RU2210408C1 - Способ выведения больных в положение облучения и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение используется в медицинской технике при выполнении ротационной лучевой терапии злокачественных опухолей пучком ионизирующей радиации. Облучение пациентов ведут в единственной радиационной процедурной, а подготовку к облучению ведут с помощью устройства для выведения больных в положение облучения параллельно в нескольких подготовительных процедурных. В каждой процедурной производят полную подготовку больных к облучению на мобильном стенде и/или контроль этого положения. Мобильный стенд устанавливают в позицию укладки пациента. На стенде устанавливают фиксирующий элемент в виде оболочки. Пациента фиксируют в оболочке с помощью воздухонепроницаемых мешков, содержащих мелкие гранулы. Мешки моделируют по контурам тела пациента. Полости мешков вакуумируют. Юстируют фиксирующий элемент относительно лазерного имитатора терапевтического пучка. Перемещают мобильный стенд в радиационную процедурную. Проводят облучение. Возвращают мобильный стенд в позицию укладки в подготовительную процедурную. Расфиксируют и удаляют из фиксирующего элемента пациента. Извлекают мешки. Отправляют их на хранение в "библиотеку". Их используют для всех последующих сеансов облучения. После проведения сеанса облучения очередного пациента его вместе со стендом и фиксирующими устройствами перемещают в пустую подготовительную процедурную. Одновременно в том же направлении в радиационную процедурную перемещают другого пациента, подготовленного в другой процедурной. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение используется в медицинской технике при выполнении ротационной лучевой терапии злокачественных опухолей пучком ионизирующей радиации. В способе используют горизонтальный узкий сканирующий или широкий пучок адронов (т.е. протонов, многозарядных ионов, пи-минус-мезонов или нейтронов), под который помещают больного. Облучение пациентов ведут в единственной радиационной процедурной, а подготавливают к облучению одновременно в нескольких подготовительных процедурных, расположенных по разные стороны от радиационной. В каждой из них больного фиксируют в тонкостенной жесткой оболочке с помощью воздухонепроницаемых мешков, содержащих мелкие гранулы и длительно сохраняющих форму своей поверхности после вакуумирования мешков. При этом больного вращают и перемешают поперек пучка во взаимно перпендикулярных направлениях при любом положении оси симметрии тела. Изобретение позволяет проводить ротационно-сканирующее облучение опухолей узкими или широкими пучками адронов в ранее недоступных местах.

Изобретение относится к способам лучевой терапии облучением элементарными частицами, а именно при выполнении ротационной лучевой терапии злокачественных опухолей.

Известны устройства медицинских комплексов для лучевого лечения рака пучками тяжелых заряженных частиц высокой энергии (100-400 МэВ/нуклон), а также способы подготовки больных к облучению, доставки больных в радиационные процедурные и эвакуации пациентов из процедурных после окончания облучения, которые применяют в этих комплексах.

Терапевтический комплекс состоит из ускорителя и радиационных процедурных кабин, снабженных медико-техническими приспособлениями для размещения пациента, его центрации, фиксации и облучения. Пучок частиц от ускорителя с помощью магнитной оптики поочередно раздают в процедурные, где облучение неподвижно лежащего на горизонтальном столе пациента осуществляют при помощи вращающегося вокруг стола волновода (так называемого ГАНТРИ). Каждое ГАНТРИ весит 50-160 и стоит от $ 8-10 млн. (для протонных пучков) до $ 100 млн. (для пучков многозарядных ионов). Чтобы ускоритель не простаивал, при одном ускорителе строят несколько параллельно работающих ГАНТРИ. В итоге стоимость таких терапевтических комплексов исчисляется многими десятками или сотнями миллионов долларов, причем капитальные затраты на создание системы раздачи пучка и оборудования радиационных процедурных составляют от 3/4 до 9/10 стоимости всего комплекса. [K.Kawachi at al. "Heavy Ion Medical Accelerator in Japan." In: Hadrontherapy in Oncology. Ed. by U.Amaldi and B.Larsson. Excerpta Medica, International Congress Series 1077. Elsevier, 1994: 229-238. // J. R. Alonso "Synchrotrons: the American experience". Там же: 266-281. // "News from Harvard Cyclotron Laboratory, USA". Particles, 1996, 17: 9-12].

Современные медицинские терапевтические комплексы для лучевого лечения пучками тяжелых заряженных частиц имеют следующие недостатки:
- укладку, фиксацию, юстировку и терапевтическое облучение больного производят в одной и той же радиационной процедурной, что снижает пропускную способность комплекса и заставляет медицинский персонал длительно работать в помещении с наведенной радиоактивностью.

- предварительную подачу больного в каждую медицинскую радиационную процедурную и эвакуацию из нее уже облученного пациента выполняют по одному и тому же пути, во встречных направлениях, через единственный проем, предусмотренный в стенах радиационной процедурной. Она не механизирована и не автоматизирована.

