RU2424012C2 - Method of gastric tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method of gastric tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424012C2 RU2424012C2 RU2009122239/14A RU2009122239A RU2424012C2 RU 2424012 C2 RU2424012 C2 RU 2424012C2 RU 2009122239/14 A RU2009122239/14 A RU 2009122239/14A RU 2009122239 A RU2009122239 A RU 2009122239A RU 2424012 C2 RU2424012 C2 RU 2424012C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- patient
- radiation
- subsystem
- irradiation
- parameters
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение используется в медицинской технике и при выполнении лучевой терапии злокачественных опухолей (ЗО) пучками адронов, конкретно к лечению онкологических заболеваний медицинскими пучками протонов и ионов.The invention is used in medical technology and when performing radiation therapy for malignant tumors (ZO) by hadron beams, specifically to treat cancer with medical beams of protons and ions.
Известны способы и устройства протонной лучевой терапии (например, способ и система применения радиационной терапии - патент США №7295649, 61N 5/10, приоритет от 13.10.2005, публикация в журнале «Медицинская физика» №3, №4 «Развитие протонной лучевой терапии (ПЛТ) в мире и в России» авторов Г.И.Кленова и B.C.Хорошкова и др.). Однако, несмотря на высокий уровень, достигнутый в результате многолетних работ ученых всего мира, известные способы и устройства ПЛТ не отвечают современным требованиям к лучевой терапии радиорезистентных ЗО и по точности попадания пучка на клиническую мишень (облучаемую ЗО) во время процессов дыхания пациента. Особенно это критично для пациентов с ЗО желудка (одна из самых распространенных форм ЗО), когда при дыхании пучок может попасть на близлежащие здоровые ткани и органы.Known methods and devices for proton radiation therapy (for example, the method and system for the use of radiation therapy - US patent No. 7295649,
Наиболее близким способом и устройством облучения ЗО, являющимися прототипом, являются способ и устройство, приведенные в описании полезной модели RU №81078 «Система протонно-ионной терапии онкологических заболеваний», A61N 5/10, приоритет от 06.10.2008. Устройство по указанной модели позволяет эффективно проводить лучевую терапию радиорезистентных ЗО, а также имеет резко (на порядок) меньшие резистивные потери энергии в ускоряющих, транспортирующих и отклоняющих магнитах системы. Однако способ и устройство прототипа обладают недостаточной точностью попадания пучка адронов на клиническую мишень, например ЗО желудка в процессе дыхания пациента.The closest method and device for the irradiation of AOs, which are the prototype, are the method and device described in the description of utility model RU No. 81078 “System of proton-ion therapy of cancer”, A61N 5/10, priority from 10/06/2008. The device according to this model allows you to effectively conduct radiation therapy of radioresistant AO, and also has sharply (an order of magnitude) lower resistive energy losses in the accelerating, transporting and deflecting magnets of the system. However, the method and device of the prototype have insufficient accuracy in hitting the hadron beam on a clinical target, for example, the GD of the stomach during the patient’s breathing.
Целью настоящего изобретения является увеличение точности попадания пучка адронов на ЗО желудка в процессе дыхания пациента и уменьшение вероятности повреждения близлежащих здоровых тканей и органов.The aim of the present invention is to increase the accuracy of getting the hadron beam on the gastrointestinal tract of the stomach during the patient's breathing and to reduce the likelihood of damage to nearby healthy tissues and organs.
Поставленная цель достигается предлагаемыми способом и устройством. При этом в заявляемом способе проведения облучения ЗО желудка пучком адронов, включающем проведение предлучевой подготовки, заключающейся в фиксации пациента, определении топометрических параметров ЗО, разработке процедуры конформного облучения, учитывая топометрические параметры ЗО, близко лежащие ткани и органы, критичные к облучению, проведение сеанса конформного облучения с контролем получаемой ЗО дозы, допустимых значений параметров источника облучения, радиационного фона, температуры различных участков источника облучения и магнитооптических цепей доставки пучка к ЗО, в отличие от аналогов и прототипа во время предлучевой подготовки и при проведении сеанса конформного облучения пациента фиксируют в идентичном отюстированном положении, определяют топометрические параметры ЗО и доставляют пучок адронов к ЗО пациента в виде импульса разрешения подачи пучка на злокачественную опухоль желудка в идентичный момент паузы между вдохом и выдохом пациента при отсутствии пика пульсовой волны сердечных сокращений при неизменных размерах грудной клетки.This goal is achieved by the proposed method and device. Moreover, in the inventive method for irradiating a gastric gastrointestinal tract with a hadron beam, including preradiation preparation, which consists in fixing the patient, determining the topometric parameters of the gastrointestinal tract, developing conformal irradiation procedures, taking into account the topometric parameters of the gastric arteries, closely lying tissues and organs critical for radiation, and conducting a conformal session irradiation with the control of the obtained dose of radiation, permissible values of the parameters of the radiation source, radiation background, temperature of various sections of the radiation source and magneto-optical circuits for delivering the beam to the AO, unlike analogues and prototype, during preradiation preparation and during a conformal irradiation session of a patient, they are fixed in an identical adjusted position, the topometric parameters of the AO are determined, and the hadron beam is delivered to the AO of the patient in the form of a pulse allowing the beam to be delivered to a malignant tumor stomach at the identical moment of a pause between the patient's inhalation and exhalation in the absence of a peak in the pulse wave of heart contractions with the same chest size.
