RU197061U1 - Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии - Google Patents
Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии Download PDFInfo
- Publication number
- RU197061U1 RU197061U1 RU2020107909U RU2020107909U RU197061U1 RU 197061 U1 RU197061 U1 RU 197061U1 RU 2020107909 U RU2020107909 U RU 2020107909U RU 2020107909 U RU2020107909 U RU 2020107909U RU 197061 U1 RU197061 U1 RU 197061U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collimator
- dimensions
- radiation therapy
- thickness
- applicator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
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)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области медицинской техники. Индивидуальный коллиматор для проведения процедуры электронной лучевой терапии характеризуется тем, что изготовлен методом 3D-печати с внутренним контуром, соответствующим сформированному в системе планирования лучевой терапии плану облучения. Коллиматор состоит из монолитных слоев термопластичного материала, общая толщина которых рассчитана в соответствии с требуемой по плану лучевой терапии мощностью электронного пучка из экспериментально полученной зависимости распределения поглощенной дозы от глубины для материала, выбранного для 3D-печати, при условии полного поглощения пучка электронов и вторичного излучения, при этом нижняя часть коллиматора выполнена с толщиной и размерами внешнего контура, соответствующими толщине и размерам внутреннего контура держателя аппликатора, а внешние размеры остальной части коллиматора соответствуют внутренним размерам стандартного аппликатора ускорителя. Технический результат полезной модели состоит в повышении надежности крепления коллиматора в аппликаторе, повышении безопасности изделия. 3ил.
Description
Полезная модель относится к области медицины и предназначена для использования в процедурах электронной лучевой терапии с индивидуальной формой поля излучения.
Коллиматор электронного пучка представляет собой изделие с размерами, обеспечивающими полное перекрытие пучка электронов, изготовленное из материала, поглощающего электроны, с внутренним отверстием заданной формы. Электронный пучок, проходя через коллиматор, полностью поглощается в материале изделия за пределами отверстия. Таким образом, после прохождения коллиматора пучок электронов по форме соответствует форме отверстия.
Известен коллиматор индивидуальной формы, описанный в патенте US №4700451B1, [МПК A61N5/01, опубл. 20.08.1996]. Данный коллиматор выполнен из металлического сплава (обычно используется сплав Вуда) путем отливки вокруг пенопластового блока, который по форме повторяет необходимую форму отверстия, которая обычно соответствует проекции области облучения на плоскость перпендикулярную направлению облучения и получается из рентгеновского снимка пациента. Главным недостатком такого коллиматора является большое отличие границ полученного отверстия от требуемых, поскольку в процессе отливки коллиматора пенопластовая деталь деформируется, и итоговая форма коллиматора отличается от планируемой. Кроме того, для изготовления таких коллиматоров используется сплав Вуда, который токсичен, поскольку содержит свинец и кадмий, и попадание сплава Вуда на оголенную кожу вызывает раздражение. Также известно, что пары из сплавов, содержащих кадмий, представляют опасность для человека, так как отравление кадмием несет в себе риск развития рака, аносмии (потери обоняния) и повреждения печени, почек, нервов, костей и дыхательной системы. Техническое решение характеризуется дороговизной, а также длительностью процесса отливки коллиматоров: более двух дней затрачивается на отливку одного коллиматора.
Известен коллиматор индивидуальной формы, принятый за прототип, описанный в заявке на патент CN №103505819A, [МПК A61N5/10, опубл. 15.01.2014]. Данный коллиматор представляет собой матрицу из гипсового порошка, распечатанную с использованием 3D-принтера Z Corp. Zprinter 350, заполненную порошком из сплава Вуда с размером частиц 840 мкм и спрессованным с помощью пуансона для прессования порошка до получения монолитной структуры. При этом внешние границы гипсовой матрицы выполнены так, чтобы иметь возможность расположения полученного коллиматора в аппликаторе, а внутренние границы повторяют форму индивидуально заданного отверстия, соответствующего плану облучения.
