ITVI20130149A1 - DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES - Google Patents

DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES Download PDF

Info

Publication number
ITVI20130149A1
ITVI20130149A1 IT000149A ITVI20130149A ITVI20130149A1 IT VI20130149 A1 ITVI20130149 A1 IT VI20130149A1 IT 000149 A IT000149 A IT 000149A IT VI20130149 A ITVI20130149 A IT VI20130149A IT VI20130149 A1 ITVI20130149 A1 IT VI20130149A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
cavities
resonant
frequency
charged particles
accelerator
Prior art date
Application number
IT000149A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Giuseppe Felici
Original Assignee
S I T Sordina Iort Technologies Sp A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by S I T Sordina Iort Technologies Sp A filed Critical S I T Sordina Iort Technologies Sp A
Priority to IT000149A priority Critical patent/ITVI20130149A1/en
Priority to PCT/IT2014/000157 priority patent/WO2014195986A1/en
Publication of ITVI20130149A1 publication Critical patent/ITVI20130149A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1071Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the dose delivered by the treatment plan
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00Irradiation devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087Ions; Protons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1089Electrons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092Details
    • A61N2005/1095Elements inserted into the radiation path within the system, e.g. filters or wedges

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Description

DISPOSITIVO PER IL TRATTAMENTO RADIOTERAPICO DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT

DI MALATI ONCOLOGICI OF ONCOLOGICAL DISEASES

La presente invenzione riguarda un dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici. The present invention relates to a device for the radiotherapy treatment of cancer patients.

Più in particolare, l’invenzione riguarda un dispositivo atto alla misurazione istantanea della dose per impulso emessa durante un trattamento di radioterapia effettuato con particelle cariche (elettroni, protoni, ioni carbonio) ed irradiata su organi e tessuti a valle di tale dispositivo; l’invenzione riguarda altresì una macchina per radioterapia intraoperatoria (IORT) provvista di tale dispositivo. More specifically, the invention relates to a device suitable for instantaneous measurement of the dose per pulse emitted during a radiotherapy treatment carried out with charged particles (electrons, protons, carbon ions) and irradiated on organs and tissues downstream of this device; the invention also relates to an intraoperative radiotherapy (IORT) machine equipped with this device.

Ciò è ottenuto tramite un sistema di cavita’ risonanti passive integrate per la misura istantanea o in real time del fascio elettronico di uscita di un acceleratore di particelle cariche per radioterapia. E’ noto che la radioterapia intraoperatoria (IORT) è una tecnica innovativa che si sta progressivamente diffondendo a livello mondiale nel trattamento di diverse forme neoplastiche anche grazie allo sviluppo di macchine mobili; in particolare, la radioterapia intraoperatoria consiste in un irraggiamento eseguito durante l’asportazione chirurgica della massa tumorale, che si effettua generalmente utilizzando come particelle ionizzanti un fascio diffuso ed uniforme di elettroni con energia cinetica compresa fra 4 e 12 MeV. In particolare, la IORT è una modalità di trattamento radioterapico, che consiste nella somministrazione di una dose elevata (circa 1/3 di quella di una RT tradizionale) di radiazione al residuo tumorale o al letto tumorale esposto chirurgicamente tramite un fascio collimato di elettroni. This is achieved through a system of integrated passive resonant cavities for instant or real time measurement of the output electron beam of a charged particle accelerator for radiotherapy. It is known that intraoperative radiotherapy (IORT) is an innovative technique that is progressively spreading worldwide in the treatment of various neoplastic forms, also thanks to the development of mobile machines; in particular, intraoperative radiotherapy consists of irradiation performed during the surgical removal of the tumor mass, which is generally carried out using a diffuse and uniform beam of electrons with kinetic energy between 4 and 12 MeV as ionizing particles. In particular, IORT is a radiotherapy treatment modality, which consists in administering a high dose (about 1/3 of that of a traditional RT) of radiation to the tumor residue or to the tumor bed surgically exposed through a collimated electron beam.

Tra le malattie più temute dei nostri tempi è indubbio che il tumore sia da ritenersi di primo piano a causa del tasso di mortalità che alcune tipologie di tumore presentano e della difficoltà di cura. Among the most feared diseases of our times, there is no doubt that cancer is to be considered of the fore due to the mortality rate that some types of cancer present and the difficulty of treatment.