Для осуществления предлагаемого способа устройство для проведения облучения злокачественных опухолей (ЗО) желудка пучком адронов - медицинский протонно-ионный комплекс - содержит генератор заряженных частиц, соединенный через многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения с многоканальным устройством лучевой терапии, снабженным излучающими головками, криогенную станцию для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора заряженных частиц, аппаратуру контроля и аварийной сигнализации, а также содержит подсистему цифровых средств управления, соединенную по информационным входам и управляющим выходам с соответствующими элементами комплекса, причем генератор заряженных частиц снабжен ускоряющими и отклоняющими магнитами, многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения - транспортирующими и отклоняющими магнитами, а излучающие головки устройств лучевой терапии - сканирующими и фокусирующими магнитами, блок холодильных газовых машин для охлаждения газом гелия обмоток магнитов многоканальных устройств транспортировки излучения и лучевой терапии, при этом обмотки всех магнитов выполнены сверхпроводящими и снабжены каналами охлаждения, соединенными по парогазовой смеси агента охлаждения с криогенной станцией, а по газовому агенту охлаждения - с холодильными газовыми машинами, установленными в непосредственной близости у соответствующих магнитов, он также дополнительно содержит средства физиологической обратной связи, включающие средства, определяющие временные параметры дыхания в виде термочувствительных датчиков, реагирующих на холодный воздух при вдохе и на горячий воздух при выдохе, или оптоэлектронных датчиков, реагирующих на изменение размеров грудной клетки при дыхании пациента, и пульсовой волны СС пациента в режиме реального времени, расположенные на теле пациента, информационными выходами соединенные с информационными входами подсистемы цифровых средств управления.To implement the proposed method, a device for irradiating malignant tumors (ZO) of the stomach with a hadron beam — a medical proton-ion complex — contains a charged particle generator connected through a multi-channel device for magnetic radiation transportation with a multi-channel radiation therapy device equipped with radiating heads, a cryogenic station for cooling a combined-cycle gas a mixture of helium windings of magnets of a charged particle generator, monitoring and alarm equipment, as well as it is a subsystem of digital controls connected to the information inputs and control outputs with the corresponding elements of the complex, the charged particle generator equipped with accelerating and deflecting magnets, a multi-channel device for magnetic radiation transportation with transporting and deflecting magnets, and the radiating heads of the radiation therapy devices with scanning and focusing magnets , a block of gas refrigeration machines for helium gas cooling of magnet windings of multichannel devices protractor radiation and radiation therapy, while the windings of all the magnets are superconducting and equipped with cooling channels connected via a gas-vapor mixture of a cooling agent to a cryogenic station, and through a gas cooling agent - to refrigeration gas machines installed in close proximity to the respective magnets, it is also optional contains means of physiological feedback, including means that determine the temporal parameters of respiration in the form of thermosensitive sensors that respond to cold water air when inhaling and to hot air when exhaling, or optoelectronic sensors that respond to changes in the size of the chest during the patient’s breathing, and the patient’s pulse heart wave in real time, located on the patient’s body, with information outputs connected to the information inputs of the digital control subsystem.
Сущность заявляемых изобретений поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг.1 - структурно-функциональная схема устройства для осуществления заявленного способа - медицинского протонно-ионного комплекса.figure 1 - structural and functional diagram of a device for implementing the inventive method is a medical proton-ion complex.
на фиг.2 - временная диаграмма параметров дыхания (а), пульсовой волны СС (б) пациента, тактовых импульсов машинного цикла (в), импульса разрешения подачи пучка на ЗО желудка (г).figure 2 is a timing chart of the parameters of respiration (a), the pulse wave of the SS (b) of the patient, the clock pulses of the machine cycle (c), the pulse of the resolution of the beam supply to the GZ of the stomach (g).
37 - фаза вдоха, когда холодный воздух поступает из окружающей среды пациенту; размеры грудной клетки изменяются от минимального значения до максимального значения.37 - phase of inspiration, when cold air enters the patient from the environment; chest sizes vary from a minimum value to a maximum value.
38 - фаза паузы между вдохом и выдохом, когда воздух не поступает из окружающей среды пациенту; размеры грудной клетки остаются неизменными (т.е. максимального значения). Заштрихованная часть - временная область, когда ЗО желудка неподвижна.38 - phase of the pause between inhalation and exhalation when air does not enter the patient from the environment; chest size remains unchanged (i.e. maximum value). The shaded part is the temporary area when the gastric area of the stomach is motionless.
39 - фаза выдоха, когда горячий воздух поступает от пациента в окружающую среду; размеры грудной клетки изменяются от максимального значения до минимального значения.39 - expiratory phase when hot air enters from the patient into the environment; the size of the chest varies from maximum to minimum.