Главным недостатком данного технического решения является использование для заполнения матрицы коллиматора порошком из сплава Вуда, который при изготовлении или утилизации коллиматора оказывает негативное влияние на организм. Кроме того, прототип характеризуется дороговизной, поскольку сплав Вуда обладает высокой себестоимостью (не менее 3 тыс. руб./кг). К недостаткам этого технического решения следует отнести невысокую точность изготовления матриц коллиматоров на гипсовых 3D-принтерах.
Общим существенным признаком с заявляемой полезной моделью является использование 3D-печати матрицы коллиматора, у которой внутренние границы, выполнены повторяющими форму индивидуально заданного отверстия, соответствующего плану облучения.
Задачей настоящей полезной модели является разработка недорогого, простого в изготовлении, точно повторяющего границы индивидуально заданной области облучения, коллиматора.
Технический результат заключается в расширении арсенала индивидуальных коллиматоров для проведения процедур электронной лучевой терапии при одновременном обеспечении надежности его крепления в аппликаторе, снижении себестоимости и повышении безопасности и скорости изготовления изделия.
Технический результат достигается тем, что индивидуальный коллиматор для проведения процедуры электронной лучевой терапии изготовлен методом 3D-печати с внутренним контуром соответствующим сформированному в системе планирования лучевой терапии плану облучения. Индивидуальный коллиматор состоит из монолитных слоев термопластичного материала, общая толщина которых рассчитана в соответствии с требуемой по плану лучевой терапии мощностью электронного пучка из экспериментально полученной зависимости распределения поглощенной дозы от глубины для материала, выбранного для 3D-печати, при условии полного поглощения пучка электронов и вторичного излучения, при этом нижняя часть коллиматора выполнена с толщиной и размерами внешнего контура соответствующими толщине и размерам внутреннего контура держателя аппликатора, а внешние размеры остальной части коллиматора соответствуют внутренним размерам стандартного аппликатора ускорителя. | |
Оптимально в качестве термопластичного материала индивидуального коллиматора использовать ударопрочный полистирол. |
Рекомендуется в качестве термопластичного материала индивидуального коллиматора использовать акрилонитрилбутадиенстирол.
Допускается в качестве термопластичного материала индивидуального коллиматора использовать полилактид.
Выполнение нижней части коллиматора с толщиной и размерами внешнего контура соответствующими толщине и размерам внутреннего контура держателя аппликатора обеспечивает надежное фиксацию коллиматора в аппликаторе, тем самым предотвращая боковое смещение и соскальзывание коллиматора с аппликатора.
В предлагаемом техническом решении не используются порошки металлов, которые при попадании в организм в процессе изготовления или утилизации коллиматора могут приводить к нежелательным последствиям для организма.
Применение метода 3D-печати для изготовления монолитного коллиматора позволяет существенно сократить длительность этого процесса.
Использование экспериментально полученных зависимостей распределения поглощенной дозы электронного пучка от глубины для различных материалов позволяет подобрать толщину коллиматора, необходимую для полного поглощения пучка электронов, и выбрать оптимальный с точки зрения скорости и себестоимости материал для печати, а именно ударопрочный полистирол, акрилонитрилбутадиенстирол или полилактид.
Предложенная полезная модель может быть изготовлена из термопластичного материала без дорогостоящего вспомогательного оборудования, а также обладает пониженной себестоимостью коллиматора, напечатанного на 3D-принтере (до 500 рублей), что на порядок ниже стоимости коллиматора-прототипа.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 изображен вид коллиматора сбоку, совмещенный с центральным разрезом.
На фиг. 2 изображен вид коллиматора снизу.
На фиг. 3 представлена экспериментально полученная зависимость распределения поглощенной дозы электронного пучка от глубины для ударопрочного полистирола (HIPS пластика) для пучка с энергией 6, 12,18 МэВ.
Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии состоит (фиг. 1, фиг. 2) из множества монолитных слоев термопластичного материала, изготовленных посредством 3D-печати. Конструктивно коллиматор состоит из верхней части 1, с размерами внешнего контура соответствующими внутренним размерам стандартного аппликатора ускорителя 2, а также нижней части 3, выполненной с толщиной и размерами внешнего контура соответствующими толщине и размерам внутреннего контура держателя аппликатора 4. Также в коллиматоре есть сквозное отверстие 5, форма которого определяется в соответствии с сформированным в системе планирования лучевой терапии планом облучения пациента. Толщина коллиматора определяется согласно требуемой по плану лучевой терапии мощностью электронного пучка из экспериментально полученной зависимости распределения поглощенной дозы от глубины (фиг. 3) для материала, выбранного для 3D-печати. В качестве материала коллиматора можно использовать акрилонитрилбутадиенстирол, ударопрочный полистирол либо полилактид.
Коллиматор после изготовления посредством 3D-печати устанавливается в держатель стандартного аппликатора медицинского ускорителя и готов к использованию в процедурах электронной лучевой терапии.
Полезная модель иллюстрируется следующим примером. В системе планирования лучевой терапии XiO был составлен план облучения пациента с заданной формой распределения поля электронов для клинического ускорителя ONCOR Impression Plus фирмы Siemens. Форма пучка была экспортирована из системы планирования лучевой терапии в виде файла трехмерной модели в формате .stl и программным обеспечением преобразована в файл трехмерной модели коллиматора для 3D-принтера. Энергия электронного пучка по плану облучения составила 6 МэВ, максимальная толщина коллиматора подбиралась для выполнения условия полного поглощения пучка электронов в HIPS-пластике и составила 5,0 см. Внешние размеры верхнего слоя коллиматора были выбраны в соответствии с внутренними размерами стандартного аппликатора ускорителя и составили 10 см. Толщина нижней части 3 коллиматора выбиралась исходя из толщины держателя аппликатора 4 и составила 0,7 см, соответственно толщина верхней части 1 составила 4,3 см. Размеры внешнего контура нижней части 3 выбирались исходя из размеров внутреннего контура держателя аппликатора 4 и составили 9 см. В качестве термопластичного филамента для 3D-печати использовался HIPS-пластик (производитель – Bestfilament). Диаметр нити используемого филамента – 2,85 мм. Для печати использовали 3D-принтер «UP1 Plus 2» (диаметр сопла экструзионной головки – 400 мкм). Толщина слоя составляла 600 мкм, печатали со скоростью передвижения экструзионной головки 20 мм/мин. Температура рабочей платформы 3D-принтера составляла 90° С. Расход нити филамента на изготовление одного коллиматора составил 495 гр., при цене филамента 1000 руб./кг, цена готового коллиматора составила примерно 500 рублей, что на порядок ниже цены аналогичного коллиматора-прототипа путем прессования порошка сплава Вуда в гипсовой матрице (оценка дала стоимость примерно 6350 рублей).
Реализация заявляемого технического решения позволяет обеспечить создание недорогого, простого в изготовлении, точно повторяющего границы индивидуально заданной области облучения, коллиматора с надежным закреплением в стандартном аппликаторе ускорителя, что уменьшает риск смещения и соскальзывания коллиматора из аппликатора и минимизирует облучение прилегающих здоровых тканей.
Claims (4)
1. Индивидуальный коллиматор для проведения процедуры электронной лучевой терапии, характеризующийся тем, что изготовлен методом 3D-печати с внутренним контуром, соответствующим сформированному в системе планирования лучевой терапии плану облучения, отличающийся тем, что состоит из монолитных слоев термопластичного материала, общая толщина которых рассчитана в соответствии с требуемой по плану лучевой терапии мощностью электронного пучка из экспериментально полученной зависимости распределения поглощенной дозы от глубины для материала, выбранного для 3D-печати, при условии полного поглощения пучка электронов и вторичного излучения, при этом нижняя часть коллиматора выполнена с толщиной и размерами внешнего контура, соответствующими толщине и размерам внутреннего контура держателя аппликатора, а внешние размеры остальной части коллиматора соответствуют внутренним размерам стандартного аппликатора ускорителя.
2. Индивидуальный коллиматор по п.1, в котором в качестве термопластичного материала используется ударопрочный полистирол.
3. Индивидуальный коллиматор по п.1, в котором в качестве термопластичного материала используется акрилонитрилбутадиенстирол.
