Способ облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов

 

Изобретение относится к области медицины и рентгенотехники, а именно к способам облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов, ионизирующим излучением. Возможно использовать заявляемый способ в онкологии, гематологии, а также для облучения донорской крови и ее компонентов в центрах трансплантации костного мозга. Сущность изобретения заключается в том, что биологические объекты, в частности кровь и ее компоненты, облучаются импульсным рентгеновским излучением, при этом поглощенная в воздухе доза вблизи выходного окна облучателя составляет 1 - 5 Гр за импульс. Облучение донорской крови и ее компонентов решает задачу подавления лимфоидных клеток и снижения риска иммунизации организма реципиента, предотвращения вторичной болезни "трансплантант против хозяина".

Изобретение относится к области медицины и рентгенотехники, а именно к способам облучения ионизирующим излучением биологических объектов, в частности крови и ее компонентов. Облучение донорской крови и ее компонентов ионизирующим излучением решает задачу подавления функциональной активности лимфоидных клеток и предотвращения вторичной болезни (болезни "трансплантант против хозяина"). Необходимая для этого поглощенная доза 12 20 Гр.

Известен способ облучения крови и кровезаменителей [авт. св. СССР N 322902, МКИ A 61 L 2/08, 1977] Способ состоит в том, что кровь и кровезаменители прогревают в течение 30 мин до 53^oC и одновременно облучают дозой 0,5 Мрад, достигая при этом стерильности крови без изменения ее свойств. Недостаток данного способа, если рассматривать его с точки зрения решаемой изобретением заявителями задачи, а именно подавления лимфоидных клеток крови и ее компонентов, заключается в том, что в нем предусмотрены дополнительная и ненужная операция (нагрев) и поглощенная доза, большая, чем в предлагаемом способе в 300 с лишним раз.

Наиболее близким в предлагаемому является способ облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов, ионизирующим излучением ("Инструкция по эксплуатации и техническое описание установки "Gammacell-1000" канадской фирмы AЕCL Industrial, N 2 M 00 1940, издание 4, 1986 г).

Способ состоит в том, что небольшие биологические образцы или пластиковые пакеты (ампулы) с кровью в специальном контейнере помещают в зону облучения вблизи источника излучения. Изотопный источник установки "Gammacell-1000" представляет собой набор (от одного до четырех в зависимости от модификации) стержней с цезием-137, заключенным в двойные капсулы из нержавеющей стали. Радионуклид находится в форме хлорида цезия.

Оператором могут быть установлены время облучения образцов и мощность дозы, которая зависит от положения контейнера с образцами относительно источника излучения. Например, для достижения поглощенной в воздухе дозы 12 - 20 Гр, необходимой для радиационной обработки донорской крови и ее компонентов с целью предотвращения вторичной болезни, экспозиция должна составлять 2 3,3 мин. Это время рассчитано для конкретной, единственной работающей в России установки "Gammacell-1000", находящейся в 6-ой клинической больнице Минздрава РФ. Активность ее цезиевого источника 648 Ku, а мощность поглощенной в воздухе дозы в центре контейнера для образцов 3,6 · 10² г/ч.

Недостатком данного способа является его экологическая опасность, принципиальная возможность радиационной аварии. Очень велика активность изотопного источника установки "Gammacell-1000": 600 2400 Ku в зависимости от модификации. Устройство, обеспечивающее данный способ, громоздко, нетранспортабельно, дорого, требует специального помещения и регулярного контроля загрязненности радионуклидов, существует проблема с захоронением отработанных изотопов.

Сущность изобретения заключается в том, что по сравнению с известным способом облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов, ионизирующим излучением, новым является то, что облучение осуществляется импульсным рентгеновским излучением с поглощенной в воздухе дозой 1 5 г за импульс в плоскости выходного окна облучателя.

Облучение донорской крови и ее компонентов ионизирующим излучением производится с целью подавления функциональной активности лимфоидных клеток и снижения риска иммунизации организма реципиента, предотвращения вторичной болезни (болезни "трансплантант против хозяина"). Облучение крови и ее компонентов может быть альтернативой применения лейкоцитарных фильтров. По рекомендации Американской Ассоциации гематологов и трансфузиологов во всех учреждениях службы крови донорская кровь должна подвергаться облучению с целью предупреждения толерантности к последующим переливаниям крови и ее компонентов. Принципиальное значение это имеет при лечении больных, перенесших трансплантацию костного мозга. В переливании облученной донорской крови нуждаются также больные, находящиеся на интенсивной химиотерапии, больные лейкозами и иммунодефицитами.