Медицинский протонно-ионный комплекс содержит генератор 1 заряженных частиц, многоканальное устройство 2 магнитной транспортировки излучения и многоканальное устройство 3 лучевой терапии, снабженное облучаемыми головками 24, криогенную станцию 7 для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора 1 заряженных частиц, блок 8 холодильных газовых машин 9 для охлаждения газообразным охлажденным гелием обмоток магнитов многоканального устройства 2 транспортировки излучения и многоканального устройства 3 лучевой терапии, аппаратуру 6 контроля и аварийной сигнализации, подсистему цифровых средств управления, средства физиологической обратной связи, включающие средства, определяющие временные параметры дыхания (датчик 26 дыхания) и пульсовой волны СС пациента (датчик 27 пульса) в режиме реального времени. Датчики 26 и 27, расположенные на теле пациента, информационными выходами соединены с информационными входами подсистемы 5 цифровых средств управления, управляющий выход которой подключен к входу разрешения подачи пучка генератора заряженных частиц. В состав устройства 3 входят устройства 25 позиционирования и фиксации.Medical proton-ion complex contains a generator of charged particles 1, a
Генератор 1 заряженных частиц, многоканальные устройства 2 и 3 снабжены блоками магнитов со сверхпроводящими обмотками, причем генератор 1 заряженных частиц снабжен ускоряющими и отклоняющими магнитами, многоканальное устройство 2 магнитной транспортировки излучения - транспортирующими и отклоняющими магнитами, а излучающие головки 24 многоканального устройства 3 лучевой терапии - сканирующими и отклоняющими магнитами со сверхпроводящими обмотками. Генератор 1 заряженных частиц соединен через многоканальное устройство 2 магнитной транспортировки излучения с многоканальным устройством 3 лучевой терапии, каждый канал которого снабжен излучаемыми головками 24. Подсистема 5 цифровых средств управления соединена по информационным входам и управляющим выходами с соответствующими элементами комплекса посредством локальной информационной сети 10. Система 4 охлаждения содержит криогенную станцию 7 для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора 1 заряженных частиц и блок 8 холодильных газовых машин 9 для охлаждения газообразным охлажденным гелием обмоток магнитов многоканального устройства 2 транспортировки излучения и многоканального устройства 3 лучевой терапии. Обмотки всех магнитов выполнены сверхпроводящими и снабжены каналами охлаждения, соединенными по парогазовой смеси агента охлаждения с криогенной станцией 7, а по газовому агенту охлаждения - с холодильными газовыми машинами 9, установленными в непосредственной близости у соответствующих магнитов. Криогенная станция 7 выполнена в виде гелиевой установки охлаждения типа КГУ 1600/4.5, снабженной емкостью с жидким гелием, поршневым компрессором типа 1ВУВ-45/150 и/или винтовым компрессором типа «Каскад- 80/25, фильтрами осушки гелия, а также - соединительными коллекторами прямого и обратного потока гелия. Холодильные газовые машины (криокулеры) 9 выполнены в виде теплообменников газа гелия с охлажденным азотом. Подсистема 5 цифровых средств управления содержит центральное многопроцессорное устройство 11, сервер 12 лечебных данных, сервер 13 файлов пациентов, сервер 46 данных комплекса, соединенные в локальной информационной сети с подсистемой 49 управления облучением и контроля проводимого сеанса, подсистемой 48 обеспечения гарантии качества облучения и безопасности пациента и соединенные с ними локальной информационной сетью 10 не менее четырех автоматизированных рабочих мест (АРМ) 14, оснащенных персональными компьютерами для онкорадиологов, обследующих онкологических больных и разрабатывающих исходные данные для трехмерной (3D) подсистемы планирования лечения, и не менее четырех АРМ 15, оснащенных промышленными компьютерами управления облучением ЗО. При этом промышленные компьютеры непосредственно размещены у соответствующих установок 23 лучевой терапии устройства 3. Сервер 12 лечебных данных содержит носители информации с планами лечения множества пациентов, рубрики Международной классификации болезней Х пересмотра (МКБ-Х), комплексный классификатор данных о больных злокачественными новообразованиями (ЗН) в системе Государственного ракового регистра со всеми кодификаторами (способов облучения, видов лучевой терапии, методов лучевой терапии и др.). Сервер 46 данных комплекса содержит носители информации о номинальных и пороговых технических параметрах комплекса и его составных частей, в том числе значений токов, напряжений, радиационного фона, температуры, давления и линейного перемещения конструкционных элементов устройств лучевой терапии, конструкторской документации комплекса и его составных частей эксплуатационной документации, медицинском и управленческом документообороте, электронные подсказки для медицинских физиков, обслуживающего персонала по вопросам, возникающим при эксплуатации. Сервер 13 файлов пациентов содержит базы персональных данных пациентов, включенных в регистрационные или контрольные карты больных ЗН, а также базы видеоизображений 30 множества пациентов (с идентификаторами номера регистрационной карты, сеансов, дат и времени). Кроме того, в сервере файлов пациентов размещены данные о методах и средствах фиксации пациента для лучевой терапии, диапазонах, направлениях и скоростях линейных перемещений и углового сканирования устройств 25 позиционирования и фиксации и излучающей головки 24, оптимальные с точки зрения минимизации облучения здоровых тканей.The charged particle generator 1, the
Подсистема 5 цифровых средств управления соединена по информационным входам с аппаратурой 6 контроля и аварийной сигнализации, которая содержит пороговые устройства, соединенные с датчиками радиационного фона, датчиками температуры, датчиками линейных и угловых перемещений конструкционных элементов устройств лучевой терапии (на чертежах не показаны). Многоканальное устройство 2 магнитной транспортировки излучения содержит расположенные на одной оси и соосно транспортирующие дипольные и квадрупольные магниты со сверхпроводящими обмотками с последовательным чередованием этих магнитов, а также содержит не менее восьми отклоняющих магнитов со сверхпроводящими обмотками для вывода и транспортировки пучка в излучающие головки 24 устройства 3, оснащенные сканирующими и фокусирующими магнитами со сверхпроводящими обмотками.
