Единицы активности и энергии
По Международной системе единиц (СИ) активность нуклида в
препарате выражается числом распадов в 1 с. Единицей активности
является беккерель. Беккерель (Бк) - активность нуклида, равная
-1
одному ядерному превращению в 1 с. Размерность беккереля - с .
Для выражения активности лечебно - диагностических препаратов
используются кратные десятичные единицы мегабеккерель (МБк) и
6 9
гигабеккерель (ГБк): 1 МБк=10 Бк; 1 ГБк=10 Бк.
В течение длительного времени до введения системы СИ
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
применялась и разрешена к применению в переходный период
специальная единица активности кюри (Ки) и ее кратные и дольные
единицы. Для характеристики радиофармацевтических препаратов
наиболее употребительной дольной единицей активности является
10 -11
милликюри (мКи). 1 Ки = 3,7 х 10 Бк; 1 Бк = 2,703 х 10 Ки;
1 мКи = 37 МБк. Единицей измерения энергии ионизирующих излучений,
как и любого вида энергии, в Международной системе (СИ) является
джоуль (Дж).
Для энергии отдельных частиц и фотонов применяется
внесистемная единица электронвольт и десятичные кратные ей
-19
единицы. 1 эВ = 1,60219 х 10 Дж (приближенно)~= 0,16 аДж.
-16
Соответственно 1 кэВ ~= 1,6 х 10 Дж = 0,16 фДж; 1 МэВ ~=
-13
1,6 х 10 Дж = 0,16 пДж.
Основные ядерно - физические характеристики радионуклидов
Возможные при распаде радионуклида ядерные переходы, характеристики основных и
возбужденных состояний, характеристики испускаемых ионизирующих излучений и их
интенсивности обычно представляют в виде диаграммы, называемой схемой распада. Численные
данные, характеризующие ядерные состояния, распад радионуклида и энергетическую разрядку ядра -
продукта, называют соответственно схемными данными. Не все схемные данные нужны при работе с
радиофармацевтическими препаратами, а лишь часть из них, которые ниже называются основными.
К ним относятся период полураспада, вид, энергетическая характеристика и интенсивность всех
компонентов ионизирующего излучения, возникающего как при распаде радионуклида, так и при
энергетической разрядке ядра - продукта. Кроме того, для ядерной медицины важны и
характеристики рентгеновского излучения атома, образующегося в результате распада радионуклида.
Указанные основные ядерно - физические характеристики и характеристики сопровождающего
распад рентгеновского излучения для радионуклидов, входящих в РФП, а также используемых в
составе образцовых радиоактивных растворов и источников, применяемых для аттестации РФП,
приведены в прилагаемой "Таблице физических характеристик некоторых радионуклидов". При этом
бета - излучение характеризуется граничной энергией, средней энергией и интенсивностью,
моноэнергетические излучения - энергией и интенсивностью отдельных линий. Интенсивность
каждого компонента излучения выражена числом частиц или фотонов, приходящихся на 100 актов
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
распада.
В целях унификации используемых на практике схемных данных и обеспечения единства
измерений в частных фармакопейных статьях, посвященных конкретным РФП, и в другой
нормативно - методической документации, связанной с выпуском этих препаратов, следует
использовать значения физических параметров радионуклидов, приведенные в таблице, прилагаемой
к настоящей фармакопейной статье.
При отсутствии в ФС "Радиоактивность" сведений о том или ином радионуклиде данные о его
схеме распада (период полураспада, вид, энергия, относительная интенсивность излучения) и
сопровождающему рентгеновскому излучению следует приводить на основе оценки отечественных и
зарубежных справочных данных последних лет.
Защита от излучений
При работе с радиоактивными препаратами необходима соответствующая защита от излучения
этих препаратов. Защита имеет своей целью предохранение людей от вредного воздействия
радиации, а также снижение фоновых показаний измерительных приборов, регистрирующих
ионизирующее излучение.
Защита от внешнего альфа- и бета - излучения радиоактивных препаратов осуществляется
сравнительно просто вследствие малой проникающей способности этих излучений. Альфа и бета -
излучение характеризуется определенной величиной пробега альфа- и бета - частиц, т. е.