По сравнению с известными способами облучения в заявляемом способе удается в большей степени удовлетворить требованиям экологической безопасности и радиационной техники безопасности для персонала. В заявляемом способе привлекают дешевизна и отсутствие проблемы захоронения отработанных источников.

Преимущество рентгеновского излучения по сравнению с излучением радионуклидных источников в том, что оно возникает только при включении устройства, обеспечивающего заявляемый способ. С этой точки зрения оно безопаснее: есть возможность в отсутствие излучения подойти к устройству, установить облучаемый объект в нужном месте зоны облучения.

Мощная импульсная техника (генераторы импульсов высокого напряжения) позволяет реализовать за короткий промежуток времени (10^-8 - 10^-7 с) очень большую энергию. Таким образом, импульсное рентгеновское излучение обладает достаточной интенсивностью для того, чтобы за приемлемое время произвести радиационную обработку биологических объектов. В плоскости выходного окна устройства доза в воздухе 1 5 Гр за импульс. Необходимая для подавления лимфоидных клеток доза лежит в пределах 12 20 Гр. Такая доза в наших условиях достигается в пятне диаметром 12 см на расстоянии 5 см от окна за 16 мин при работе облучателя с частотой 0,5 Гц.

Предлагаемый способ позволяет изучать влияние различных режимов облучения на биологические ткани, клетки крови и костного мозга, а также на мелких лабораторных животных (инбредных мышей) с целью разработки различных видов трансплантации костного мозга в экспериментальных условиях.

Способ реализуется с помощью малогабаритного импульсного ускорителя АРСА, разработанного на предприятии-заявителе. Длительность импульса рентгеновского излучения на полувысоте 10 нс, средняя энергия в спектре 130 кэВ, доза в воздухе вблизи выходного окна 5 Гр. Ниже приведены примеры реализации заявляемого способа.

Пример 1. Облучение крови производилось в гемаконе, пластиковом пакете объемом 0,25 л. Гемакон помещался на расстоянии 5 см от окна рентгеновской трубки ускорителя АРСА в плоскости, перпендикулярной оси трубки, так, чтобы центр гемакона совпадал с этой осью. Для контроля дозы с обратной стороны гемакона укреплялись термолюминесцентные детекторы ДТГ-4. Время экспозиции около 16 мин (400 импульсов с частотой следования 0,5 Гц). Измерение доз производилось с помощью дозиметра ДТУ-01. По краям гемакона суммарная поглощенная доза не менее 12 Гр, в центре не менее 20 Гр. Следовательно, поглощенная в крови суммарная доза достаточна для предотвращения вторичной болезни [Blood, vol. 77, N 10 (May 15), 1991, p.p. 2096 2102] Уменьшить неравномерность поглощенной в крови дозы возможно, располагая гемакон по изодозной поверхности. При двухстороннем облучении гемакона с кровью (если использовать два ускорителя) для достижения необходимой дозы понадобится вдвое меньшее время.

Пример. 2. Облучение крови производилось в стандартной стеклянной емкости 0,5 л. Сосуд с кровью устанавливается на специальном столике перед окном ускорителя. Для того, чтобы все частицы крови в сосуде получили необходимую дозу (не менее 12 Гр), экспозиция должна быть осуществлена в восьми положениях выходного окна рентгеновской трубки относительно сосуда с кровью (по четыре позиции на разной высоте сосуда с двух противоположных сторон). Фантомные измерения дали величину 0,05 Гр за импульс в середине толщины сосуда. Это значит, что не более, чем за 35 минут, при работе с частотой 0,5 Гц необходимая суммарная доза будет достигнута. При использовании двух облучателей можно сократить время обработки крови до 17 мин.

Формула изобретения

Способ облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов, ионизирующим излучением, отличающийся тем, что облучение осуществляют импульсным рентгеновским излучением с дозой в воздухе 1 5 Гр за импульс в плоскости выходного окна облучателя.