Многоканальное устройство 3 лучевой терапии содержит не менее четырех аппаратов 23 лучевой терапии с излучающей головкой 24 на каждый канал, стационарное и/или мобильное устройство 25 позиционирования и фиксации пациента, устройство 16 визуализации 30, включающие позиционно-эмиссионный томограф (ПЭТ) 41 и компьютерный томограф (КТ) 42, устройство 50 визуализации пучка заряженных частиц, соединенные по двунаправленной локальной информационной сети 10 с АРМ 15, содержащими промышленные компьютеры управления облучением ЗО. Стационарное устройство 25 позиционирования и фиксации выполнено совмещенным с аппаратом 23 лучевой терапии «гантри» с горизонтальной фиксацией пациента, а мобильное - автономным и с возможностью фиксации пациента в любом удобном для терапии пространственном положении и возможностью перемещения устройства позиционирования и фиксации вместе с пациентом между АРМ 14 онкорадиологов. Магнитооптическая подсистема «гантри» (магнитной транспортировки излучения) и крепящая ее поворотная платформа являются крупногабаритным инженерным сооружением. Мобильное устройство позиционирования и фиксации может быть выполнено в виде кресла, снабженного приводом с тремя степенями свободы и установленного на мобильной платформе с колесами, причем кресло снабжено прижимными и растяжными механическими упорами для жесткой фиксации облучаемой части тела пациента относительно кресла, а привод выполнен с цифровым управлением и с возможностью качания кресла относительно направления адронного пучка. Сверхпроводящие обмотки магнитов выполнены из сверхпроводящего кабеля, содержащего мельхиоровую трубку круглого или прямоугольного сечения для канализации охлаждающего агента: парогазовой смеси для охлаждения обмоток магнитов генератора 1 заряженных частиц или канализации охлажденного газа гелия для охлаждения обмоток магнитов устройств 2 и 3. С внешней стороны трубки и вдоль нее проложены токопроводы преимущественно из золота, серебра или меди. С внешней стороны токопроводов установлено противоизломное покрытие из накрученной на токопроводы нихромовой проволоки, с внешней стороны которой последовательно накручены теплоизоляционная каптоновая лента и изоляционная лента из стекловолокна.The multi-channel
Каналы трубок охлаждения сверхпроводящих обмоток магнитов 9 генератора 1 парогазовой смесью гелия соединены с криогенной станцией 7, а каналы трубок охлаждения магнитов устройств 2 и 3 - с соответствующими машинами 9 охлаждения газа гелия, установленными непосредственно у соответствующих магнитов. Средства физиологической обратной связи содержат средства, определяющие временные параметры дыхания (датчик дыхания 26) и пульсовой волны СС пациента (датчик пульса 27). Управляющий выход подсистемы 5 цифровых средств управления подключен к входу разрешения подачи пучка генератора 1 заряженных частиц (в данном случае протонов и ионов углерода 12С). Средства физиологической обратной связи, включающие датчик 26 дыхания и датчик 27 пульса, размещаются на теле пациента. Датчик 26 дыхания может быть выполнен термочувствительным (реагирующим на холодный воздух при вдохе и на горячий воздух при выдохе) или оптоэлектронным (реагирующим на изменение размеров грудной клетки при дыхании пациента). В качестве датчика дыхания может быть использован датчик дыхания из комплекта профессионального компьютерного полиграфа «ПИК-01 А» или аналогичный. Информационные выходы датчика 26 дыхания подключены к соответствующим информационным входам подсистемы 5 цифровых средств управления. Датчик 27 пульса может быть выполнен на основе оптопары. В зависимости от степени наполнения пальца кровью изменяется интенсивность излучения с инфракрасного светодиода, проходящего через палец, попадающего на фотодиод с другой стороны пальца. В качестве датчика пульса может быть также использован датчик пульса из комплекта специального профессионального аппарата РИКТА-05(5) магнито-лазерной терапии или аналогичный.The channels of the cooling tubes of the superconducting windings of the
Информационные выходы датчика 27 пульса подключены к соответствующим информационным входам подсистемы 5 цифровых средств управления.The information outputs of the
Генератор 1 заряженных частиц содержит последовательно соединенные сменный источник заряженных частиц типа ЛУ-20, а также кольцевой или линейный ускоритель протонов и ионов, снабженный блоком магнитов со сверхпроводящими обмотками и цифровьм управлением, причем блок магнитов включает ускоряющие дипольные 30 и квадрупольные 31 магниты, установленные равномерно на оси ускорителя с последовательным их чередованием, а также включает вводной 32 и выводной 33 отклоняющие магниты. Через вводной магнит 32 ускоритель 29 соединен с выходом источника 28 заряженных частиц, а через выводной магнит 33 - с многоканальным устройством 2 транспортировки адронного (протонно-ионного) излучения. Аппарат 23 лучевой терапии типа «гантри» включает в себя поворотную установку, несущую один канал многоканального устройства 2 транспортировки излучения (начиная от отклоняющего магнита 36 через последовательно чередующиеся транспортирующие квадрупольные34 и дипольные35 магниты (со сверхпроводящими обмотками) и кончая излучающей головкой 24) обеспечивая вращение пучка протонно-ионного излучения вокруг зафиксированного лежа пациента.The charged particle generator 1 comprises a series-connected interchangeable source of charged particles of the LU-20 type, as well as a ring or linear proton and ion accelerator equipped with a magnet block with superconducting windings and digital control, and the magnet block includes accelerating