Il tumore, o, meno comunemente, neoplasia o cancro, se maligno, è una classe di malattie caratterizzate da una incontrollata riproduzione di alcune cellule dell'organismo, che smettono di rispondere ai meccanismi fisiologici di controllo cellulare a seguito di danni al loro patrimonio genetico. Tumor, or, less commonly, neoplasm or cancer, if malignant, is a class of diseases characterized by an uncontrolled reproduction of some cells of the organism, which stop responding to the physiological mechanisms of cellular control following damage to their genetic heritage .

Una cellula, per diventare tumorale, deve impazzire, cioè deve esserci un errore nel sistema che controlla la sua riproduzione. A cell, to become a tumor, must go crazy, that is, there must be an error in the system that controls its reproduction.

Tutte le cellule cancerose e precancerose presentano infatti alterazioni molto estese del loro assetto cromosomico; in particolare, il numero di cromosomi presenti nel loro nucleo è alterato e i cromosomi stessi sono danneggiati, multipli o mancanti. In fact, all cancerous and precancerous cells present very extensive alterations of their chromosomal structure; in particular, the number of chromosomes present in their nucleus is altered and the chromosomes themselves are damaged, multiple or missing.

L'alterazione cromosomica delle cellule tumorali è talmente grave ed estesa da fornire la prova che in ogni caso di tumore tutte le cellule cancerose discendono da una unica cellula madre mutata. The chromosomal alteration of cancer cells is so severe and extensive that it provides evidence that in each case of cancer all cancer cells descend from a single mutated mother cell.

Questo casuale disordine genetico spiega l'estrema variabilità per aspetto, effetti, sintomi e prognosi delle molte forme di cancro note. This random genetic disorder explains the extreme variability in appearance, effects, symptoms and prognosis of the many known forms of cancer.

Quindi, i tumori, nonostante il meccanismo generale di origine sia unico, possono manifestare una gamma molto vasta di evoluzioni e sintomatologie. Therefore, although the general mechanism of origin is unique, tumors can manifest a very wide range of evolutions and symptoms.

In tutti però è costante un aumento del numero di cellule cancerose, dovuto alla maggiore velocità di riproduzione cellulare, per cui un maggior numero di cellule tumorali si moltiplica ed un minor numero di esse muore, mentre quelle che sopravvivono continuano a moltiplicarsi. However, in all of them there is a constant increase in the number of cancer cells, due to the greater speed of cellular reproduction, so that a greater number of cancer cells multiply and fewer of them die, while those that survive continue to multiply.

Di solito la crescita di un tumore segue una legge geometrica: è molto lenta all'inizio, ma accelera all'aumentare della massa del tumore. Usually the growth of a tumor follows a geometric law: it is very slow at first, but accelerates as the tumor mass increases.

La dimensione critica di un tumore è di circa un centimetro cubo; raggiunta tale dimensione, il tumore inizia a crescere molto velocemente e a dare luogo ai primi sintomi e diventa rilevabile con visite mediche e analisi; spesso però i sintomi iniziali vengono ignorati o sottovalutati. The critical size of a tumor is approximately one cubic centimeter; reached this size, the tumor begins to grow very quickly and to give rise to the first symptoms and becomes detectable with medical visits and analyzes; however, the initial symptoms are often ignored or underestimated.

La grande velocità di riproduzione delle cellule cancerose è alla base della necessità e urgenza di curarlo quanto prima e il più drasticamente possibile, ossia facendo in modo di eliminare con il maggior grado di certezza possibile tutte le cellule “infette”, in quanto, per quel che si è detto in precedenza, il tumore può evolvere, e quindi rinascere, anche da una sola cellula mutata. The great speed of reproduction of cancer cells is at the basis of the need and urgency to treat it as soon as possible and as drastically as possible, that is, making sure to eliminate all the "infected" cells with the greatest degree of certainty, since, for that that has been said previously, the tumor can evolve, and therefore be reborn, even from a single mutated cell.

La cura più nota dei tumori è l’operazione chirurgica. Con essa, se possibile, si cerca di asportare quella che viene definita massa tumorale, ossia l’insieme di cellule mutate, e ciò che le circonda. The best known cancer treatment is surgery. With it, if possible, we try to remove what is called a tumor mass, that is, the set of mutated cells, and what surrounds them.

Tale metodo di cura non è sempre utilizzabile o, quando utilizzato, non è sempre sufficiente ad assicurare il risultato voluto. This method of treatment is not always usable or, when used, it is not always sufficient to ensure the desired result.

