Перспективы использования воксел

РАДИАЦИОННАЯ ФИЗИКА,
ТЕХНИКА И ДОЗИМЕТРИЯ
Radiation physics,
technology and dosimetry
В.Ю. Соловьев, Т.М. Хамидулин
ПЕРСПЕКТИВЫ ИспользованиЯ воксел-фантомной
технологии для аварийной дозиметрии
V.Yu. Soloviev, T.M. Khamidulin
Voxel Phantom Technology in Accidental Dosimetry: Perspectives
реферат
Цель: Анализ возможности использования вокселфантомной технологии расчетов в совокупности с комлектом
аварийных дозиметров для целей аварийной дозиметрии в полях
гамма-нейтронного излучения.
Материал и методы: Объектом исследования является
распределение объемов жизненно важных органов по дозе
(гистограммы «доза–объем») внутри воксельного фантома при
облучении в поле гамма-нейтронного излучения источника со
спектром излучения делящегося материала.
Результаты: Для типичного энергетического распределения
поля сметанного гамма-нейтронного излучения делящегося материала в результате выполненных расчетов получено семейство
распределений доз нейтронного и гамма-излучения внутри воксельного фантома при различной его ориентации по отношению
к источнику излучения (лицом, спиной, правым и левым боком)
и оценена величина дозы в точке расположения дозиметра (на
поверхности груди фантома). Расчеты проведены в приближении
точечного источника в условиях «большого реакторного зала» без
учета ограничивающих стен и потолка для положения воксельного фантома на расстоянии 2,5 м от источника. По этим результатам расчетов оценены характеристики распределения массы
основных жизненно важных органов по дозе. Показано, что наибольшее поражение красного костного мозга имеет место при
ориентации спиной к источнику излучения, а наименьшее – при
ориентации правым или левым боком при одинаковом удалении
от источника. При расположении дозиметра на груди пострадавшего медиана распределения массы костного мозга по дозе в 5 раз
меньше показаний дозиметра при ориентации фантома лицом к
источнику и, наоборот значительно больше соответствующщих
показаний дозиметра при ориентации спиной к источнику. При
осуществлении практических расчетов необходимо учитывать
все геометрические размеры реакторного зала включая элементы
физической защиты.
Заключение. В результате выполненной работы разработана
технология создания расчетно-экспериментального комплекса
аварийной дозиметрии, состоящего из комплекта дозиметров
нейтронного и гамма-излучения и расчетного модуля. Результирующая информация дает лечащим врачам полный объем данных
о распределении дозы по телу и степени тяжести радиационного
поражения жизненно важных органов пострадавшего, необходимый для принятия оптимального решения по стратегии и тактике
лечения сразу после обработки показаний индивидуального дозиметра.
abstract
Purpose: Evaluate the possibility of using voxel-phantom
technology combined with a set of dosimeters for the purposes of
gamma-neutron radiation field accidental dosimetry
Material and methods: The object of research is the vital organs
volume distribution over dose within the voxel phantom irradiated in
the field of neutron and gamma-ray source with the emission spectrum
of the fissile material.
Results: For a typical energy distribution of the field of fissile
material gamma-neutron radiation the family of neutron and gammaray dose distributions inside the voxel phantom has been obtained. The
calculations were done for four different orientations of the phantom
relative to the point-type radiation source (front, back, left and right
side), not taking into account the walls, ceiling and the floor of the hall,
and for each one the amount of dose absorbed by dosimeter (on the
surface of the chest area) was evaluated. The phantom was placed at a
distance of 2.5 meters away from the radiation source. Using this data
the characteristics of the vital organs mass distribution over the dose
were estimated. It was shown that red bone marrow is affected most
when phantom is irradiated from behind, and the least damage is caused
by radiation from the left and right sides with the same distance to the
radiation source. With the dosimeter located on the chest the bone
marrow mass over dose distribution median is 5 times smaller than
the dosimeter reading in case of frontal irradiation, and significantly
larger than the dosimeter reading in case of irradiation from behind. For
practical calculations the dimensions of the hall and all the elements of
physical shielding must be taken into account.
Conclusion: The result of the study is development of computational
and experimental complex for the emergency dosimetry, which consists
of a computational module and a set of gamma and neutron radiation
dosimeters. The resulting information gives physicians full amount of
data about vital organs radiation damage severity and dose distribution
throughout the body, necessary for choosing optimal treatment strategy
and tactics immediately after reading the dosimeter.
Ключевые слова: воксельный фантом, гамма-нейтронное излучение, доза облучения, красный костный мозг, аварийная дозиметрия
Key words: voxel phantom, gamma-neutron irradiation, dose, red
bone marrow, фссшвутефд dosimetry
Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И.Бур­
на­зяна ФМБА России, Москва. E-mail: soloviev.fmbc@gmail.com
Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of FMBA, Moscow,
Russia. E-mail: soloviev.fmbc@gmail.com
52
Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2014, Том 59, № 3