Устройство визуализации ЗО содержит позитронно-эмиссионный томограф (ПЭТ) 41 и компьютерный томограф (КТ) 42 с единым форматом представления изображений и возможностью наложения изображений друг на друга. Устройство 50 визуализации пучка адронного излучения выполнено в виде ПЭТ. Подсистема 48 обеспечения гарантии качества облучения и безопасности пациента включает в себя датчики радиационного фона, дозиметрические, мониторные ионизационные камеры, температурные и т.п.), АРМ 45 дозиметриста, АРМ 43 медицинского физика и АРМ 44 пациента.The visualization device ZO contains a positron emission tomograph (PET) 41 and a computer tomograph (CT) 42 with a single image presentation format and the ability to overlay images on top of each other. The hadron radiation
АРМ 43 медицинского физика включает в себя инструменты и протоколы для быстрого и надежного контроля качества работы оборудования и планов облучения. Медицинский физик может отслеживать исправность генератора 1 и его составных частей и проверять обеспечивает ли заданный план облучения точное подведение к ЗО запланированной дозы. Это позволяет обеспечить оптимальное лечение каждого пациента на протяжении всего курса адронной терапии.AWP 43 medical physics includes tools and protocols for quick and reliable quality control of equipment and exposure plans. A medical physicist can monitor the health of the generator 1 and its components and check whether the given exposure plan provides an accurate adjustment of the planned dose to the AO. This allows for the optimal treatment of each patient throughout the entire course of hadron therapy.
АРМ 45 дозиметриста обеспечивает функции расчета и оптимизацию дозы облучения и контроль дозы, полученной пациентом во всех сечениях ЗО и близлежащих структурах в реальном режиме времени.AWP 45 of the dosimetrist provides the functions of calculating and optimizing the dose of radiation and monitoring the dose received by the patient in all sections of the AO and nearby structures in real time.
АРМ 14 онкорадиолога обеспечивает легкую навигацию и удобный интуитивно понятный доступ ко всей информации как в режиме предлучевой подготовки, так и во время сеанса облучения. В распоряжении онкорадиолога имеются все данные и инструменты, необходимые для оконтуривания клинической мишени (ЗО) и органов риска и других критических структур, а также визуализации ЗО и просмотра истории предшествующего лечения. АРМ 14 онкорадиолога позволяет обеспечить оптимальную организацию работы онкорадиолога для того, чтобы уделять больше внимания пациенту. АРМ 14 онкорадиолога входит в состав подсистемы управления облучением и обеспечивает оперативное вмешательство в процесс управления сеансом.The oncology radiologist’s AWP 14 provides easy navigation and convenient intuitive access to all information both in the preradiation mode and during the irradiation session. The oncoradiologist has at his disposal all the data and tools necessary to outline the clinical target (AO) and risk organs and other critical structures, as well as visualize AO and view the history of previous treatment. AWP 14 of the oncologist and radiologist allows to ensure the optimal organization of work of the oncologist and radiologist in order to pay more attention to the patient. AWP 14 of the oncoradiologist is a part of the radiation control subsystem and provides surgical intervention in the session management process.
АРМ 44 пациента позволяет вносить и редактировать идентификационные данные пациентов, другую персональную информацию из регистрационных и контрольных карт, обеспечивает хранение видеоизображений ЗО каждого пациента в привязке к номеру, например, полиса, к датам и времени. АРМ 44 пациента располагается в приемном отделении комплекса. Возможен прием информации об иногородних и иностранных пациентах с глобальной информационной сети. С использованием специальных паролей исключается несанкционированный доступ к базе данных АРМ пациента.AWP 44 of the patient allows you to enter and edit patient identification data, other personal information from registration and control cards, provides storage of video images of each patient’s GP in relation to the number, for example, the policy, dates and time. AWP of 44 patients is located in the reception department of the complex. It is possible to receive information about nonresident and foreign patients from the global information network. Using special passwords, unauthorized access to the patient's workstation database is excluded.
Все АРМ включены в локальную информационную сеть 10 комплекса с двунаправленным обменом информацией с подсистемой 5 цифровых средств управления.All workstations are included in the
Медицинский протонно-ионный комплекс работает в двух режимах:Medical proton-ion complex operates in two modes:
а) режим предлучевой подготовки;a) the mode of preradiation preparation;
б) основной терапевтический режим с проведением сеанса облучения.b) the main therapeutic regimen with an irradiation session.