Non si può infatti sapere se il tumore abbia intaccato anche le cellule circostanti, o adiacenti, che sembrano sane; inoltre è possibile che l’operazione chirurgica in sé porti ad una disseminazione di cellule tumorali. Per tali motivi, in combinazione o in alternativa all’operazione chirurgica sono anche utilizzate la chemioterapia e la radioterapia. In fact, it is not possible to know whether the tumor has also affected the surrounding or adjacent cells, which appear healthy; moreover, it is possible that the surgical operation itself leads to the dissemination of cancer cells. For these reasons, chemotherapy and radiotherapy are also used in combination or as an alternative to surgery.

La radioterapia consiste nell’irraggiamento, tramite radiazioni ionizzanti, dei tessuti neoplastici e/o limitrofi alla neoplasia. Radiotherapy consists of irradiating, by means of ionizing radiation, the neoplastic tissues and / or adjacent to the neoplasm.

La chemioterapia sfrutta la sensibilità specifica dei singoli tumori a determinate sostanze e per ogni paziente viene studiata una miscela personalizzata di più farmaci e quasi sempre, in questa miscela, sono presenti uno o più inibitori della mitosi per ostacolare la proliferazione cellulare. Chemotherapy exploits the specific sensitivity of individual tumors to certain substances and for each patient a personalized mixture of several drugs is studied and almost always, in this mixture, one or more mitosis inhibitors are present to hinder cell proliferation.

Sono però questi i responsabili di alcuni effetti collaterali gravi e indesiderati, come la perdita dei capelli e dei peli, che affligge i pazienti sottoposti a chemioterapia. However, these are responsible for some serious and unwanted side effects, such as hair loss and hair loss, which afflicts patients undergoing chemotherapy.

Anche la radioterapia comporta effetti indesiderati. Essa, infatti, come la chemioterapia, indebolisce notevolmente l’organismo e sottopone ai suoi effetti diretti, anche se solo parzialmente, anche gli organi sani del paziente. Radiation therapy also has undesirable effects. In fact, like chemotherapy, it considerably weakens the body and subjects the patient's healthy organs to its direct effects, even if only partially.

In entrambi i casi, quindi, è importante poter ridurre al minimo la loro applicazione per non far divenire troppo rilevanti gli effetti collaterali. In both cases, therefore, it is important to be able to minimize their application in order not to make the side effects become too relevant.

Lo sviluppo tecnologico degli ultimi anni ha portato, tramite lo sviluppo di diverse tecnologie ed attraverso un ricorso a tecniche di “imaging” sempre più sofisticate, ad ottimizzare la deposizione della dose di radiazioni ionizzanti sul bersaglio, garantendo una salvaguardia dei tessuti sani degli organi critici. The technological development of recent years has led, through the development of various technologies and through the use of increasingly sophisticated "imaging" techniques, to optimize the deposition of the dose of ionizing radiation on the target, guaranteeing a safeguard of the healthy tissues of the critical organs. .

Quindi, per i motivi sopra esposti un elemento comune ad ogni acceleratore di particelle destinato alla radioterapia è la necessità di includere un sistema per la misura in tempo reale della radiazione ionizzante in uscita e della dose di radiazione ionizzante da inviare sul bersaglio per ogni impulso di radiazione emesso. Scopo principale della presente invenzione è, pertanto, quello di realizzare un dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, che consenta di misurare in tempo reale la radiazione in uscita di un acceleratore medicale di particelle cariche. Therefore, for the reasons set out above, a common element to every particle accelerator intended for radiotherapy is the need to include a system for real-time measurement of the ionizing radiation output and the dose of ionizing radiation to be sent to the target for each pulse of radiation emitted. The main object of the present invention is therefore to provide a device for the radiotherapy treatment of oncological patients, which allows the radiation output of a medical accelerator of charged particles to be measured in real time.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, le cui caratteristiche minime siano atte ad ottemperare alla norma tecnica EN 60601-2-1, ed. III. Another object of the present invention is to provide a device for the radiotherapy treatment of cancer patients, whose minimum characteristics are suitable for complying with the technical standard EN 60601-2-1, ed. III.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare un dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, che utilizzi un sistema di misura composto da due sottosistemi, indipendenti fra loro ed almeno uno dei quali ad attraversamento, secondo le richieste della norma tecnica EN 60601-2-1. A further purpose of the invention is to create a device for the radiotherapy treatment of cancer patients, which uses a measurement system composed of two subsystems, independent of each other and at least one of which cross-over, according to the requirements of the technical standard EN 60601- 2-1.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici secondo la rivendicazione 1 allegata; altre caratteristiche tecniche di dettaglio sono contenute nelle rivendicazioni successive. These and other objects are achieved by a device for the radiotherapy treatment of cancer patients according to the attached claim 1; other detailed technical characteristics are contained in the subsequent claims.