- при каждом ускорителе сооружают по несколько параллельно работающих весьма дорогостоящих радиационных процедурных с ГАНТРИ, снабженных дорогими защитными от проникающего излучения стенами (2-5 м тяжелого бетона), что увеличивает пропускную способность ускорителя, но одновременно увеличивает капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

- техника ГАНТРИ может выполнять только статическое облучение очага поражения. Ротационные методы облучения (наиболее выгодные для терапии) исключены.

Известен "Способ фиксации пациента для проведения ротационной лучевой терапии горизонтальным терапевтическим пучком протонов и устройство кресла для реализации этого способа", при котором объект облучения вращают под пучком вокруг вертикальной оси [патент РФ 2149662, приоритет от 21.04.98.].

В специально сконструированном, сложном кресле все части тела пациента жестко фиксируют при помощи неподвижных упоров, подвижных прижимов и жестких захватов. Все подвижные узлы кресла снабжены шкалами, что позволяет сделать укладку пациента воспроизводимой.

Кресло, в котором фиксирован больной, жестко закреплено на ротационном стенде, который устанавливают в радиационной процедурной и с помощью которого осуществляется вращение кресла и его перемещение в трех взаимно перпендикулярных направлениях как во время юстировки злокачественной опухоли при подготовке к облучению, так и во время терапевтического облучения опухоли пучком тяжелых заряженных частиц. Этот способ облучения позволяет надежно и воспроизводимо фиксировать пациента в положении "сидя" и реализовать самые сложные методы сканирующего и ротационного облучения любыми горизонтальными пучками тяжелых частиц без необходимости использовать дорогие и громоздкие GANTRY.

Данное техническое решение имеет следующие недостатки:
- укладку, фиксацию, юстировку и терапевтическое облучение больного производят в одной и той же радиационной процедурной, что снижает пропускную способность ускорителя и заставляет медицинский персонал длительно работать в помещении с наведенной радиоактивностью.

- предварительную подачу больного в медицинскую радиационную процедурную и эвакуацию из нее уже облученного пациента выполняют через единственный проем, имеющийся в стенах радиационной процедурной, по одному и тому же пути, во встречных направлениях. Она не механизирована и не автоматизирована.

- время смены пациентов и укладки очередного больного намного превышает время, необходимое для самого терапевтического облучения.

Известно устройство аппарата для лучевой терапии тяжелыми ядерными частицами - нейтронами и способ выведения пациентов в положение облучения по патенту US 5433693 (A 61 N 5/00 600/1) 18.07.95.

Терапевтический аппарат имеет центральную зону, продуцирующую нейтроны. Радиационные процедурные для облучения пациентов расположены по кругу вокруг ядерного реактора, причем в каждую из них выводится горизонтальный фиксированный пучок нейтронов, а стационарно установленные в них лечебные стенды предназначены для размещения пациентов только в положении "лежа" на горизонтальном столе стенда с возможностью изменять высоту стола над уровнем пола, что позволяет поднять (или опустить) пациента в положение, при котором очаг (опухоль) совместится с уровнем неподвижного выходного отверстия, из которого поступает пучок нейтронов.

Данное техническое решение имеет следующие недостатки:
- облучение больных производят в нескольких дорогих радиационных процедурных, каждая из которых снабжена отдельной системой для формирования и мониторирования пучка и мощными защитными от излучения стенами.

- предварительную подачу больного в каждую медицинскую радиационную процедурную и эвакуацию из нее уже облученного пациента выполняют через единственный проем, предусмотренный в стенах радиационной процедурной, по одному и тому же пути, во встречных направлениях. Она не механизирована и не автоматизирована.

- предлучевую подготовку (укладку, фиксацию, юстировку) и терапевтическое облучение больного производят на стенде, стационарно установленном в радиационной процедурной, что уменьшает пропускную способность процедурной.

- установка может выполнять только статическое облучение очага поражения. Ротационные методы облучения (наиболее выгодные для терапии) исключены.

Известен "Способ выведения больных в положение облучения и устройство для его осуществления", по которому больных доставляют в радиационную процедурную через дверные проемы, которые на время проведения терапевтического облучения перекрывают защитными от излучения дверями (положительное решение от 13.12.01. по заявке 98117026 Б.В. Астрахана на патент РФ), - рассматриваемый нами как прототип.

Терапевтическое облучение здесь ведут в единственной радиационной процедурной, а подготовку больных к облучению выполняют параллельно в нескольких подготовительных процедурных, расположенных по разные стороны от радиационной. В каждой подготовительной процедурной больного жестко фиксируют в устройстве, установленном на мобильном стенде, на котором осуществляют ротацию и линейные перемещения больного как во время подготовки к облучению, так и сеанса терапевтического облучения. После проведения сеанса облучения очередного больного его вместе со стендом и фиксирующими устройствами перемещают в пустую подготовительную процедурную и одновременно в том же направлении в радиационную процедурную перемещают вместе со стендом и фиксирующими устройствами другого больного, подготовленного к облучению в другой подготовительной процедурной, расположенной по другую сторону от радиационной процедурной. Таким образом, осуществляют один рабочий шаг так называемого "маятникового" конвейера по перемещению больных, следующий рабочий шаг которого выполняют в противоположном направлении.

