На главную страницу
На главную

 
 
О журнале Архив Содержание

(Новости лучевой диагностики 2000 2: 2-3)

Новые защитные материалы для медицинской рентгенологии.

Печенкин В. И., Носов И. С.

Русские Медицинские Технологии, Санкт-Петербург.

За последние сто с небольшим лет, прошедших с момента открытия Рентгеном Х-лучей, человечество накопило огромный практический и теоретический опыт по их применению в различных областях деятельности. Наиболее впечатляюще это видно на примере медицины, где около 80% всех диагнозов устанавливается по результатам рентгенологических исследований (1).

Наряду с очевидными достоинствами, многолетняя медицинская практика показывает и негативные стороны широкомасштабного использования рентгеновского излучения, в частности, его пагубное воздействие на живой организм. Это является мощным стимулом для развития целой отрасли науки и техники, занимающейся разработкой и изготовлением всевозможных средств защиты, как коллективного, так и индивидуального применения.

Основным направлением развития технических средств защиты можно признать создание разнообразных экранов, позволяющих либо локализовать источник ионизирующего излучения, либо оградить человека от нежелательного облучения. Большинство защитных экранов изготавливают из материалов, содержащих в своем составе металлосодержащие наполнители. Принцип работы таких материалов основан на взаимодействии квантов ионизирующего излучения с химическими элементами, характеризующимися большим сечением взаимодействия и, в общем виде, описывается известным выражением (2): I=Ioe-µx.

До недавних пор не подвергалось сомнению, что для повышения эффективности защитного средства из какого-либо материала необходимо увеличивать толщину экрана Х, а величина коэффициента линейного ослабления µ, являющаяся индивидуальной характеристикой любого материала, не зависит от его агрегатного состояния.

Однако, экспериментальные исследования последних лет, выполненные на материалах, находящихся в полидисперсном состоянии, заставляют более критично относиться к данному положению. Не вдаваясь в подробности этих исследований, довольно подробно освещенных в работах (3-6), обратимся к вопросу практического использования полученных результатов.

Анализ экспериментов показывает, что использование полидисперсных наполнителей при создании защитных экранов значительно повышает их эффективность, что при неизменной толщине Х, возможно только за счет увеличения значения коэффициента µ.

С практической точки зрения это означает, что открываются широкие перспективы для создания новых высокоэффективных защитных материалов в которых могут быть использованы либо наполнители из более легких химических элементов, либо традиционные тяжелые наполнители, но в меньших количествах. Это является одним из существенных факторов, которые учитываются при создании изделий медицинского назначения – ткани, волокнистые материалы, различные эластики и резины.

На пути практической реализации преимуществ защитных материалов с полидисперсными наполнителями немало трудностей как теоретического, так и технического характера. Тем не менее, уже сейчас можно предложить некоторые результаты практических разработок, которые защищены патентом (7).

Традиционно изделия, входящие в состав средств индивидуальной защиты пациентов и персонала рентгенологических лабораторий медицинских учреждений, изготавливают из листовой резины, в состав которой введен пылевидный свинец или его соединения. Из-за значительного веса средств индивидуальной защиты из просвинцованной резины во многих случаях медицинские работники отказываются от их использования, тем самым, подвергая себя неоправданному риску переоблучения.

При этом, как изготовители, так и потребители хорошо знают, что свинец относится к токсичным веществам и способен накапливаться в организме человека. Поэтому уже много лет изделия из просвинцованной резины покрывают защитными матерчатыми или пленочными чехлами, которые, по идее, должны предотвратить свинцовые загрязнения обслуживающего персонала и оборудования рентгенологических кабинетов. Безусловно, это правильное, но половинчатое решение, которое не решает проблему на принципиальном уровне.

От перечисленных выше недостатков свободен разработанный авторами указанного патента рентгенозащитный материал. На одном из предприятий Санкт-Петербурга с применением конверсионных технологий налажено производство эластичного листового материала, который предназначен для изготовления средств индивидуальной защиты персонала и пациентов медицинских учреждений. Разработанный материал свободен от свинца, а в качестве рентгенопоглощающего наполнителя использована сложная смесь полидисперсных порошков окислов редкоземельных элементов легкой и среднетяжелой группы. Данные оксиды нетоксичны, следовательно, в принципе не могут служить источником опасных загрязнений.

Благодаря тому, что наполнитель находится в полидисперсном состоянии, на практике реализуются наиболее существенные преимущества разработанного материала. Во-первых, это высокие рентгенопоглощающие характеристики, которые в сочетании с низкой плотностью материала позволили создать высокоэффективные и легкие средства индивидуальной защиты. Например, фартук врача-рентгенолога, имеющий свинцовый эквивалент 0,35 мм, имеет массу в 2 раза меньшую, чем привычные 5-6 кг для аналогичного фартука, изготовленного из просвинцованной резины. Во вторых, достигается высокая гомогенность материала, а отклонения от равномерности защитных свойств по площади изделий не превышают 10%. В третьих, разработанный материал может быть подвергнут рециклингу на любой стадии его изготовления, что позволяет вовлекать во вторичную переработку отслужившие свой срок или поврежденные изделия.

Все это в совокупности позволило создать высокоэффективные, легкие, удобные в эксплуатации и экологически чистые рентгенозащитные изделия, которые входят в состав комплекта средств индивидуальной защиты, а именно, фартуки, юбки, воротники, пелерины, гонадная защита и т.п. При создании комплектов разработчики учли современные требования к эргономике и дизайну каждого изделия. И хотя в принципе отпала такая необходимость, все изделия покрыты цветными защитными чехлами, что определяется соображениями эстетики и комфорта при их использовании.