Forma ancora oggetto della presente invenzione una macchina per il trattamento di radioterapia intraoperatoria (IORT), che incorpora il dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici di cui sopra secondo la rivendicazione 10. Another object of the present invention is a machine for the treatment of intraoperative radiotherapy (IORT), which incorporates the device for the radiotherapy treatment of oncological patients as described above according to claim 10.

Vantaggiosamente, il dispositivo di trattamento che è oggetto della presente invenzione risulta vantaggioso rispetto ai dispositivi tradizionali, che risultano basati sulle camere a ionizzazione ed i cui problemi sono da tempo noti e ben presenti in letteratura, soprattutto per acceleratori dedicati alla IORT, laddove non è possibile utilizzare filtri di scattering sufficientemente massivi da potere ottenere una fluenza pressoché uniforme sulla superficie della camera. Advantageously, the treatment device which is the subject of the present invention is advantageous with respect to traditional devices, which are based on ionization chambers and whose problems have long been known and well present in the literature, especially for accelerators dedicated to IORT, where it is not It is possible to use sufficiently massive scattering filters to obtain an almost uniform fluence on the surface of the chamber.

Inoltre il dispositivo proposto, come verrà illustrato di seguito, permette una misura diretta di una osservabile fisica, la corrente, immediatamente correlata alla deposizione di dose sul bersaglio. Furthermore, the proposed device, as will be illustrated below, allows a direct measurement of a physical observable, the current, immediately correlated to the dose deposition on the target.

Il dispositivo proposto risulta infine intrinsecamente lineare e non soggetto a fenomeni di saturazione così come può accadere per le camere monitor. Finally, the proposed device is intrinsically linear and not subject to saturation phenomena as can happen for monitor cameras.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo una sua preferita forma esecutiva, con particolare riferimento alle figure allegate, in cui: The present invention will now be described, for illustrative but not limitative purposes, according to a preferred embodiment thereof, with particular reference to the attached figures, in which:

- la figura 1 è una vista prospettica del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione; - la figura 2 è una vista prospettica dall’alto del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione; - la figura 3 è una vista in pianta dall’alto del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione; - la figura 4 è una prima vista laterale del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione; - la figura 5 è una seconda vista laterale del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione; - la figura 6 è una terza vista laterale del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione; - la figura 7 è una vista parziale e parzialmente in sezione del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici connesso ad una sorgente di particelle cariche di un acceleratore di una macchina per radioterapia intraoperatoria (IORT), secondo la presente invenzione. Figure 1 is a perspective view of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients, according to the present invention; - Figure 2 is a perspective view from above of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients, according to the present invention; - Figure 3 is a top plan view of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients, according to the present invention; Figure 4 is a first side view of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients, according to the present invention; Figure 5 is a second side view of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients, according to the present invention; figure 6 is a third side view of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients, according to the present invention; Figure 7 is a partial and partially sectional view of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients connected to a source of charged particles of an accelerator of an intraoperative radiotherapy (IORT) machine, according to the present invention.

Con riferimento alle figure menzionate, il dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, secondo la presente invenzione, è posto all’uscita dell’acceleratore medicale di particelle cariche ed è costituito da un sistema ad attraversamento costituito da due sottoinsiemi indipendenti, che permettono di ottenere una lettura in tempo reale della dose di particelle in uscita dall’acceleratore, intrinsecamente proporzionale alla deposizione della suddetta dose sul bersaglio. With reference to the aforementioned figures, the device for the radiotherapy treatment of oncological patients, according to the present invention, is placed at the outlet of the medical accelerator of charged particles and consists of a crossing system consisting of two independent subsets, which allow to obtaining a real-time reading of the dose of particles leaving the accelerator, intrinsically proportional to the deposition of the aforementioned dose on the target.

In particolare, il dispositivo include due o più cavità risonanti passive 10, ciascuna delle quali sintonizzata alla stessa frequenza di risonanza del modo in cui opera la guida accelerante 11 e meccanicamente solidali tra loro, in modo tale da poter essere simultaneamente termostatate. In particular, the device includes two or more passive resonant cavities 10, each of which tuned to the same resonant frequency of the way in which the accelerating guide 11 operates and mechanically integral with each other, so as to be able to be simultaneously thermostated.