расстоянием, на которое они могут проникать в вещество. Пробег альфа - частиц в воздухе не
превышает нескольких сантиметров. Альфа - частицы поглощаются резиновыми перчатками,
одеждой, стенками стеклянной ампулы и т. п. Пробег бета - частиц в воздухе в зависимости от их
энергии составляет величину от сантиметров до нескольких метров. Для защиты от бета - излучения
применяют материалы с малым атомным номером, например специальные экраны из плексигласа,
контейнеры из алюминия и пластмасс и т. п. Однако при работе с высокоактивными препаратами
следует принимать меры для защиты от тормозного излучения - вторичного излучения,
возникающего при прохождении бета - частиц через вещество. По своей природе тормозное
излучение является фотонным ионизирующим излучением. Поэтому при работе с высокоактивными
бета - препаратами применяют комбинированную защиту, в которой внутренний слой (со стороны
источника) делается из вещества с малым атомным номером для поглощения бета - излучения, а
внешний - из вещества с большим атомным номером для ослабления тормозного излучения.
Гамма - излучение в отличие от альфа- и бета - излучения не характеризуется определенным
пробегом в веществе - оно поглощается по мере прохождения через вещество по экспоненциальному
закону. Наиболее эффективно поглощают гамма - излучение вещества с большим атомным номером,
например свинец. Гамма - излучение определенной энергии можно характеризовать толщиной слоя
половинного ослабления в веществе. Это та толщина защитного материала, которая ослабляет
первоначальную интенсивность излучения в 2 раза. Через защитный материал, толщина которого
равна 7 слоям половинного ослабления, проходит около 1% излучения незащищенного источника.
Защита от гамма - излучения радиоактивных препаратов достигается не только применением
поглощающих экранов, но также и путем увеличения расстояния от препарата.
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
Проверка радионуклидов на подлинность
Каждый радионуклид и ядерный изомер характеризуются своим периодом полураспада и
специфическими, присущими только ему спектрами ионизирующих излучений. К ним относятся
спектры альфа-, бета-, гамма - излучения, конверсионных и Оже - электронов, тормозного излучения,
характеристического рентгеновского излучения.
Форму и количественные характеристики каждого спектра, а также значение T1/2 используют
для проверки подлинности радионуклида.
Индивидуальными характеристиками радионуклидов могут служить также аппаратурные
спектры, снимаемые в строго воспроизводимых условиях; их используют для определения
подлинности радионуклидов в РФП во всех подходящих случаях.
Подлинность радионуклида в препарате считают подтвержденной, если аппаратурный спектр
ионизирующего излучения, снятый с источником, приготовленным из данного РФП, идентичен
спектру, полученному с образцовым источником или источником, приготовленным из образцового
раствора с тем же радионуклидом, и снятому в тех же условиях. Естественно, предполагается, что
спектр должен быть исправлен на вклад от радионуклидных примесей, если они имеются в РФП.
Если отсутствует аппаратура для снятия нужных спектров, для целей идентификации
радионуклида можно использовать методики, позволяющие получать отдельные характеристики
спектров ионизирующих излучений.
Так, для идентификации чистых бета - излучателей рекомендуется определять граничные
энергии бета - спектров или зависящие от них параметры. Например, идентификацию проводят с
помощью кривых поглощения бета - излучения в алюминии по величине слоя половинного
ослабления следующим образом. Используя установку с торцовым счетчиком в строго определенных
экспериментальных условиях, находят зависимость скорости счета от толщины слоя d алюминиевого
поглотителя, помещаемого между источником и окном счетчика, в непосредственной близости к
счетчику. Толщину слоя поглотителя принято выражать массой, приходящейся на единицу
поверхности поглощающего слоя, в мг/кв. см.
Кривая поглощения, представляющая собой зависимость логарифма
скорости счета log n от толщины d поглотителя, имеет прямолинейный
а
участок. По нему с помощью формулы (5) определяют величину слоя
половинного ослабления d1/2 в мг/кв. см:
log 2
а
d1/2 = -------, (5)
В
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
где В - коэффициент при d в формуле log n = C - Bd,
а
определяющей прямолинейный участок.
Для определения подлинного значения d1/2 для данного радионуклида аналогичные измерения
проводят с источником тех же размеров, формы и толщины и примерно той же активности,
приготовленным из образцового раствора с этим радионуклидом.
При отсутствии образцовых источников и растворов с требуемым радионуклидом для
установления подлинности радионуклида в РФП следует определять конкретные значения энергий
отдельных линий спектра ионизирующего излучения и их интенсивностей, граничных энергий
спектров бета - излучения, периодов полураспада и сравнивать их со справочными данными. При
этом предпочтение отдается данным, представленным в прилагаемой к статье таблице для всех
перечисленных в ней нуклидов.
