Use of chemical dosimetry for comparison of ultrasound and ionising radiation of cavitation

KRATOCHVÍL, Bohdan and Vojtěch MORNSTEIN. Use of chemical dosimetry for comparison of ultrasound and ionising radiation of cavitation. Physiological Research. Praha, 2007, vol. 56, Suppl.1, p. S77-S84, 7 pp. ISSN 0862-8408.

Basic information

• Original name: Use of chemical dosimetry for comparison of ultrasound and ionising radiation of cavitation
• Name in Czech: Použití chemické dozimetrie pro srovnání cavitačních účinků ultrazvuku a ionizujícího záření
• Authors: KRATOCHVÍL, Bohdan (203 Czech Republic) and Vojtěch MORNSTEIN (203 Czech Republic, guarantor).
• Edition: Physiological Research, Praha, 2007, 0862-8408.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10610 Biophysics
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• Impact factor: Impact factor: 1.505
• RIV identification code: RIV/00216224:14110/07:00033444
• Organization unit: Faculty of Medicine
• UT WoS: 000252436800011
• Keywords in English: cavitation; dosimetry; ultrasound; ionising radiation
• Tags: cavitation, Dosimetry, Ionising radiation, ultrasound
• Tags: International impact, Reviewed

Abstract

A comparison of the effects of ultrasound (US) produced by US apparatuses in biological systems is one of the basic problems when studying US cavitation effects. A possibility for how to compare these effects are the indirect methods which use quantities characterizing the interaction of ionizing radiation with matter and which also converts these quantities to one common physical quantity. The first method employed a dosimeter composed of 50 % chloroform and 50 % re-distilled water (Taplin dosimeter). The other method used a iodide dosimeter - 0.5 M KI solution. After irradiation or US exposure, chemical changes occurred in both dosimeters, which were proportional to the exposure. The UZD 21 US disintegrator (22 kHz, 50 % power output) was used as a low frequency US source, and the BTL-07 therapeutic device (1 MHz, intensity of 2 W/cm2) was used as a high-frequency US source. For comparison, a 60Co gamma source was applied (gamma-rays 1.17 and 1.33 MeV, 14 PBq). Results have demonstrated that the sonochemical products are generated during exposure in both dosimeters for all apparatuses used. The resulting cavitation effects were recalculated to a gray-equivalent dose based on the sonochemical effects compared to the effects of ionizing radiation from the 60Co source.

Abstract (in Czech)

Srovnání účinků ultrazvuku generovaného ultrazvukovými přístroji v biologických systémech je jedním ze základních problémů při studiu účinků ultrazvukové kavitace. Možností, jak srovnat tyto účinky jsou nepřímé metody, která používá fyzikální veličiny charakterizující interakci ionizujícího záření s látkou a převádí je též na jedinou fyzikální veličinu. První metoda využívá dvousložkový dozimetr tvořený 50% chloroformu a 50% redestilované vody (tj. Taplinův dozimetr). Jako druhá metoda byl použit modifikovaný jodidový dozimetr připravený z 0,5 M roztoku KI. Po ozáření ionizujícím zářením nebo ultrazvukem se u obou dozimetrů objevily měřitelné chemické změny přímo úměrné expoziční době. Jako nízkofrekvenční zdroj ultrazvuku byl použit ultrazvukový dezintegrátor UZD-21 (s frekvencí 20 kHz, 50% výkon), jako vysokofrekvenční zdroj terapeutický generátor BTL-07 (1 MHz, 2 W/cm2). Pro srovnání bylo použito zdroje záření gama Co-60 (energie fotonů 1,17 a 1,33 MeV, aktivita 14 PBq). Výsledky této studie ukázaly, že během expozice se ve vzorcích vytvářejí sonochemické produkty v obou dozimetrech a působením obou zdrojů. Kavitační účinek byl poté na základě sonochemického účinku a jeho srovnání s účinkem ionizujícího záření zdroje Co-60 přepočten na ekvivalent absorbované dávky.