Как и в прототипе, в заявляемом способе выведение пациентов в положение облучения горизонтальным терапевтическим пучком выполняют путем предварительной доставки пациентов в радиационную процедурную через дверные проемы, которые на время проведения терапевтического облучения перекрывают защитными от излучения дверями. При этом терапевтическое облучение ведут в единственной радиационной процедурной, а подготовку пациентов к облучению выполняют параллельно в нескольких подготовительных процедурных, расположенных по разные стороны от радиационной процедурной. Это позволяет организовать полную загрузку радиационной процедурной независимо от времени, которое необходимо потратить на предлучевую подготовку конкретного больного.

В каждой из подготовительных процедурных пациента жестко фиксируют в устройствах, смонтированных на мобильном стенде. С помощью узлов мобильного стенда осуществляют ротацию и линейные перемещения пациента как во время подготовки к облучению, так и во время сеанса терапевтического облучения.

После проведения сеанса облучения очередного пациента его вместе со стендом и фиксирующими устройствами перемещают из радиационной процедурной в пустую подготовительную процедурную, в которой ранее проводилась его предлучевая подготовка, и одновременно в том же направлении в радиационную процедурную перемещают вместе со стендом и фиксирующими устройствами другого пациента, подготовленного к облучению в другой подготовительной процедурной, расположенной по другую сторону от радиационной процедурной. Таким образом, осуществляется один рабочий шаг так называемого маятникового конвейера по перемещению больных. Следующий рабочий шаг маятникового конвейера выполняют в противоположном направлении. Попарное "маятниковое" перемещение сразу двух пациентов через радиационную процедурную сначала в одну, а потом в другую сторону (п. 4 формулы) исключает встречные перемещения пациентов и резко сокращает время замены больных в радиационной процедурной.

Перемещения стенда с фиксированным на нем больным из подготовительной процедурной в радиационную и обратно осуществляют автоматически с ускорениями, исключающими смещение больного относительно фиксирующих устройств или потерю юстировки.

В отличие от прототипа в заявляемом способе в каждой процедурной производят полную подготовку больных к облучению на мобильном стенде и/или контроль этого положения, включая выполнение серийных горизонтальных компьютерных томограмм зоны терапевтического облучения, операции по предлучевой подготовке и терапевтическому облучению пациента выполняют в строго определенных позициях мобильного стенда. В каждую такую позицию мобильный стенд автоматически и с высокой точностью устанавливают и жестко закрепляют, а после выполнения операции также автоматически освобождают и перемещают в следующую позицию. Из позиции в позицию мобильные стенды перемещают по направляющим или на воздушной или магнитной подушке, а все перемещения каждого стенда или его частей и установленных на стенде фиксирующих приспособлений осуществляют также автоматически, на связи с управляющим компьютером.

Во время предлучевой подготовки мобильный стенд устанавливают в подготовительной процедурной в позицию укладки пациента (п.2 формулы) и на стенде в захватах П-образной фермы мобильного стенда устанавливают горизонтально фиксирующий элемент, выполненный в виде тонкостенной жесткой оболочки, грубо повторяющей контуры тела пациента. В жесткую оболочку помещают пациента в положении "лежа лицом вниз" или "лежа на спине". Пространство между оболочкой и телом пациента заполняют герметичными мешками, содержащими мелкие (1-2 мм в диаметре) пластиковые гранулы. Поверхность мешков моделируют по контурам тела пациента по внутренней поверхности жесткой оболочки, на которой имеются выступы или окна, позволяющие сделать положение мешков внутри оболочки воспроизводимым. Затем полости мешков вакуумируют, они отвердевают, фиксируя рельеф своей поверхности на несколько недель.

После этого, поворачивая П-образную ферму вокруг горизонтальной оси, переводят фиксирующий элемент с пациентом в вертикальное положение и юстируют мишень (опухоль, подлежащую облучению) относительно лазерного имитатора терапевтического пучка. Далее поворачивают вертикальную станину стенда вокруг вертикальной оси и переводят фиксирующий элемент в позицию томографирования.

С помощью смонтированного здесь вертикального компьютерного томографа выполняют серийные горизонтальные компьютерные томограммы зоны, подлежащей облучению, после чего перемещают мобильный стенд с пациентом в радиационную процедурную в позицию облучения и проводят автоматическое облучение пациента горизонтальным терапевтическим узким сканирующим или широким пучком адронов.

Для этого перемещают фиксирующий элемент с пациентом "под пучком". А именно: с помощью узлов мобильного стенда осуществляют вращение фиксирующего элемента (жесткой оболочки) с пациентом (в захватах П-образной фермы) вокруг продольной оси оболочки, комбинируя вращение с возвратно-поступательными трехмерными линейными перемещениями оболочки (обеспеченными перемещениями П-образной фермы вверх-вниз вдоль вертикальной станины стенда и перемещениями самого стенда по горизонтали во взаимно перпендикулярных направлениях) и/или поворотом оболочки вокруг горизонтальной оси (что выполняется путем поворота П-образной фермы вокруг горизонтальной оси, проходящей через ее геометрический центр) и/или поворотом оболочки вокруг вертикальной оси, лежащей в области геометрического центра мобильного стенда (за счет поворота вертикальной станины мобильного стенда вокруг ее вертикальной оси).