Для определения периода полураспада измеряют величину активности (или любой
пропорциональной ей величины, например скорости счета, площади участка спектра и т. д.) в
зависимости от времени. Детектор выбирают в зависимости от вида излучения, испускаемого
анализируемым нуклидом. Измерения проводят при строго фиксированном расположении источника
относительно детектора излучения при условии регулярного контроля за стабильностью показаний
применяемой аппаратуры с помощью источника с долгоживущим радионуклидом. Длительность и
число измерений определяют для каждого конкретного случая.
Измерение активности
Измерение активности радионуклидов в радиофармацевтических
препаратах проводят по бета- или гамма - излучению, а также
рентгеновскому излучению в зависимости от типа излучения,
испускаемого данным нуклидом. Для нуклидов, распад которых
51
сопровождается испусканием гамма - излучения (например, Cr,
67 99m 113m 131
Gа, Тс, In, I и др.), измерения проводят по
гамма - излучению. Для нуклидов, распад которых не сопровождается
испусканием гамма - излучения или испускаемое ими гамма -
32 90
излучение малоинтенсивно (например, Р, Y и др.), измерения
проводят по бета - излучению.
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
Измерения выполняют относительным методом путем сопоставления показаний применяемого
прибора при измерении источника, приготовленного из анализируемого препарата, и образцового
источника, или с использованием градуировочных коэффициентов, устанавливаемых периодически
для данной аппаратуры с помощью образцовых источников и растворов.
В большинстве случаев образцовый источник с указанным радионуклидом используется не при
повседневных измерениях, а при градуировке измерительной установки. Полученное в процессе
градуировки значение градуировочного коэффициента "хранится" с помощью контрольного
источника с долгоживущим радионуклидом. Повторная переградуировка установки проводится 1 - 2
раза в год.
Во всех случаях активность источников для измерений должна быть оптимальной для
используемой аппаратуры. Это значит, что источники нужно приготавливать столь большой
активности, чтобы иметь многократное превышение над фоном, но в то же время активность их не
должна быть велика настолько, чтобы требовалось вводить значительную поправку на разрешающее
время используемой установки.
Для того чтобы получать достаточно точно значения больших поправок, необходимо проверить,
к какому типу относится мертвое время используемой установки: постоянному, продлевающемуся,
зависящему от загрузки, амплитуды выходного импульса с детектора и т.д. В общем случае можно
рекомендовать определение мертвого времени в зависимости от загрузки с помощью
короткоживущего радионуклида. При постоянном мертвом времени или в случае малых поправок
поправку следует вводить по формуле:
1
Nи = N -------------,
Nt (6)
1 - ---- "тау"
t
где Nи - истинное число импульсов от детектора ионизирующих излучений, попадающих в
выбранный интервал амплитуд, за время t; N - число импульсов, зарегистрированных в этом
интервале амплитуд (например, интеграл под выбранным пиком) за время t; Nt - полное число
импульсов, зарегистрированных во всем спектре амплитуд, поступающем с детектора за время t; t -
время измерения в секундах; "тау" - мертвое время в секундах.
Если измерение активности проводят с помощью ионизационной камеры, то верхний предел
активности источника ограничивается условиями достижения насыщения и рабочим диапазоном
измерителя тока.
Три следующих типа источников могут быть использованы в качестве образцовых в
зависимости от типа применяемого детектора и свойств анализируемого препарата:
1) образцовые спектрометрические гамма - источники - ОСГИ, ТУ-17-03-82 (для гамма -
спектрометров и радиометрических установок со счетчиками) <*>;
--------------------------------
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
<*> ОСГИ и ОРР удовлетворяют ГОСТу 8.315 - 78 "Стандартные образцы. Основные
положения".
2) аттестованные в установленном порядке образцовые источники
226 137 60
с Ra, Cs или Со (для ионизационных камер);
3) источники, приготавливаемые на месте из образцового радиоактивного раствора - ОРР, ТУ -
И-170-71, путем отбора определенного количества ОРР и внесения его в нужную емкость (пробирку,
флакон и т.д.) или нанесения на нужную подложку с последующим высушиванием при
необходимости.
Рекомендуется следующая последовательность операций при измерении активности.
1. Определяют, с помощью какой аппаратуры (радиометрическая установка, ионизационная
камера, спектрометр) будут проводить измерения активности данного нуклида в данном препарате
(при этом учитывают ядерно - физическую характеристику радионуклида, наличие радионуклидных
примесей, летучесть препарата и другие факторы).