В режиме предлучевой подготовки онкорадиолог с помощью АРМ 14 запрашивает из сервера 13 файлов пациентов через центральное многопроцессорное устройство 11 данные из контрольной карты пациента (порядковый номер данной 30 у данного больного, топографию ЗО по кодификатору №1, морфологический тип ЗО по кодификатору №2, стадию опухолевого процесса по системе TNM, гистологические формы (рак, первичные опухоли, опухоли с метастазами), способ облучения - по кодификатору №8.1, вид лучевой терапии - по кодификатору №8.2, метод лучевой терапии - по кодификатору №8.3).In the preradiation preparation mode, the oncologist and radiologist using the AWP 14 requests from the
Далее в режиме предлучевой подготовки пациента, оснащенного датчиком 26 дыхания и датчиком 27 пульса, размещают в стационарном устройстве 25 позиционирования и фиксации, которое выполнено совмещенным с аппаратом лучевой терапии 23 типа «гантри», юстируют с помощью лазерных рентгеновских центраторов и заносят в АРМ онкорадиолога 14 и в сервере 13 файлов пациентов трехмерные координаты положения пациента, причем в том же положении и с теми же координатами будут проводить сеанс облучения.Then, in the pre-radiation preparation mode, a patient equipped with a
Подсистема 5 цифровых средств управления, осуществляя план облучения, в момент паузы между вдохом и выдохом пациента при отсутствии пика пульсовой волны сердечных сокращений (СС), синхронизированный с программируемым идентичным машинным тактом (фиг.2, г), вырабатывает импульс, по которому информация с многосрезовых ПЭТ 41/КТ 42 (совмещенных по формату изображений) заносится в АРМ 14 онкорадиолога и в сервер 13 файлов пациентов в виде трехмерных топометрических параметров ЗО желудка данного пациента (поперечные размеры и глубины, например, на 320 срезах). При этом указанные параметры ЗО фиксируются и запоминаются в той же системе координат, что и координаты положения зафиксированного (иммобилизованного) пациента. Онкорадиолог с помощью АРМ 14 с учетом расположения и координат ЗО, близлежащих критических к облучению близлежащих структур, определяет параметры дозного поля, время экспозиции для данного сеанса для данного пациента, предписанную дозу и составляет исходные данные для трехмерной (3D) подсистемы планирования облучения. Трехмерная (3D) подсистема планирования облучения представляет собой программную среду, аналогичную, например, программной среде «Фокус М» ф. Мипубиси (Япония). С помощью трехмерной (3D) подсистемы планирования облучения подсистема 5 цифровых средств управления получает информацию, задающую параметры облучения в сеансе: направления, поперечные размеры и энергию пучка адронов (различную для различных глубин ЗО), количество направлений пучка, количество сеансов, продолжительность сеансов, уточненную предписанную дозу для каждого сеанса. Выходная информация трехмерной (3D) подсистемы планирования облучения используется для управления процессом облучения в сеансе и по локальной информационной сети 10 заносится в сервер 12 данных лечебных процедур, центральное многопроцессорное устройство 11 и АРМ 44 пациента. Выходная информация трехмерной (3D) подсистемы планирования облучения может потребоваться также для изготовления индивидуальных средств формирования дозного поля (фигурные коллиматоры и болюсы). Для их изготовления может использоваться специальная мастерская, оснащенная станками с числовым программным управлением (ЧПУ), управляемыми кодами с выхода подсистемы планирования облучения.
Трехмерная (3D) подсистема планирования облучения может обеспечивать также симуляцию автоматического совмещения выходного пучка облучающей головки 24 с изоцентром ЗО.A three-dimensional (3D) irradiation planning subsystem can also simulate the automatic alignment of the output beam of the irradiating
В режиме проведения сеанса облучения пациент размещается лежа в стационарном устройстве 25 позиционирования и фиксации, которое выполнено совмещенным с аппаратом 23 лучевой терапии типа «гантри», в идентичном положении, юстируемом до тех же трехмерных координат положения пациента и ЗО, что и в режиме предлучевой полготовки, заносятся в АРМ 14 онкорадиолога и в сервер 13 файлов пациентов подсистемы 5 цифровых средств управления трехмерные координаты положения пациента и трехмерные координаты ЗО в той же системе координат. Подсистема 5 цифровых средств управления, получив трехмерные параметры пучка и трехмерные параметры ЗО, совмещает их в единой системе координат, так чтобы во время облучения ЗО направление пучка было совмещено с изоцентром ЗО. Далее соединяется подсистемой 5 цифровых средств управления цифровой вход привода устройства 25 позиционирования и фиксации с АРМ 14 онкорадиолога. Затем к АРМ 14 онкорадиолога подключаются устройства 41, 42 визуализации ЗО. Полученное на мониторе изображение ЗО и место ее расположения изучается, проверяется имитация облучения ЗО без включения излучающей головки 24 на полную мощность с последовательным указанием на мониторе точек ЗО и направлений ее облучения. При этом автоматически по командам АРМ14 вращается аппарат 23 «гантри». С монитора АРМ14 наблюдается правильность отработки аппаратом 23 заданных целеуказаний. Аналогичным образом без включения излучающей головки 24 на полную мощность для каждой точки ЗО имитируют программу фокусирования пучка, изменения углового направления и скорости сканирования пучка. Убедившись в правильности отработки тестов, дают команду начала сеанса терапевтического облучения. Сеанс проводится под управлением подсистемы 5 цифровых средств управления по программе, разработанной