После окончания облучения мобильный стенд возвращают в позицию укладки в пустую подготовительную процедурную (в которой ранее проводили предлучевую подготовку данного пациента), переводят фиксирующий элемент в горизонтальное положение (вращая П-образную ферму вокруг горизонтальной оси), расфиксируют и удаляют из него пациента, извлекают из фиксирующего элемента отвердевшие фиксирующие мешки (которые в течение 6-7 недель, т.е. в течение всего курса облучения сохраняют свою форму). Индивидуальные отформованные мешки отправляют на хранение в "библиотеку" и используют для воспроизводимой фиксации данного пациента во время последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

На мобильном стенде можно устанавливать различные фиксирующие пациента элементы. Так (п. 3. формулы), после установки мобильного стенда в позицию укладки пациента на стенде можно вертикально установить фиксирующий элемент, выполненный в виде специализированного кресла, предназначенного для жесткой фиксации всех частей тела пациента (например, выполненного по патенту РФ на изобретение 2149662). С помощью смонтированных на кресле фиксирующих узлов, упоров и прижимов пациента фиксируют в кресле в положении "сидя", после чего кресло с пациентом юстируют относительно лазерного имитатора терапевтического пучка и переводят кресло в позицию томографирования.

После проведения томографирования зоны предполагаемой мишени, а затем терапевтического облучения пациента и возвращения мобильного стенда в позицию укладки в подготовительную процедурную пациента расфиксируют и удаляют из кресла, а взаимное расположение фиксирующих узлов кресла запоминают и используют для воспроизводимой фиксации данного пациента во время последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

Устройство для осуществления этого способа выведения больных в положение облучения (п.5 формулы) содержит радиационную процедурную с источником горизонтального терапевтического пучка адронов, снабженную дверными проемами, выполненными в разных стенах процедурной. На время облучения проемы перекрываются защитными от излучения дверями, за каждой из которых размещены по несколько подготовительных процедурных.

Между подготовительными процедурными и радиационной перемещаются мобильные стенды, выполненные с возможностью ротации и линейных перемещений пациентов, фиксированных на этих стендах.

Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что в подготовительных процедурных выполняется полная подготовка пациентов к облучению на мобильном стенде и/или контроль этого положения, включая выполнение серийных горизонтальных компьютерных томограмм зоны терапевтического облучения.

Для этого в каждой процедурной установлены лазерный имитатор терапевтического пучка адронов и вертикальный компьютерный томограф, состоящий из неподвижно установленных на стенах процедурной рентгеновской трубки и линейки рентгеночувствительных датчиков, между которыми во время томографирования вращается вокруг вертикальной оси и трехмерно линейно перемещается пациент, размещенный в фиксирующем устройстве на мобильном стенде.

Мобильный стенд содержит вертикальную станину, смонтированную с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси и линейного ее перемещения (или перемещения всего стенда) во взаимно перпендикулярных направлениях по горизонтали. Вертикальная станина несет П-образную ферму, смонтированную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, проходящей через ее геометрический центр, и возвратно-поступательного движения параллельно самой себе вдоль станины.

Таким образом, П-образная ферма поворачивается вокруг оси, которая всегда расположена в горизонтальной плоскости, но может находиться под любым углом к вертикальной осевой плоскости терапевтического пучка.

На свободных концах П-образной фермы смонтированы захваты, а фиксирующее пациента устройство выполнено с возможностью его помещения в захваты П-образной фермы, которые установлены с возможностью вращения этого устройства вокруг оси, совпадающей с линией, соединяющей центры захватов или параллельной ей оси.

Все операции по предлучевой подготовке и терапевтическому облучению пациента, размещенного в фиксирующем устройстве на мобильном стенде, выполняются в строго определенных позициях мобильного стенда. Каждый мобильный стенд перемещается из позиции в позицию по направляющим или на воздушной или магнитной подушке, и в каждой позиции стенд с высокой точностью (за этим следит управляющий компьютер) автоматически устанавливается и жестко закрепляется, например, с помощью упоров, стопоров и/или электромагнитных захватов. После выполнения каждой операции мобильный стенд автоматически высвобождается из захватов и перемещается в следующую позицию. Все перемещения стенда или его узлов и установленного на стенде фиксирующего приспособления осуществляются автоматически, на связи с управляющим компьютером, что не требует обязательного присутствия и непосредственного участия в этих операциях персонала.

Во время предлучевой подготовки мобильный стенд устанавливается в подготовительной процедурной в позицию укладки пациента. В захватах П-образной фермы мобильного стенда, развернутой горизонтально, может, например, устанавливаться фиксирующий элемент, выполненный в виде тонкостенной жесткой оболочки, в которую помещен пациент в положении "лежа на спине" или "лежа лицом вниз" с вытянутыми вдоль оси тела руками и ногами или ногами, полусогнутыми (например, на 25-30^o) в коленных и тазобедренных суставах.