Другой не менее важной областью использования материалов, содержащих в своем составе полидисперсные наполнители, является создание на их основе изделий, обладающих рентгеноконтрастными свойствами, которые широко применяются в медицинской практике. Например, в настоящее время рентгеноконтрастные хирургические шовные нити изготавливают либо из высоконаполненных синтетических композиций, что не всегда безопасно для пациента, либо путем вплетения контрастных металлических волокон в текстильную основу (8,9). При этом наблюдаются такие факты, как негативное влияние материала наполнителя на живую ткань, разрушение нитей, ухудшение их механических свойств.

Предлагаемые нами шовные хирургические материалы, которые были изготовлены путем обработки в полидисперсных средах, свободны практически от всех этих недостатков. В экспериментах в качестве металланаполнителя был выбран химически чистый вольфрам с размером частиц 10-6 м и менее, а в качестве несущей основы – нити различного происхождения, в частности, шелк натуральный, шелк вискозный, хлопок, лен, полиэстер, капрон и другие.

Обработанные в полидисперсных средах нити подвергали различным видам стерилизации, выдерживали длительное время в нейтральных и биологически активных средах, вводили в тело подопытных животных. Исследования выполняли на протяжении шести месяцев. Визуальные наблюдения за подопытными крысами не выявили негативной реакции живой ткани на материал наполнителя, входящего в состав нитей (10), а контрольные рентгенографические исследования показывают, что контрастность нитей практически не изменилась за весь период исследований. На рентгенограммах плотность почернения изображения нитей с оптическим диаметром 0,2 – 0,3 мм находилась на уровне 0,05 мм Pb, а нить диаметром 0,5 – 0,7 мм по контрастности на рентгенограммах не уступает аналогичной нити марки “Micropake – 600” производства Великобритании (5).
 

Одновременно с исследованием контрастных свойств были выполнены сравнительные испытания механических свойств нитей до и после обработки в полидисперсных средах. Результаты показывают, что прочность нитей на разрыв изменилась незначительно и составила 90 – 95% от исходной. Практически не изменилась и прочность нитей при завязывании их в узлы.

Что касается механических свойств исследованных нитей, то такой результат легко объясним, поскольку в процессе обработки в полидисперсных средах нити принимают на себя металлосодержащий наполнитель в объеме, не превышающем 20% собственного веса. При этом происходит не химическое соединение материала нити с материалом наполнителя, а их механическое соединение без нарушения целостности несущей основы, что не оказывает влияния на механические характеристики нитей. Экспериментально установлено, что адгезионного соединения полидисперсных частиц наполнителя вполне достаточно для их удержания на несущей основе и дальнейшего практического использования рентгеноконтрастных нитей.

Разработанные авторами нити могут быть с успехов использованы в хирургии в качестве шовного материала, их можно применять в качестве маркеров салфеток и тампонов, используемых при внутриполостных хирургических вмешательствах, из них могут быть изготовлены кожные или внутриполостные маркеры для диагностики или лучевой терапии, их можно ввести в состав материала катетеров для интервенционной радиологии.

Рентгеноконтрастные свойства могут быть приданы и другим материалам и изделиям из них, которые используются в медицине и где требуется наглядная визуализация и четкое представление о геометрии или расположении органов, представляющих клинический интерес. Это тем более актуально, если учесть, что рентгенологические исследования пациентов можно проводить при щадящих энергиях рентгеновского излучения без потери необходимой информации и тем самым снизить лучевую нагрузку, которой подвергаются пациенты при различных медицинских исследованиях.

Литература.

1. Рациональный подход к рентгенодиагностическим исследованиям. Доклад 689, ВОЗ, Женева, 1987.
2. Машкович В.П., Панченко А.М. Основы радиационной безопасности. М. Энергоатомиздат, 1990.
3. Артемьев В.А., Чукляев В.С., Крикун Ю.А., Ткаченко В.И. и др. Прохождение рентгеновского излучения сквозь ультрадисперсные системы. Атомная энергия, 1995, т.78, вып.3, с.186-191.
4. Явление аномального изменения интенсивности потока квантов проникающего излучения моно- и многоэлементными средами. Бюл-летень ВАК РФ, 1997, №7-8.
5. Iванов В.А., Маймур Г.А., Пилипенко М.I. та iншi. Новi радiацiйнозахиснi та рентгеноконтраснi матерiали. Украiнський Радiологiчний Журнал, №5, 1997, с.331-335.
6. Костенко В.В., Маймур Г.А., Пышнев В.Н., Ткаченко В.И. Исследование массовых коэффициентов ослабления рентгеновского и гамма излучения материалами, содержащими ультрадисперсные и полидисперсные частицы. 1У Всероссийская конференция «Физикохимия ультрадисперсных систем», Тезисы докл. Обнинск, 29.06-03.07, 1998,
7. Ткаченко В.И., Иванов В.А., Печенкин В.И., Носов И.С., Соколов С.Ю. Рентгенопоглощающий материал (варианты). Патент РФ №2121177 с приоритетом от 30.09.97.
8. Патент РСТ/АТ94/00074 с приоритетом от 07.06.93.
9. Власов Л.Г., Параскевова К.Ф., Мовшович И.А., Мухамедов О.М. Рентгеноконтрастные текстильные материалы медицинского назначения. Хирургия, №6, 1986.
10. Катращук Г.I., Iванов В.А., Маймур Г.А., Ткаченко В.I. Новi рентгеноконтраснi матерiали у торокальнiй радiологii. Торокальна радiологiя. Збiрка наукових робiт Асоцiацii радiологв Украни, Киiв,1997.
 

О журнале Архив Содержание