салтыкова Л.?,!., Червяков A.M., Никитин В.В. Прогромна расчета дозовнх нагрузок на пациента при рентгенологическом иоследованзга ( описание программы ). ОФАП, ВНКШ1, LI., Я Гос.регистрации П008107, 12.12.84.

8. Golltov V., Nliatin 7., liasarsky L., Saltukova L. The topographical and anatomical unification o* nan phontcra for computer calculation and doslmetrlcal experiments.//Proceeding of Conference on Biomedical Physics and Engineering 7»lih International Participation, Sofia, 1984, p.71.

3. Ермаков И.А., Масарский Л.Я..Салтыкова Л.М., Червяков А.И.,Никитин В.В.Вычислительные методы определения среднетканевых доз у патентов при рентгенологических исследованиях.//'Мэд.радао-логия,I985,£9,с.50-56.

10. Никитин В.В.. Масарский Л.И., Штойер И., Нэсслер И. Влияние трансформации спектра рентгеновского излучения на костномозговую дозу,//Мед; радиология, 1985, ЯП, с.58-63.

И. Никитин В.В., Ермаков И.Л., Масарский Л.И. и др. Облучение населения СССР за счет рентггнодиагностических процедур в 19701980 Г.Г..//НКРЗ, М., Госатомиздат, ЦНИИатоминформ, 1986,26 с.

12. Никитин В.В., Ермаков И.А., Масарский Л.И. и др.,Метод определения средоеткаиевих доз при рентгенологических цзоцедурэх и' его npicienemce а практике радиационной защити пациентов.// SAAS-341, 1986, ГДР. с.36-47.

J.3. Rannlkko S.,Servoma A., ErmaKov I.,MasarsWJ L..Saltykova L., Rasumnaya M.,Nlkitln V. Calculation of the estimated collective effective doce equivalent (St) due to X-ray examenatlona estimate of the SE In Finland.//Health Phys.,1987,vol.53, Я 1, p.p.31-36.

14. Ермаков И.А., Ыасарский Л.И., Никитин В.В., Ссрвоыаа А.,Салтыкова Л.М. "Реалистический" математический фантой человека./'/ В кн."Актуальные вопросы медицинской радиационной физики", Л., ГВДУВ. 1987, с.43-55.

'15. Филатова A.(i., Масарский Л.К., Громаковг К.С. Дозиметрическое обоснование стыковки крупных полей сложной конфигурации пр тотальном облучении лимфатических коллекторов.//Мед.радиологи 1987, JÉ5, С.24-27.

16. Шутко А.Н., Шаталина Н.Н, Ыасарский Л.И. Экран из свинца дт формирования полей облучения участков тела лабораторных животных. //Авторское свидетельство на изобретение .£1362336, 1937.

17. Масарскнй Л.И., Ильин Л.А.. Мышков А.И. Сблучательная уставов ка.//Авторское свидетельство на изобретение JS 1365874, 1987

18. Шутко А.Н., Шаталина Н.Н, Ыасарский Л.И. Универсальный свинцо вый экран.//Тез.доклада Всесг. /зной онференции "Проблемы произ ьодства к применения изотопов к источников ядерного излучени в народном хозяйстве, Ленинград, 28-30 ноября, 1989"., М. ЩШИатоыинформ, 1983, с. 173.

19. Масарский Л.И. Зхввдозиштрические принципы планирования ра диобиологаческих экспериментов.//В кн."Актуальные вопросы ькс перкмектальпой и клинической рентгенорадиологии", Л..ЦНИРРИ К СССР, 1988, С.266-267.

20. Масарский Л.И. Голиков В.Ю.Способ моделирования реакций оргг низма на неравномерное радиационное воздействие.//Авторск<

свидетельство на изобретение * I5582I8, 198Э.

21. Масарский Л.И., Ердаков В.Б..Пахомова Л.П.Поля первичного raj на и гамма-нейтронного излучений специализированных установ< для радиобиологических экспериментов.// Тез.доклада V-K Bceci юзной конференции по зените от ионизирующих излучений ядери технических установок. ИФВЭ ГКЛЭ СССР, 1539, с.148.

22. Ставидаий Р.В., Ермаков И.А..Лебедев Л.А..Масарский Л.И. и д Эквивалентные дозы в органах и тканях человека при рентгенол гичеатх исследованиях. Справочник.//М.,Энергоатомиздат., 198 Ï76 с.

23. Serwomaa A., Rarnlko s..Nikitln V., Gollkov V..Enaakov I., ti sarsky L. .Saltukova L. A topographicaly and anatomlcaly mill ed phantom model lor organ dose determination In radlatl hygiene.//STUK-A87, Helsinki,1989.

J 0 ' '

М. масарский Л.И.К вопросу о выборе физико-технических-Характеристик модели радиационного воздействия в радиобиологическом эк. спериыенте.//Мед.радиология, 1930, J4I0, с.10.

25. Масарский Л.й.,Клькн Л.А., {¿ышков А.И. Многоцелевой нейтронный облучатель для медико-биологических исследовас;й.//Сб."Техни-ческийярогресс в атомной промышленности", серил "Изотопы в СССР", вып.76, 1991, с.52-58.

>6. Ягунов A.C., Волчков В.А..Масарский Л.И. и др.Изменение состояния кроветворной скстеми у крыс в отдаленные сроки после острого и хронического облучения.//Тез.доклада 1-го Bsscorono-го симпозиума "Молакулярно-клеточные механизмы хронического (внеанего и внутреннего) действия иссизирукдего излучения на биологические системы (30 декабря 1390,Яувзто)",Пущжо, ИБФ АН СССР,1990, с.142.

27. Изсарский Л.И., Пахомова Л.П. Способ*'изготовления скульптурного фантома лабораторного животного.// Авторское свидетельство на изобретете Л 1697724.-1991.

28. Масарский Л.И., Пахомоза Л.П., Кастро П.-М..Ватпицккй С.М. Дозиметрическое планирование парциальных радиационных воздействий в радиобиологических экспериментах.//Мед.радиология, 1991, .■SI0, с.44-47.

29. Масарский Л.И..Лабрздор Там Г. Программа дозиметрического планирования неравномерных радиационных воздействий в радиобиологических экспериментах. //Сб „научных трудов "Вопросы экспериментальной и клинической реитгенорадаологии", ЩШРРИ МЭ СССР,Л., X99I.-с.175-186.

30. Солнышко С.Г., Корытова Л.И., Масарский Л.И., Перелетов О.Н. Дозиметрическая оценка технологической схемы субтотального облучения Сольных лимфомами.//Тезисы докл.Всесоюзной ",онф. "Стандартизация методов лучевой терапии",Л..ЦНИРРИ.-1991.-е.25-26.

31. Масарский Л.И., Гут Р.Э., Романовский В.М., Ягунов A.C., Стан-хсвская Т.Н. Моделирование в радиобиологических экспериментах хронического облучения с измешшцейСя во врзг:ени мощюсть» дозы. //Тезисы докл. Всесоюзной конф.(30 октября-Iноября 1991 г.) "Радиобиологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС, Минск,ии-т радиобиологии АН Беларуси. -1991. -с. 84-85.