подсистемой планирования облучения. Во время сеанса с датчика 26 дыхания и с датчика 27 пульсовой волны СС пациента на подсистему 5 цифровых средств управления поступают сигналы, определяющие временные параметры дыхания и пульса пациента. В момент паузы между вдохом и выдохом пациента при отсутствии пика пульсовой волны СС, синхронизированный с программируемым идентичным (что и в режиме предлучевой подготовки) импульсом машинного такта (фиг.2, г) по управляющему сигналу от подсистемы 5 цифровых средств управления пучок адронов доставляется на ЗО пациента с излучающей головки 24. (При отработке программ комплекса выбор номера машинного такта производится с учетом реальных технологических временных задержек в трактах комплекса. В предлучевой подготовке трехмерные 3D параметры ЗО желудка пациента, находящегося в стационарном идентично отюстированном положении, определяются в идентичный момент времени). В этот пренебрежимо малый (по сравнению с периодом дыхания (единицы секунд) и пульсовой волны СС пациента (около секунды) момент времени (доли микросекунды) можно считать, что клиническая мишень (ЗО желудка) неподвижна. Каждые последующие по плану облучения подачи пучка адронов на ЗО желудка проводятся аналогично.In the regime of conducting an irradiation session, the patient is placed lying in a
Подсистема 5 цифровых средств управления через центральное многопроцессорное устройство 11 совместно с АРМ 15 и АРМ 45 дозиметриста контролирует процесс облучения путем сравнения текущих параметров пучка облучения с фактическим распределением полученной ЗО дозы и с допустимыми значениями. В случае рассогласования направление и параметры пучка корректируются. Одновременно центральное многопроцессорное устройство 11 через аппаратуру 6 контроля и аварийной сигнализации, а также АРМ 45 дозиметриста подсистемы обеспечения гарантии качества облучения и безопасности пациента опрашивает датчики, определяющие количество, плотность и скорость расхода двухфазного криоагента, давление жидкого гелия (в нескольких сотнях точек), датчики технических параметров генератора 1 заряженных частиц, устройств 2 транспортировки излучения и устройств 23 лучевой терапии (датчики положения и интенсивности пучка, датчики токов в магнитах, датчики температуры), датчики измерения линейных перемещений конструкционных элементов устройств 23 лучевой терапии и устройств 25 позиционирования и фиксации, датчики радиационного фона, показания мониторных ионизационных камер. При этом полученные данные сравниваются с предельно допустимыми значениями параметрами и в случае выхода за пределы, опасные для здоровья пациента и персонала, а также в случае предаварийной ситуации на оборудовании комплекса устройством 11 выдается команда на автоматическое безаварийное отключение комплекса. На основе информации, полученной с мониторных ионизационных камер, АРМ 45 дозиметриста однозначно определяет дозу облучения в изоцентре ЗО при неизменных параметрах пучка и формирует команду на отключение пучка при достижении равенства полученной дозы и запланированной на сеанс. Процесс проведения сеанса облучения постоянно контролируется через АРМ 15, АРМ 43 медицинского физика, АРМ 45 дозиметриста, АРМ 14 онкорадиолога соответствующими специалистами. С вынесенных мониторов АРМ 15 процесс проведения сеанса облучения постоянно контролируется техническим обслуживающим персоналом (инженерами по ускорительной технике, криогенике, электрике, механике, по информационным технологиям и ВТ). После выполнения плана облучения и завершения сеанса облучения автоматически составляется протокол с параметрами проведенного сеанса и видеоизображением ЗО пациента по состоянию на дату и время окончания сеанса.The
Использование современных технологий сверхпроводимости и криогеники позволяет уменьшить энергопотребление комплекса. Кроме этого, это позволит резко снизить затраты на дорогостоящие сталь и медь. В долговременном плане (на 20 лет службы комплекса до модернизации) технико-экономический эффект от снижения этих затрат будет возрастать.The use of modern technologies of superconductivity and cryogenics can reduce the energy consumption of the complex. In addition, this will dramatically reduce the cost of expensive steel and copper. In the long term (for 20 years of service of the complex before modernization), the technical and economic effect of reducing these costs will increase.
Введение средств физиологической обратной связи и подача пучка по предлагаемому способу позволяет направлять пучок адронов на ЗО желудка в момент, когда ЗО находится в неподвижном детерминированном состоянии. В результате увеличивается точность попадания пучка адронов на ЗО и не происходит травматизация близлежащих здоровых тканей и органов. При этом надо учесть, что значения энергии частиц в медицинском пучке достигают для протонов - 250 МэВ, для ионов углерода - 450 МэВ/нуклон. Уменьшается время реабилитации пациентов и объемы используемых медикаментозных средств.The introduction of physiological feedback and the supply of the beam according to the proposed method allows you to send the hadron beam to the GZ of the stomach at the time when the GZ is in a stationary deterministic state. As a result, the accuracy of getting a hadron beam at the AO increases and trauma to nearby healthy tissues and organs does not occur. It should be borne in mind that the particle energy values in the medical beam reach 250 MeV for protons and 450 MeV / nucleon for carbon ions. The time for patient rehabilitation and the amount of medication used are reduced.