4. Индивидуальный коллиматор по п.1, в котором в качестве термопластичного материала используется полилактид.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020107909U RU197061U1 (ru) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020107909U RU197061U1 (ru) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019120072 Substitution | 2019-06-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU197061U1 true RU197061U1 (ru) | 2020-03-26 |
Family
ID=69941697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020107909U RU197061U1 (ru) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU197061U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6188748B1 (en) * | 1995-10-02 | 2001-02-13 | Deutsches Krebsforschungszentrum Stiftung Des Offentlichen Rechts | Contour collimator for radiotherapy |
RU2499621C2 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-11-27 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Многолепестковый коллиматор для протонной лучевой терапии |
CN103505819A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-15 | 曲桂红 | 基于3d打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法 |
US20150094838A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Varian Medical Systems, Inc. | Printing of objects for medical use |
-
2020
- 2020-02-21 RU RU2020107909U patent/RU197061U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6188748B1 (en) * | 1995-10-02 | 2001-02-13 | Deutsches Krebsforschungszentrum Stiftung Des Offentlichen Rechts | Contour collimator for radiotherapy |
RU2499621C2 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-11-27 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Многолепестковый коллиматор для протонной лучевой терапии |
CN103505819A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-15 | 曲桂红 | 基于3d打印技术的肿瘤放射治疗调强补偿器制作方法 |
US20150094838A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Varian Medical Systems, Inc. | Printing of objects for medical use |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lee et al. | A Monte Carlo dosimetry‐based evaluation of the reaction near threshold for accelerator boron neutron capture therapy | |
Herrera et al. | Evaluation of performance of an accelerator-based BNCT facility for the treatment of different tumor targets | |
RU197061U1 (ru) | Коллиматор индивидуальной формы для проведения процедуры электронной лучевой терапии | |
Endo | Robert R. Wilson (1914–2000): the first scientist to propose particle therapy—use of particle beam for cancer treatment | |
JP2018015148A (ja) | 粒子線遮蔽治具及びその製造方法 | |
EP3003482A1 (en) | Device for collimating electromagnetic radiation | |
Blaumann et al. | Boron neutron capture therapy of skin melanomas at the RA‐6 reactor: A procedural approach to beam set up and performance evaluation for upcoming clinical trials | |
Martínez‐Rovira et al. | Dose evaluation of Grid Therapy using a 6 MV flattening filter‐free (FFF) photon beam: A Monte Carlo study | |
Fjæra | Development of a Monte Carlo based treatment planning verification tool for particle therapy | |
Bleehen et al. | Radiation therapy planning | |
Allen et al. | Toward a final design for the Birmingham boron neutron capture therapy neutron beam | |
DE4132925A1 (de) | Medizinisches pflaster mit strahlenschutzwirkung | |
CN107297031A (zh) | 一种高精度放疗准直器 | |
Brugger et al. | An epithermal neutron beam for neutron capture therapy at the Missouri University Research Reactor | |
Walz et al. | Individualized compensating filters and dose optimization in pelvic irradiation | |
Wallace et al. | The influence of heavy water on boron requirements for neutron capture therapy | |
Laughlin | Development of the technology of radiation therapy. | |
Pradhan et al. | Oncology: radiation oncologist’s view | |
CN106362309B (zh) | 一种定制肿瘤放射治疗挡板的方法 | |
Sengupta et al. | Cobalt compensator-based IMRT device: A treatment planning study of head and neck cases | |
Munteanu et al. | Thermoplastic materials applications in radiation therapy | |
Kaur et al. | Dosimetric and radiobiological evaluation of treatment plan for cervical cancer high-dose-rate intracavitary brachytherapy | |
CN219630463U (zh) | 一种放射治疗用物理补偿器 | |
Taranenko et al. | Fluence-to-absorbed-dose conversion coefficients for neutron beams from 0.001 eV to 100 GeV calculated for a set of pregnant female and fetus models | |
Stuchebrov et al. | Comparison of electron beam shaping efficiency with metal and 3D-printed plastic collimators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20210222 |