Il segnale viene prelevato tramite pick-up capacitivo 12 (loop o spira), posto nelle vicinanze del diametro interno delle cavità 10; inoltre, le cavità 10 sono orientate in modo da avere la superficie perpendicolare alle linee del campo magnetico generato dal passaggio della corrente di fascio. The signal is picked up by means of a capacitive pick-up 12 (loop or coil), placed in the vicinity of the internal diameter of the cavities 10; moreover, the cavities 10 are oriented so as to have the surface perpendicular to the lines of the magnetic field generated by the passage of the beam current.

Il dispositivo può evidentemente essere implementato per qualsiasi struttura accelerante a radiofrequenza, a prescindere dalla frequenza di lavoro (banda L, S, C o X); in particolare, il dispositivo fornisce una misura diretta della dose per tutti gli acceleratori medicali che utilizzino particelle cariche, che siano elettroni, protoni, ioni. The device can obviously be implemented for any radiofrequency accelerating structure, regardless of the working frequency (L, S, C or X band); in particular, the device provides a direct measure of the dose for all medical accelerators that use charged particles, whether they are electrons, protons, ions.

Il funzionamento del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici è sostanzialmente il seguente. The operation of the device for the radiotherapy treatment of cancer patients is essentially the following.

La corrente accelerata da un acceleratore di elettroni (LINAC) alimentato da una sorgente a radiofrequenza (klystron, magnetron) può sempre essere rappresentata come una serie di Fourier di soli seni, con frequenza fondamentale pari alla frequenza ω0del modo di lavoro della guida accelerante, nel seguente modo: The current accelerated by an electron accelerator (LINAC) powered by a radiofrequency source (klystron, magnetron) can always be represented as a Fourier series of sine only, with a fundamental frequency equal to the frequency ω0 of the operating mode of the accelerating guide, in the following way:

Il campo magnetico generato dal fascio di elettroni in corrispondenza della spira risulta essere dato da: The magnetic field generated by the electron beam in correspondence of the loop results to be given by:

mentre il campo effettivamente rilevato, a causa dell’effetto filtrante della cavità risonante, risulta while the field actually detected, due to the filtering effect of the resonant cavity, results

, ,

essendo d la distanza tra il fascio di elettroni ed il centro della spira, µ0la permeabilità magnetica del vuoto e I1la prima armonica. where d is the distance between the electron beam and the center of the loop, µ0 is the magnetic permeability of the vacuum and the first harmonic.

Le cavità risonanti passive 10 vengono sintonizzate in modo da avere frequenza di risonanza pari proprio a ω0alla temperatura di funzionamento desiderata e la tensione misurata ai capi della spira risulta così data da: The passive resonant cavities 10 are tuned in such a way as to have a resonance frequency equal to ω0 at the desired operating temperature and the voltage measured at the ends of the loop is thus given by:

, ,

essendo A l’area della spira. being A the area of the coil.

Il segnale, integrato nel tempo tramite un apposito circuito elettronico, fornisce quindi una misura intrinsecamente proporzionale alla carica trasportata dal fascio e, dunque, alla deposizione di dose. The signal, integrated over time by means of a special electronic circuit, therefore provides an intrinsically proportional measure to the charge carried by the beam and, therefore, to the dose deposition.

Il materiale metallico di ciascuna cavità risonante 10 è scelto in modo da ottemperare contemporaneamente alla necessità di garantire una efficiente termostatazione della doppia cavità risonante; inoltre, vengono utilizzate due cavità risonanti 10 per la misura della corrente del fascio. The metal material of each resonant cavity 10 is chosen so as to simultaneously comply with the need to ensure efficient thermostating of the double resonant cavity; moreover, two resonant cavities 10 are used for measuring the beam current.

La risposta del sistema di misura è indipendente dalle condizioni ambientali (temperatura, pressione e umidità) e, ulteriormente, il principale vantaggio del sistema in questione è la linearità della risposta rispetto alla corrente, ad una data energia prefissata; questo rende preferibile il sistema in questione all’utilizzo delle camere a ionizzazione. The response of the measurement system is independent of the environmental conditions (temperature, pressure and humidity) and, furthermore, the main advantage of the system in question is the linearity of the response with respect to the current, at a given predetermined energy; this makes the system in question preferable to the use of ionization chambers.

Le due cavità risonanti 10 sono realizzate in modo da misurare indipendentemente l’una dall’altra, secondo le prescrizioni della norma tecnica EN 60601-2-1. The two resonant cavities 10 are made to measure independently of each other, according to the requirements of the technical standard EN 60601-2-1.