Пространство между оболочкой и телом пациента заполняется фиксирующими мешками, содержащими мелкие гранулы, отмоделированными по контурам тела пациента и длительно сохраняющими рельеф своей поверхности. Далее фиксирующий элемент с пациентом переводится в вертикальное положение и производится его юстировка относительно лазерного имитатора терапевтического пучка.

Затем фиксирующий элемент переводится в позицию томографирования (например, путем поворота вертикальной станины стенда вокруг вертикальной оси) и выполняются серийные горизонтальные компьютерные томограммы зоны, подлежащей облучению.

Потом мобильный стенд с пациентом перемещается в позицию облучения в радиационную процедурную, где проводится автоматическое облучение пациента горизонтальным терапевтическим узким сканирующим или широким пучком адронов, во время которого с помощью узлов мобильного стенда осуществляется вращение фиксирующего элемента с пациентом "под пучком" вокруг продольной оси жесткой оболочки в комбинации с возвратно-поступательными трехмерными линейными его перемещениями, и/или поворотом фиксирующего элемента вокруг горизонтальной оси, и/или его поворотом вокруг вертикальной оси, совпадающей с вертикальной осью поворота вертикальной станины стенда.

После окончания облучения мобильный стенд возвращается в позицию укладки в подготовительную процедурную. Фиксирующий элемент переводится в горизонтальное положение, пациент расфиксируется и удаляется из фиксирующего элемента. Из жесткой оболочки извлекаются фиксирующие мешки, которые отправляются на хранение в "библиотеку". Отвердевшие мешки длительно сохраняют рельеф своих поверхностей (в течение 6-7 недель, т.е. в течение всего курса облучения) и используются для воспроизводимой фиксации данного пациента во время последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

На мобильном стенде могут быть установлены фиксирующие пациента элементы различных конструкций. Так (п.6. формулы), после установки мобильного стенда в подготовительной процедурной в позицию укладки пациента в захватах П-образной фермы стенда может быть вертикально установлен фиксирующий элемент, выполненный в виде специализированного кресла, предназначенного для жесткой фиксации всех частей тела пациента (например, выполненный по патенту РФ на изобретение 2149662). В нем пациент фиксируется в положении "сидя" с помощью смонтированных на кресле фиксирующих узлов, упоров и прижимов. Затем кресло с пациентом юстируется относительно лазерного имитатора терапевтического пучка и переводится в позицию томографирования.

После томографирования, проведения терапевтического облучения пациента и возвращения мобильного стенда в подготовительную процедурную в позицию укладки пациент расфиксируется и удаляется из кресла, а взаимное расположение фиксирующих узлов кресла регистрируется и используется для фиксации данного пациента во время последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

Заявляемое изобретение иллюстрируют фиг.1-3:
Фиг.1. Мобильный стенд.

Фиг.2 Поперечное сечение фиксирующего элемента.

Фиг. 3 Медицинская часть адронного терапевтического комплекса. Комплекс для предлучевой подготовки и проведения лучевой терапии горизонтальным пучком адронов.

В заявляемом изобретении все операции по предлучевой подготовке пациента и проведению терапевтического облучения выполняют при помощи мобильного стенда.

Мобильный стенд (фиг.1) содержит вертикальную станину 1, смонтированную с возможностью ее поворота вокруг ее вертикальной оси симметрии 2 и линейного перемещения всего стенда по горизонтали, например по направляющим 3 поперек горизонтального пучка адронов 4. Вертикальная станина несет П-образную ферму 5, смонтированную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 6, проходящей через ее геометрический центр, и возвратно-поступательного движения параллельно самой себе вдоль станины.

Таким образом, П-образная ферма поворачивается вокруг оси, которая всегда расположена в горизонтальной плоскости, но (в этой горизонтальной плоскости) может находиться под любым углом к вертикальной осевой плоскости терапевтического пучка адронов 4.

На свободных концах 7 П-образной фермы 5 смонтированы захваты 8, а фиксирующий пациента элемент 9-10 выполнен с возможностью помещения его торцов 11 в захваты 8 П-образной фермы 5, которые установлены с возможностью вращения этого устройства вокруг оси, совпадающей с линией, соединяющей центры захватов 8.

Фиксирующий пациента элемент 9-10 выполнен в виде тонкостенной жесткой оболочки, в которую помещен пациент в положении "лежа на спине" или "лежа лицом вниз" с вытянутыми вдоль оси тела руками и ногами, или ногами полусогнутыми (например, на 15-30^o) в коленных и тазобедренных суставах.

Пространство между оболочкой 12 (фиг.2) и телом пациента 13 заполняется фиксирующими мешками 14 и 15, содержащими мелкие гранулы, отмоделированными по контурам тела пациента и внутренней поверхности жесткой оболочки 12.

