Компьютерра: Компьютерра PDA 15.05.2010-21.05.2010

Опубликовано 20 мая 2010 года

Это вторая часть статьи. Первую часть читайте здесь.

Бор-нейтронозахватная терапия – это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. Физический принцип терапии "прост и элегантен": в кровь человека вводится борсодержащий раствор, после чего в раковых клетках накапливается бор, а точнее – стабильный изотоп бор-10. Затем опухоль облучают потоком эпитепловых нейтронов, ядра бора поглощают нейтроны, происходят ядерные реакции с большим энерговыделением, и больные клетки погибают.

Старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера Сергей Таскаев показал нам ускорительный источник нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии и рассказал, как он работает.

- Мы находимся в бункере, радиационно-защищенном помещении. Рядом расположена пультовая. Из пультовой осуществляется управление установкой, сюда стекается вся информация с датчиков, детекторов. В помещении, где стоит ускоритель, во время его работы находиться нельзя из-за радиации. По этой же причине помещение оснащено двойной дверью.

- Вот эта бочка – ускоритель. Внутри есть начинка – это изолятор, на который прикреплены электроды. На них подают потенциалы, которые формируют электрическое поле. Оно ускоряет инжектируемые в ускоритель отрицательные ионы водорода до 1 МэВ. В центре бочки под потенциалом 1 МВ установлена обдирочная мишень – трубка, в которую подпускают газ. Отрицательные ионы водорода, пролетая через газ внутри трубки, теряют оба электрона, становятся протонами и тем же потенциалом вновь ускоряются теперь уже до энергии 2 МэВ. Далее протоны транспортируются по тракту, квадрупольные магниты которого сделаны по технологии, которую наш институт разрабатывал для ЦЕРНа. Вот тут протонный пучок поворачивают вниз и уже перед самой нейтроногенерирующей мишенью разворачивают, сканируют по этой мишени. В результате взаимодействия протонов с литием появляются нейтроны.

- Мы пробуем реализовать новый режим формирования пучка эпитепловых нейтронов. Обычно генерируют большое количество быстрых нейтронов, которые затем с помощью системы замедлитель-отражатель-фильтр трансформируют в эпитепловые. Это обычная схема, и она точно работает, и она точно может быть сделана у нас. Но нам хочется использовать ещё один подарок природы – чрезвычайно резкий рост сечения реакции протонов по литию, приводящей к генерации нейтронов сразу же за порогом этой реакции. В этом случае припороговой генерации нейтронов поток нейтронов меньше, но они вследствие кинематической коллимации летят вперед, и их энергия совсем не намного больше требуемой. Поэтому на пути к пациенту можно поставить совсем тонкий замедлитель-фильтр и эффективно использовать для терапии сгенерированные нейтроны. Всё это означает, что значительно меньше нейтронов будет болтаться по помещению, и требования к залу могут быть существенно уменьшены, не надо делать толстые стены.

- Мы уже измеряли поток нейтронов, а сейчас подготовили времяпролётную методику для измерения их спектра, что очень важно для нас. Также изготовили фантом, имитатор головы, и будем его подставлять под мишень для измерения дозы и спектра внутри фантома. Также вот на этот деревянный поддон под мишенью мы планируем устанавливать кюветы с клеточными культурами.

- Это сконструированный фантом. Нейтрон в оргстекле ведет себя примерно так же, как в организме. Хоть мы состоим из воды, но взаимодействие нейтрона с углеродом и кислородом подобно. Для измерения спектра в фантоме мы собираемся использовать индиевые фольги. Индий-115 резонансно поглощает нейтрон с энергией 1,45 эВ и становится индием-116, причём может оказаться как в основном состоянии, так и в двух возбуждённых. Есть теоретически посчитанные вероятности нахождения индия-116 в этих состояниях. И есть приписка: экспериментальные данные столь противоречивы, что невозможно ничего сказать наверняка. Поэтому если займемся индием, то сможем внести лепту и в ядерную физику. Зачем нам это надо? Просто первое возбужденное состояние характеризуется периодом полураспада 54 минуты. Если мы измерим эту активность и будем знать вероятность, то определим плотность потока 1,45 эВ нейтронов в точке расположения индиевой фольги. А вместе с другими видами фольги (золотой, серебряной, медной и т.п.) – восстановим спектр.