La richiesta implica che sia garantito l’isolamento elettromagnetico tra le due cavità. The request implies that electromagnetic isolation between the two cavities is guaranteed.

Il parametro di scattering S12 misurato tra le due cavità 10 deve essere inferiore a -30dB; questo garantisce che la massima variazione possibile del segnale elettrico misurato all’interfaccia di uscita (identificabile con il connettore di collegamento della spira su cui si innesta la linea di trasmissione che trasporta il segnale in oggetto al dispositivo di acquisizione) di una delle due cavità 10, causato dall’altra cavità, è inferiore a 0,1%. The scattering parameter S12 measured between the two cavities 10 must be less than -30dB; this guarantees that the maximum possible variation of the electrical signal measured at the output interface (identifiable with the connection connector of the loop on which the transmission line that carries the signal in question to the acquisition device is inserted) of one of the two cavities 10 , caused by the other cavity, is less than 0.1%.

Il dispositivo secondo l’invenzione ottiene tale risultato in almeno tre modi differenti: The device according to the invention achieves this result in at least three different ways:

a) tramite l’utilizzo di un canale di trasporto del fascio, che unisce le due cavità 10, di lunghezza e diametro tale che sia rispettata la condizione sull’isolamento elettromagnetico di cui sopra e che la sezione trasversa del fascio di particelle cariche lungo il cammino percorso internamente al sistema di cavità risonanti sia minore del raggio (o della sezione) del canale di trasporto in oggetto; a) through the use of a beam transport channel, which joins the two cavities 10, of such length and diameter that the above condition on the electromagnetic insulation is respected and that the cross section of the beam of charged particles along the path traveled inside the resonant cavity system is less than the radius (or section) of the transport channel in question;

b) tramite l’inserzione di una terza cavità risonante, posta tra le due cavità 10, sintonizzata ad una frequenza significativamente diversa; b) by inserting a third resonant cavity, placed between the two cavities 10, tuned to a significantly different frequency;

c) tramite una geometria del canale di trasporto del fascio che al suo interno smorzi il campo elettromagnetico alla frequenza di risonanza delle cavità integrate prese singolarmente. c) through a geometry of the beam transport channel that inside it dampens the electromagnetic field at the resonant frequency of the integrated cavities taken individually.

Inoltre il dimensionamento della spira deve essere tale da garantire: Furthermore, the sizing of the loop must be such as to guarantee:

• un rapporto segnale/rumore adeguato; • an adequate signal / noise ratio;

• l’isolamento elettromagnetico tra le due cavità. L’implementazione di tale sistema varia a seconda di: • electromagnetic isolation between the two cavities. The implementation of this system varies depending on:

• frequenza di lavoro della guida accelerante, che determina, in prima approssimazione, le dimensioni di ciascuna cavità risonante; • working frequency of the accelerating guide, which determines, as a first approximation, the dimensions of each resonant cavity;

• l’atmosfera interna al sistema (aria, miscela specifica di gas o vuoto); • the atmosphere inside the system (air, specific mixture of gas or vacuum);

• il tipo di particella carica in oggetto. • the type of charged particle in question.

La soluzione presentata nelle figure si riferisce ad una guida accelerante per elettroni operante a 2998 MHz, con sistema di cavità risonanti integrate in aria. Le figure allegate si riferiscono altresì a cavità 10 realizzate in banda S, risonanti a 2998 MHz, disaccoppiate tra loro, separatamente sintonizzabili e globalmente termostatate, nonché ciascuna di esse dotata di pick-up magnetico 12. The solution presented in the figures refers to an accelerating guide for electrons operating at 2998 MHz, with a system of resonant cavities integrated in the air. The attached figures also refer to cavities 10 made in S band, resonant at 2998 MHz, decoupled from each other, separately tunable and globally thermostated, as well as each of them equipped with a magnetic pick-up 12.

Il sistema illustrato consta in particolare di due cavità risonanti a sezioni circolari con canale di drift cilindrico; il canale di drift che integra le due cavità consiste in un cilindro di diametro interno 20 mm ed altezza 24 mm e le spire presentano sezione rettangolare con un lato pari a 3 mm ed un secondo lato variabile nell’intervallo di valori 2-4 mm. The illustrated system consists in particular of two resonant cavities with circular sections with cylindrical drift channel; the drift channel that integrates the two cavities consists of a cylinder with an internal diameter of 20 mm and a height of 24 mm and the coils have a rectangular section with a side equal to 3 mm and a second side variable in the range of values 2-4 mm.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi. From the above description the characteristics of the device for the radiotherapy treatment of oncological patients, which is the object of the present invention, are clear, as are the advantages.