Устройство для осуществления заявляемого изобретения содержит радиационную процедурную 16 (фиг.3) с источником горизонтального терапевтического пучка адронов 4, снабженную дверными проемами 17, выполненными в разных стенах процедурной. На время облучения проемы перекрываются защитными от излучения дверями 18, за каждой из которых размещены по несколько подготовительных процедурных. Подготовительные процедурные 19, 20 и 21 расположены по одну сторону от радиационной процедурной, а процедурные 22, 23, и 24 - по другую. С внешней стороны каждого проема 17 в полу помещения и заподлицо с поверхностью пола установлены поворотные круги 25 и 26 с возможностью вращения каждого круга вокруг вертикальной оси.

В каждой процедурной установлен вертикальный компьютерный томограф, состоящий из неподвижно установленных на стенах процедурной рентгеновской трубки 27 и линейки рентгеночувствительных датчиков 28.

Все операции по предлучевой подготовке и терапевтическому облучению пациента, размещенного в фиксирующем устройстве на одном из мобильных стендов 29-34, выполняются в строго определенных позициях стендов, в которых каждый стенд с высокой точностью устанавливается, закрепляется, например, электромагнитными захватами, а после выполнения заданной операции высвобождается и перемещается (например, по направляющим 3) в следующую позицию.

На фиг.3 в процедурных 21 и 24 мобильный стенд установлен в позицию укладки пациента и П-образная ферма 5 с фиксирующим пациента элементом 9-10 развернута горизонтально. В процедурных 20 и 22 проводится компьютерная томография пациента. Для перехода в эту позицию, фиксирующий элемент с пациентом 9-10 перевели в вертикальное положение, после чего вертикальную станину стенда 1 (несущую П-образную ферму и фиксирующий элемент с пациентом) повернули вокруг вертикальной оси против часовой стрелки на 90^o.

В момент, изображенный на фиг.3, только что закончилось терапевтическое облучение горизонтальным пучком адронов 4 "первого" пациента, фиксированного на стенде 29, который еще находится в позиции облучения в радиационной процедурной 16. Защитные двери 18 откатились вдоль стен, открыв дверные проемы 17.

В это время:
- в подготовительных процедурных 20, 21, 22 и 24 медперсонал готовит следующих пациентов к облучению;
- процедурные 19 и 23 пусты: в процедурной 19 раньше находился стенд 29, который сейчас находится в радиационной 16, а из процедурной 23 только что уехал стенд 34;
- стенд 34, на котором фиксирован "второй" пациент, сейчас стоит на круге 26 и готов к переезду в радиационную процедурную 16 по прямым направляющим.

Таким образом, закончена подготовка к выполнению первого рабочего шага маятникового конвейера по выведению следующего по очереди ("второго") пациента в положение облучения.

Рабочий шаг конвейера состоит в том, что стенд 29, (на котором фиксирован "первый" по очереди пациент) проследует по прямому рельсовому пути в пустую подготовительную процедурную 19 и одновременно стенд 34 с подготовленным к облучению следующим по очереди ("вторым") пациентом переместится в процедурную 16 и станет в позицию терапевтического облучения, которое только что освободил стенд 29.

После этого защитные двери 18 перекроют проемы 17 и начнется автоматическое терапевтическое облучение "второго" пациента, фиксированного на стенде 34, которое ведет компьютер, управляющий всей аппаратурой медицинского комплекса.

В то время как в радиационной процедурной 16 идет облучение "второго" пациента:
- процедурная 23 пуста (в ней раньше находился стенд 34, который сейчас находится в радиационной 16);
- в процедурной 19 "первого" пациента освобождают от приспособлений, фиксирующих его на стенде, и снимают со стенда 29, после чего на этом же стенде начинают укладку нового пациента;
- в подготовительных процедурных 21, 22 и 24 медперсонал продолжает готовить пациентов к облучению;
- в процедурной 20 на стенде 30 находится "третий" по очереди пациент, подготовка которого к облучению только что закончена.

Далее выполняют подготовку ко второму рабочему шагу маятникового конвейера, которая состоит из следующих операций:
- стенд 30 въезжает на круг 25, и его направляющие состыковывают с прямым путем, ведущим в радиационную процедурную 16.

Второй рабочий шаг маятникового конвейера будет состоять в том, что (после того как терапевтическое облучение "второго" пациента будет закончено и проемы 17 откроются) стенд 34 из радиационной процедурной 16 проследует в "свою" пустую подготовительную процедурную 23 и одновременно стенд 30 с подготовленным к облучению "третьим" пациентом переместится в радиационную процедурную 16 и станет в позицию облучения, которую освободил стенд 34.

В итоге во время каждого рабочего шага маятникового конвейера стенды с пациентами перемещаются одновременно, попарно, в одном направлении. Встречные перемещения стендов (пациентов) исключены. Они разделены по времени.

Заявляемые способ выведения больных в положение облучения и устройство для его осуществления позволяют устранить недостатки приведенных выше известных способов облучения и устройств.

В отличие от известных устройств медицинских комплексов для лучевого лечения рака пучками тяжелых заряженных частиц с использованием систем ГАНТРИ, а также способов подготовки больных к облучению, доставки больных в радиационные процедурные и эвакуации пациентов из процедурных после окончания облучения, которые применяют в этих комплексах в нашем предложении:
- все операции по предлучевой подготовке больного (фиксацию каждого пациента на стенде, юстировку и т.д.) выполняют вне радиационной процедурной.