2. Выбирают образцовый источник с тем же радионуклидом.
3. Выбирают (или приготавливают) контрольный источник с долгоживущим радионуклидом.
4. Если измерение проводят не в 4пи- или 2пи-геометрии, то подбирают такое расстояние
источника до детектора, чтобы получить возможно большую скорость счета с образцовым
источником, но такую, чтобы поправкой на просчеты можно было пренебречь.
5. С помощью образцового источника проводят градуировку установки, определяя коэффициент,
связывающий активность нуклида и показания регистрирующей аппаратуры (площадь фотопика,
скорость счета или показания электрометра); полученный коэффициент соотносят с показаниями
этой же аппаратуры при измерении выбранного контрольного источника с долгоживущим
радионуклидом, используемого в дальнейшем для "хранения" градуировочного коэффициента.
5.1. Проводят измерения образцового и контрольного источников в соответствии с правилами
работы на используемой аппаратуре.
5.2. Проводят измерения фона до и после измерений источников.
5.3. Градуировочный коэффициент К вычисляют по формуле:
Aобр Nк
К = ---- x ----, (7)
Ак Nобр
где Аобр - активность образцового источника с данным нуклидом на дату градуировки; Ак -
активность контрольного источника с долгоживущим нуклидом на дату градуировки; Nк, Nобр -
показания прибора при измерении контрольного и образцового источников соответственно.
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
6. Из анализируемого препарата приготавливают мерные источники такой активности, чтобы
показания прибора при измерении препарата и образцового источника были близки по величине.
7. Проводят измерения анализируемых и контрольного источников в соответствии с правилами
работы на используемой аппаратуре.
8. Проводят измерения фона до и после измерений источников.
9. При необходимости учитывают поправку на распад радионуклида в анализируемом и
образцовом источниках за время измерений. Если продолжительность измерений сравнима с
периодом полураспада радионуклида, то истинную скорость счета (или площадь фотопика) nи в
импульсах в секунду находят по формуле:
Nt"лямбда" 0,693 Nt
nи = ----------------- = ------------------------,
- "лямбда"t - 0,693 ¬
1 - е - ¦ ----- t ¦
L Т1/2 -
Т1/2(1 - е )
где Nt - полное зарегистрированное число импульсов, сосчитанное на время t; t -
продолжительность измерения в секундах.
Если время измерения меньше, чем 1,5% от Т 1/2, то поправка на распад за время измерений
составит менее 0,5%.
10. Определяют удельную активность Am по формуле:
А Аv
Аm = --- = -----, (9)
m с
где А - активность радионуклида в препарате; m - масса препарата; Аv - объемная активность; с
- концентрация препарата в растворе.
11. Определяют объемную активность Аv по одной из нижеприведенных формул (10) - (13)
соответственно применяемой методике измерений.
Отклонение объемной или удельной активности от величины, указанной в сопроводительной
документации на препарат, не должно превышать +/- 10%, если для частной фармакопейной статьи
не утверждена иная цифра.
Удельную, молярную и объемную активность, так же как и полную активность радионуклида в
препарате, указывают на определенную дату, а для препаратов, содержащих радионуклид с периодом
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
полураспада менее 10 сут, также и на определенный час. Для препаратов, содержащих радионуклид с
периодом полураспада менее 1 сут, активность указывают с учетом минут.
При использовании радиоактивного препарата расчет активности производят с учетом распада
радионуклида по формуле (4) или по таблицам, составленным на основе формулы (4) для конкретного
радионуклида. Если время выражать не в сутках или часах и т. п., а в единицах, кратных периоду
полураспада, то кривая распада получается универсальной и годится для любого радионуклида
(рис.5) <*>.
--------------------------------
<*> Рис. 5. Зависимость активности препарата, выраженной в
Аt
процентах от начальной активности --- (ось ординат), от времени,
А0
t
выраженного в периодах полураспада радионуклида ------ - (ось
Т1/2
абсцисс). (Рисунок не приводится).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ПО ГАММА -
И РЕНТГЕНОВСКОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ
Измерение активности по гамма - и (или) рентгеновскому излучению выполняют с помощью
ионизационной камеры, радиометрической установки или спектрометра энергии.