Персональные и промышленные компьютеры не удовлетворяют требованиям международного стандарта безопасности (в частности, по электробезопасности) для изделий медицинских электрических (МЭК 601-1 часть 1). Поэтому в предлагаемом комплексе указанные компьютеры гальванически развязаны от электросети через трансформатор на напряжение 220 В с коэффициентом трансформации 1:1.Personal and industrial computers do not meet the requirements of the international safety standard (in particular, for electrical safety) for medical electrical products (IEC 601-1 part 1). Therefore, in the proposed complex, these computers are galvanically isolated from the mains through a transformer for a voltage of 220 V with a transformation ratio of 1: 1.
Таким образом, с использованием предлагаемых способа и устройства для его осуществления повышается точность попадания пучка адронов на ЗО желудка и уменьшается вероятность облучения близлежащих здоровых тканей и органов.Thus, using the proposed method and device for its implementation, the accuracy of getting a hadron beam on the gastric area of the stomach is increased and the probability of irradiation of nearby healthy tissues and organs is reduced.
Полученный мультипликативный эффект от предложенных способа проведения облучения ЗО желудка пучком адронов и устройства для его осуществления не является простой суммой эффектов, а является результатом их совместной работы по единой методике.The obtained multiplicative effect of the proposed method for irradiating the stomach with a beam of hadrons and a device for its implementation is not a simple sum of effects, but is the result of their joint work according to a single technique.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122239/14A RU2424012C2 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Method of gastric tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122239/14A RU2424012C2 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Method of gastric tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009122239A RU2009122239A (en) | 2010-12-20 |
RU2424012C2 true RU2424012C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44056275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009122239/14A RU2424012C2 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Method of gastric tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424012C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789963C2 (en) * | 2022-04-05 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Method for radiotherapy for early gastric cancer |
-
2009
- 2009-06-10 RU RU2009122239/14A patent/RU2424012C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
K. NODA et al.Performance of a respiration-gated beam control system for patient treatment. * |
p.2656-2658, www.cern.ch/accelconf/e96/PAPERS/THPG/THP111G.PDF. SHIBUYA S. et al. Definitive proton beam radiation therapy for inoperable gastric cancer: a report of two cases. Radiat. Med. 1991, Jan-Feb; 9(1):35-40. * |
Разработка новейшего оборудования для лечения онкологических заболеваний заряженными частицами. IBA: Опыт, компетентность, преданность. 2006, www.iba-worldwide.com. Комплекс протонной терапии против рака. Наука и Технологии России. 28 сентября 2007, www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=223&d_no=13271. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789963C2 (en) * | 2022-04-05 | 2023-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Method for radiotherapy for early gastric cancer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009122239A (en) | 2010-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ma et al. | In-room CT techniques for image-guided radiation therapy | |
CN103281968B (en) | System and method for image guidance during medical procedures | |
JP5411418B2 (en) | Radiation therapy planning using 4D imaging data | |
EP2223720B1 (en) | Radiation therapy planning device | |
CN102119585B (en) | The method and apparatus of charged particle cancer therapy patient location | |
CN102119586A (en) | Multi-field charged particle cancer therapy method and apparatus | |
Huntzinger et al. | Dynamic targeting image-guided radiotherapy | |
CN102113419A (en) | Multi-axis charged particle cancer therapy method and apparatus | |
US20130066134A1 (en) | Multiplexed Radiation Therapy | |
Chopra et al. | Breast movement during normal and deep breathing, respiratory training and set up errors: implications for external beam partial breast irradiation | |
Chen et al. | Treatment planning | |
Purdy | From new frontiers to new standards of practice: advances in radiotherapy planning and delivery | |
Sharieff et al. | The technique, resources and costs of stereotactic body radiotherapy of prostate cancer: a comparison of dose regimens and delivery systems | |
JPWO2020111085A1 (en) | Treatment planning system for boron neutron capture therapy (BNCT), BNCT system and BNCT | |
RU2423157C2 (en) | Method of esophageal carcinoma exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof | |
RU2423156C2 (en) | Method of breast cancer exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof | |
RU2420332C2 (en) | Method of hadron beam irradiation of malignant pulmonary tumours and device for implementation thereof | |
RU2417804C2 (en) | Method of carrying out irradiation of malignant liver tumours with beams of hadrons and device for its realisation | |
Matinfar et al. | Small animal radiation research platform: imaging, mechanics, control and calibration | |
RU2424012C2 (en) | Method of gastric tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof | |
RU2423155C2 (en) | Method of tracheal tumour exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof | |
RU2491107C2 (en) | Method for pancreatic malignancy exposure to hadron beam | |
RU81078U1 (en) | PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES | |
HISHIKAWA et al. | The cancer treatment system at Hyogo ion Beam Medical Center (HIBMC) | |
Kron | New developments in image guidance for radiotherapy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130611 |