E’ chiaro, infine, che numerose altre varianti possono essere apportate al dispositivo in questione, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell’idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti, senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione come definito dalle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that numerous other variations can be made to the device in question, without thereby departing from the novelty principles inherent in the inventive idea, just as it is clear that, in the practical implementation of the invention, the materials, the shapes and the dimensions of the illustrated details may be any according to requirements and the same may be replaced with other technically equivalent ones, without thereby departing from the relative scope of protection as defined by the attached claims.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il trattamento radioterapico di malati oncologici, detto dispositivo essendo posto all’uscita di una guida accelerante di un acceleratore medicale a radiofrequenza di particelle cariche ed essendo costituito da un sistema ad attraversamento costituito da due sottoinsiemi indipendenti, che permettono di ottenere una lettura in tempo reale della dose di dette particelle cariche in uscita da detto acceleratore, detta dose in uscita da detto acceleratore essendo intrinsecamente proporzionale alla dose di particelle cariche che si depositano su un bersaglio, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo include due o più cavità risonanti passive (10), ciascuna delle quali sintonizzata alla stessa frequenza di risonanza del modo in cui opera la guida accelerante (11) di detto acceleratore di particelle cariche, dette cavità risonanti (10) essendo meccanicamente solidali tra loro, in modo tale da poter essere simultaneamente termostatate. CLAIMS 1. Device for the radiotherapy treatment of cancer patients, said device being placed at the exit of an accelerating guide of a radiofrequency medical accelerator of charged particles and being constituted by a crossing system consisting of two independent subsets, which allow to obtain a real-time reading of the dose of said charged particles leaving said accelerator, said dose leaving said accelerator being intrinsically proportional to the dose of charged particles deposited on a target, characterized in that said device includes two or more resonant cavities passive (10), each of which tuned to the same resonant frequency as the way in which the accelerating guide (11) of said charged particle accelerator operates, said resonant cavities (10) being mechanically integral with each other, so as to be able to be simultaneously thermostated. 2. Dispositivo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un segnale è prelevato tramite pick-up capacitivo (12), posto nelle vicinanze del diametro interno di dette cavità (10). 2. Device as claimed in claim 1, characterized in that a signal is picked up by means of a capacitive pick-up (12), placed in the vicinity of the internal diameter of said cavities (10). 3. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette cavità risonanti (10) sono orientate in modo da avere la superficie perpendicolare alle linee del campo magnetico generato dalla corrente di fascio. 3. Device as claimed in at least one of the preceding claims, characterized in that said resonant cavities (10) are oriented so as to have the surface perpendicular to the lines of the magnetic field generated by the beam current. 4. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette cavità risonanti passive (10) sono sintonizzate ad una frequenza di risonanza pari alla frequenza del modo di lavoro di detta guida accelerante, ad una temperatura di funzionamento prefissata. 4. Device as per at least one of the preceding claims, characterized in that said passive resonant cavities (10) are tuned to a resonant frequency equal to the frequency of the operating mode of said accelerating guide, at a predetermined operating temperature. 5. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna cavità (10) è realizzata in materiale metallico. 5. Device as claimed in at least one of the preceding claims, characterized in that each cavity (10) is made of metallic material. 6. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo include due cavità risonanti (10) per la misura della corrente di fascio, realizzate in modo da misurare indipendentemente l’una dall’altra. 6. Device as per at least one of the preceding claims, characterized in that said device includes two resonant cavities (10) for measuring the beam current, made to measure independently of each other. 7. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il parametro di scattering S12 misurato tra dette due cavità (10) è inferiore a -30dB. 7. Device as claimed in at least one of the preceding claims, characterized in that the scattering parameter S12 measured between said two cavities (10) is lower than -30dB. 8. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che un canale di trasporto del fascio di particelle cariche unisce dette due cavità risonanti (10). 8. Device as claimed in at least one of the preceding claims, characterized in that a transport channel for the beam of charged particles joins said two resonant cavities (10). 9. Dispositivo come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che una terza cavità risonante è posta tra dette due cavità (10) ed è sintonizzata ad una frequenza diversa dalla frequenza di sintonizzazione di dette due cavità (10). 9. Device as per at least one of the preceding claims, characterized in that a third resonant cavity is placed between said two cavities (10) and is tuned to a frequency other than the tuning frequency of said two cavities (10). 10. Macchina di radioterapia intraoperatoria (IORT) comprendente un dispositivo di trattamento radioterapico come ad almeno una delle rivendicazioni 1-9.10. Intraoperative radiotherapy (IORT) machine comprising a radiotherapy treatment device as per at least one of claims 1-9.
IT000149A 2013-06-07 2013-06-07 DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES ITVI20130149A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000149A ITVI20130149A1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES
PCT/IT2014/000157 WO2014195986A1 (en) 2013-06-07 2014-06-06 Radiotherapy treatment device for cancer patients