- подача пациентов в радиационную процедурную и их эвакуация автоматизированы, а время, необходимое для замены пациентов, минимизировано и стало одинаковым, что обеспечивает равномерную загрузку и высокую пропускную способность ускорителя и всего терапевтического комплекса.

- при этом время предлучевой подготовки ("укладки") конкретного пациента остается произвольным (зависит только от сложности подготовки), т.к. подготовительные операции выполняют одновременно и независимо в нескольких подготовительных процедурных.

- наше предложение позволяет устранить необходимость строительства при одном ускорителе нескольких дорогостоящих радиационных процедурных и в несколько десятков или сотен раз снизить капитальные и эксплуатационные затраты на создание и обслуживание системы раздачи пучка и оборудования радиационных процедурных.

Использование предложения позволит значительно (в десятки и сотни раз) снизить стоимость терапии медицинскими пучками адронов.

Claims (5)

1. Способ выведения пациентов в положение облучения горизонтальным терапевтическим пучком адронов путем предварительной доставки пациентов в радиационную процедурную через дверные проемы, которые на время проведения терапевтического облучения перекрывают защитными от излучения дверями, причем терапевтическое облучение ведут в единственной радиационной процедурной, а подготовку пациентов к облучению ведут параллельно в подготовительных процедурных, расположенных по разные стороны от радиационной процедурной, в каждой из которых пациента жестко фиксируют в устройствах, смонтированных на мобильном стенде, с помощью которого осуществляют ротацию и линейные перемещения пациента во время подготовки к облучению и/или сеанса терапевтического облучения, при этом после проведения сеанса облучения очередного пациента его вместе со стендом и фиксирующими устройствами перемещают в пустую подготовительную процедурную и одновременно в том же направлении в радиационную процедурную перемещают вместе со стендом и фиксирующими устройствами другого пациента, подготовленного к облучению в другой подготовительной процедурной, расположенной по другую сторону от радиационной процедурной, осуществляя один рабочий шаг маятникового конвейера по перемещению больных, следующий рабочий шаг которого выполняют в противоположном направлении, отличающийся тем, что в каждой процедурной производят полную подготовку больных к облучению на мобильном стенде и/или контроль этого положения, включая выполнение серийных горизонтальных компьютерных томограмм зоны терапевтического облучения, операции по предлучевой подготовке и терапевтическому облучению пациента выполняют в строго определенных позициях мобильного стенда, в каждой из которых стенд с высокой точностью автоматически устанавливают и жестко закрепляют, а после выполнения операции освобождают и перемещают в следующую позицию, каждый мобильный стенд перемещают из позиции в позицию по направляющим или на воздушной или магнитной подушке, а все перемещения стенда или его частей и установленных на стенде фиксирующих приспособлений осуществляют автоматически на связи с управляющим компьютером, причем во время предлучевой подготовки мобильный стенд устанавливают в подготовительной процедурной в позицию укладки пациента, на стенде устанавливают, например, горизонтально фиксирующий элемент, выполненный в виде тонкостенной жесткой оболочки, в которую помещают пациента, пространство между оболочкой и телом пациента заполняют герметичными, содержащими мелкие гранулы мешками, моделируют мешки по контурам тела пациента и вакуумируют полости мешков, фиксируя их рельеф, после чего фиксирующий элемент с пациентом переводят в вертикальное положение, после чего юстируют фиксирующий элемент относительно лазерного имитатора терапевтического пучка, переводят фиксирующий элемент в позицию томографирования, выполняют серийные горизонтальные компьютерные томограммы зоны, подлежащей облучению, перемещают мобильный стенд с пациентом в положение облучения в радиационную процедурную, проводят автоматическое облучение пациента горизонтальным терапевтическим узким сканирующим или широким пучком адронов, осуществляя с помощью узлов мобильного стенда вращение фиксирующего элемента с пациентом "под пучком" вокруг продольной оси оболочки, комбинируя вращение с возвратно-поступательными трехмерными линейными ее перемещениями и/или поворотом оболочки вокруг горизонтальной оси и/или вертикальной оси, лежащей в области геометрического центра мобильного стенда, а после окончания облучения возвращают мобильный стенд в позицию укладки в подготовительную процедурную, переводят фиксирующий элемент в горизонтальное положение, расфиксируют и удаляют из него пациента, извлекают из фиксирующего элемента фиксирующие мешки, которые отправляют на хранение в "библиотеку", и используют эти индивидуальные отформованные мешки для фиксации данного пациента для всех последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фиксирующего элемента для фиксации в нем пациента и способа фиксации в нем пациента используют кресло, причем во время предлучевой подготовки мобильный стенд устанавливают в подготовительной процедурной в позицию укладки пациента, кресло устанавливают на стенде вертикально и фиксируют в нем пациента в положении "сидя", после чего кресло с пациентом юстируют относительно лазерного имитатора терапевтического пучка, переводят кресло в позицию томографирования, выполняют серийные горизонтальные компьютерные томограммы зоны, подлежащей облучению, перемещают мобильный стенд с пациентом в положение облучения в радиационную процедурную, проводят автоматическое облучение пациента горизонтальным терапевтическим узким сканирующим или широким пучком адронов, осуществляя с помощью узлов мобильного стенда вращение кресла с пациентом "под пучком" вокруг вертикальной оси, комбинируя вращение с возвратно-поступательными трехмерными линейными перемещениями кресла, а после окончания облучения возвращают мобильный стенд в позицию укладки в подготовительную процедурную, расфиксируют и удаляют из него пациента, а взаимное расположение фиксирующих узлов кресла запоминают и используют для фиксации данного пациента для всех последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что во время каждого рабочего шага маятникового конвейера мобильные стенды с пациентами перемещают через радиационную процедурную попарно.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещения стенда с фиксированным на нем больным из подготовительной процедурной в радиационную и обратно осуществляют автоматически с ускорениями, исключающими смещение больного относительно фиксирующих устройств или потерю юстировки.