В тех случаях, когда суммарная толщина стенок детектора излучения и упаковки (флакон,
пробирка и т.д.) не обеспечивает полного поглощения бета - излучения измеряемого радионуклида,
между источником и детектором помещают дополнительный фильтр из вещества с малым атомным
номером, например из алюминия или плексигласа. Источник, приготовленный из анализируемого
препарата, должен иметь такую же форму и размер, как и образцовый источник; при использовании
детекторов с 4пи-геометрией или, наоборот, при достаточно малом телесном угле допустимы
различия формы и размеров измеряемого и образцового источников.
При измерении с помощью ионизационной камеры или радиометрической установки объемную
активность препарата Аv в беккерелях на 1 мл <*> в общем случае рассчитывают по формуле:
N K
Аv = Ак --- ----, (10)
Nк Vпр
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
где Ак - активность контрольного источника в беккерелях <*>; Nк, N - показания прибора при
измерениях контрольного источника и источника, изготовленного из анализируемого препарата,
соответственно; Vпр - объем препарата, взятый для приготовления измеряемого источника, в
миллилитрах; К - градуировочный коэффициент для применяемой установки, учитывающий ее
эффективность к излучению соответствующих нуклидов (т.е. измеряемого и контрольного) и их схемы
распада, определяемый экспериментально. Если используют образцовый источник с тем же
радионуклидом, то К = 1.
--------------------------------
<*> Здесь и далее Аv может быть выражено также в мегабеккерелях (МБк) и других кратных
единицах на 1 мл.
Разновидностью ионизационной камеры является прибор, известный как "дозкалибратор" или
"калибратор радионуклидов". Измерение активности с помощью дозкалибратора проводят с
использованием программы для данного радионуклида, введенной в калибратор при его
изготовлении и градуировке. Таким образом, прибор не требует градуировки при его эксплуатации.
Стабильность работы приборов проверяют с помощью источника излучения с долгоживущим
радионуклидом.
При определении активности с помощью спектрометра энергий сравнивают площадь пика
полного поглощения в спектре источника, приготовленного из анализируемого препарата, с
площадью пика полного поглощения в спектре образцового источника. Если спектр гамма -
излучения анализируемого препарата сложный, то определение активности проводят по тому пику,
который наиболее четко выражен. Площади обоих сравниваемых пиков должны быть отнесены к
единице времени набора спектра.
Расчет объемной активности проводят по формуле:
"эпсилон " p S 1
обр обр
Аv = Аобр ------------------- ---- ----, (11)
"эпсилон"p Sобр Vпр
где Аобр - активность образцового источника в беккерелях; S -
площадь пика в спектре препарата (энергия этого пика Е указывается
в частной фармакопейной статье); Sобр - площадь пика в спектре
образцового источника с энергией Еобр; "эпсилон",
"эпсилон " - эффективность регистрации гамма - квантов с
обр
энергиями E и Eобр соответственно. Их определяют по кривой
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
эффективности, построенной для применяемого детектора и конкретной
используемой геометрии на основе измерений с набором ОСГИ; р, р -
обр
выходы гамма - квантов для радионуклидов, входящих в измеряемый
препарат и образцовый источник соответственно; Vпр - объем
препарата, содержащийся в измеряемой пробе (с учетом разбавления),
в миллилитрах.
Величины Аобр и р приведены в свидетельствах на ОСГИ.
обр
Градуировку спектрометра по эффективности проводят следующим
образом. В строго фиксированной геометрии измеряют гамма - спектр
для каждого источника из набора ОСГИ. В каждом спектре определяют
площадь пика полного поглощения для тех энергий гамма - излучения
Е , для которых в свидетельстве на ОСГИ приведен выход
0
гамма - квантов. Все площади относят к единице времени. Для каждой
i-й гамма - линии с энергией Е , рассчитывают эффективность
0i
регистрации "эпсилон ", равную отношению площади пика полного
0i
поглощения к числу гамма - квантов с энергией Е , испускаемых
0i
данным источником в 1 с. Число гамма - квантов должно быть взято
из свидетельства на ОСГИ и пересчитано по формуле (4) на дату
проведения градуировки спектрометра. По полученным результатам
находят зависимость эффективности регистрации от энергии
излучения.
Общую активность А нуклида в препарате измеряют с помощью
ионизационной камеры или определяют по расчету на основе измерений
объемной активности Av и объема V препарата:
А = АvV. (12)
Не является официальной версией, бесплатно предоставляется членам Ассоциации лесопользователей Приладожья, Поморья и Прионежья – www.alppp.ru. Постоянно действующий третейский суд.
Поделитесь с Вашими друзьями: |