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000149A ITVI20130149A1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITVI20130149A1 true ITVI20130149A1 (en) 2014-12-08

Family

ID=48793489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000149A ITVI20130149A1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES

Country Status (2)

Country Link
IT (1) ITVI20130149A1 (en)
WO (1) WO2014195986A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109395258A (en) * 2017-08-18 2019-03-01 盖炜 Precise radiotherapy method and system based on sorghum procyanidins
IT201800001312A1 (en) 2018-01-18 2019-07-18 S I T Sordina Iort Tech S P A IORT DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF CANCER PATIENTS
IT201900016760A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-19 S I T Sordina Iort Tech S P A DEVICE FOR THE RADIOTHERAPY TREATMENT OF CANCER PATIENTS
CN113050150B (en) * 2021-03-15 2022-08-09 合肥中科离子医学技术装备有限公司 Anti-interference current target for cyclotron
US20230317310A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Varian Medical Systems, Inc. Flash electron applicator with integrated dosimeter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070252093A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Hisataka Fujimaki Ion beam delivery equipment and an ion beam delivery method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070252093A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Hisataka Fujimaki Ion beam delivery equipment and an ion beam delivery method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014195986A1 (en) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITVI20130149A1 (en) DEVICE FOR RADIOTHERAPY TREATMENT OF ONCOLOGIC DISEASES
Binenbaum et al. Cold atmospheric plasma, created at the tip of an elongated flexible capillary using low electric current, can slow the progression of melanoma
Kaushik et al. Low doses of PEG-coated gold nanoparticles sensitize solid tumors to cold plasma by blocking the PI3K/AKT-driven signaling axis to suppress cellular transformation by inhibiting growth and EMT
Bartzsch et al. Technical advances in x-ray microbeam radiation therapy
Piotrowski et al. Total skin electron irradiation techniques: a review
Oppelt et al. Comparison study of in vivo dose response to laser-driven versus conventional electron beam
Bláha et al. The proton-boron reaction increases the radiobiological effectiveness of clinical low-and high-energy proton beams: novel experimental evidence and perspectives
Song et al. A review on the selective apoptotic effect of nonthermal atmospheric-pressure plasma on cancer cells
Brownstein et al. Characterizing the potency and impact of carbon ion therapy in a primary mouse model of soft tissue sarcoma
Cheah et al. Measuring the response of human head and neck squamous cell carcinoma to irradiation in a microfluidic model allowing customized therapy
Gil et al. Survival analysis of F98 glioma rat cells following minibeam or broad-beam synchrotron radiation therapy
Curley et al. Noninvasive radiofrequency treatment effect on mitochondria in pancreatic cancer cells
US20220323792A1 (en) Device for the radiotherapy treatment of cancer patients
Shields et al. Cell survival and DNA damage in normal prostate cells irradiated out-of-field
Dal Bello et al. Enabling ultra-high dose rate electron beams at a clinical linear accelerator for isocentric treatments
Yadav et al. Skin dose estimation for various beam modifiers and source-to-surface distances for 6MV photons
Yadav et al. Effect of various physical parameters on surface and build-up dose for 15-MV X-rays
Nurdin et al. Source to Skin Distance (SSD) Characteristics from Varian CX Linear Accelerator
Kajaria et al. Monte Carlo study of a flattening filter-free 6 MV photon beam using the BEAMnrc code
Kinhikar et al. Peripheral dose measurements with diode and thermoluminescence dosimeters for intensity modulated radiotherapy delivered with conventional and un-conventional linear accelerator
ES2902914T3 (en) IORT device for radiotherapy treatment of cancer patients
KR101241108B1 (en) Glass Dosimeter Calibration Phantom for Quality Assurance
Pachnerova Brabcova et al. Spectrometry of linear energy transfer with track-etched detectors in carbon ion beams, MONO and SOBP
Ma et al. The Study of Field Equivalence Determined by the Modeled Percentage Depth Dose in Electron Beam Radiation Therapy
Rivera Exploring Potential Therapeutic Benefits of Spatially Fractionated Radiation Therapy