5. Устройство для выведения больных в положение облучения, содержащее радиационную процедурную с источником горизонтального терапевтического пучка адронов, снабженную дверными проемами, выполненными в разных стенах процедурной, причем на время облучения проемы перекрываются защитными от излучения дверями, за каждой из которых размещены подготовительные процедурные, а между подготовительными процедурными и радиационной перемещаются мобильные стенды, выполненные с возможностью ротации и линейных перемещений пациентов, фиксированных на этих стендах, отличающееся тем, что в подготовительных процедурных выполняется полная подготовка пациентов к облучению на мобильном стенде и/или контроль этого положения, включая выполнение серийных горизонтальных компьютерных томограмм зоны терапевтического облучения, для чего в каждой процедурной установлены лазерный имитатор терапевтического пучка адронов и вертикальный компьютерный томограф, состоящий из неподвижно установленных на стенах процедурной рентгеновской трубки и линейки рентгеночувствительных датчиков, между которыми во время томографирования вращается вокруг вертикальной оси и трехмерно линейно перемещается пациент, фиксированный на мобильном стенде, причем мобильный стенд содержит вертикальную станину, смонтированную с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси и линейного перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях по горизонтали, несущую П-образную ферму, смонтированную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, проходящей через ее геометрический центр, и возвратно-поступательного движения параллельно самой себе вдоль станины, на свободных концах П-образной фермы смонтированы захваты, а фиксирующее пациента устройство выполнено с возможностью его помещения в захваты П-образной фермы, которые установлены с возможностью вращения этого устройства вокруг оси, совпадающей с линией, соединяющей центры захватов или параллельной ей оси, все операции по предлучевой подготовке и терапевтическому облучению пациента, фиксированного на мобильном стенде, выполняются в строго определенных позициях мобильного стенда, каждый мобильный стенд перемещается из позиции в позицию по направляющим или на воздушной или магнитной подушке и в каждой позиции стенд с высокой точностью автоматически устанавливается и жестко закрепляется с помощью упоров, стопоров и/или электромагнитных захватов, а после выполнения операции мобильный стенд автоматически высвобождается из захватов и перемещается в следующую позицию и все перемещения стенда или его узлов и установленных на стенде фиксирующих приспособлений осуществляются автоматически на связи с управляющим компьютером, при этом во время предлучевой подготовки мобильный стенд устанавливается в подготовительной процедурной в позицию укладки пациента, в захватах его П-образной фермы, например, горизонтально устанавливается фиксирующий элемент, выполненный в виде тонкостенной, жесткой оболочки, в которую помещен пациент, пространство между оболочкой и телом пациента заполняется содержащими мелкие гранулы мешками, отмоделированными по контурам тела пациента и длительно сохраняющими рельеф своей поверхности, вслед за чем фиксирующий элемент с пациентом переводится в вертикальное положение, производится его юстировка относительно лазерного имитатора терапевтического пучка, потом фиксирующий элемент переводится в позицию томографирования, выполняются серийные горизонтальные компьютерные томограммы зоны, подлежащей облучению, после чего мобильный стенд с пациентом перемещается в положение облучения в радиационную процедурную, где проводится автоматическое облучение пациента горизонтальным терапевтическим узким сканирующим или широким пучком адронов, во время которого с помощью мобильного стенда осуществляется вращение фиксирующего элемента с пациентом "под пучком" вокруг продольной оси жесткой оболочки в комбинации с возвратно-поступательными трехмерными линейными его перемещениями, и/или поворотом фиксирующего элемента вокруг горизонтальной оси, и/или вокруг вертикальной оси станины мобильного стенда, а после окончания облучения мобильный стенд возвращается в позицию укладки в подготовительную процедурную, фиксирующий элемент переводится в горизонтальное положение, и пациент расфиксируется и удаляется из фиксирующего элемента, из которого извлекаются фиксирующие мешки, которые отправляются на хранение к "библиотеку" и используются для фиксации данного пациента во время последующих сеансов фракционированного терапевтического облучения.

Images