RU2491107C2

RU2491107C2 - Method for pancreatic malignancy exposure to hadron beam

Info

Publication number: RU2491107C2
Application number: RU2011109687/14A
Authority: RU
Inventors: Валерий Денисович Белокрылов; Ирина Анатольевна Гладилина; Михаил Иванович Давыдов; Иван Иванович Дедов; Борис Геннадьевич Калиничев; Александр Дмитриевич Коваленко; Сергей Иванович Ткачев
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2013-08-27
Also published as: RU2011109687A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medical equipment, and may be used in hadron radiation therapy of malignant tumours. The method comprises performing the pre-radiation preparation that is patient's body fixation, determination of the malignancy topographometry, development of a conformal irradiation schedule. A conformal irradiation session involves controlling a dose taken by a malignancy, admissible values of the radiation source, radioactivity, temperature of various segments of the radiation source and magneto-optic chains of beam delivery to the malignant tumour. During the pre-radiation preparation and conformal irradiation session, the patient is fixed in an identical adjusted position, the topographometry of the malignant tumours are evaluated, and a hadron beam is delivered to the patient' malignant tumour during an identical respiratory pause in the absence of a cardiac beat pulse wave peak with a constant size of a thorax.

EFFECT: use of the invention allows more precise irradiation of the pancreatic malignancies during respiration not injuring the healthy pancreatic tissues, as well as adjacent tissues and organs.

2 dwg

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 и прохождения пульсовой волны сердечных сокращений (СС) больного. Особенно это критично для больных с ЗО поджелудочной железы (важного органа, вырабатывающего жизненно необходимые инсулин и трипсин), когда при дыхании пучок может попасть на здоровые ткани как поджелудочной железы, так и окружающих органов.Known methods and devices for proton radiation therapy (for example, the method and system for the use of radiation therapy - US patent No. 7295649, 61N 5/10, priority dated 10/13/2005, publication in the journal "Medical Physics" No. 3, No. 4 "Development of proton radiation therapy (PLT) in the world and in Russia ”by GI Klenov and BC Khoroshkov et al.). However, despite the high level achieved as a result of many years of work by scientists around the world, the known methods and devices for PMT do not meet modern requirements for radiation therapy of radioresistant AOs and for the accuracy of a beam hit a clinical target (irradiated AO) during breathing and pulse wave propagation heart rate (SS) of the patient. This is especially critical for patients with pancreatic pancreatic hypertension (an important organ that produces vital insulin and trypsin), when when breathing, the bundle can enter healthy tissues of both the pancreas and surrounding organs.

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 сверхпроводящих обмотках ускоряющих, транспортирующих и отклоняющих магнитов системы. Однако, способ и устройство прототипа обладают недостаточной точностью попадания пучка адронов на клиническую мишень, например, ЗО поджелудочной железы в процессе дыхания и прохождения пульсовой волны СС больного. При этом возможно попадание пучка адронов на здоровые ткани поджелудочной железы и близлежащие ткани и органы, критичные к адронному излучению.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 carry out radiation therapy of radioresistant ZO, and also has sharply (an order of magnitude) lower resistive energy losses in the superconducting windings of the accelerating, transporting and deflecting magnets of the system. However, the prototype method and device have insufficient accuracy in hitting the hadron beam on a clinical target, for example, the pancreatic pancreas, in the process of breathing and the passage of the pulse wave of the patient's SS. In this case, a hadron beam can enter healthy pancreatic tissues and nearby tissues and organs critical for hadron radiation.

Целью настоящего изобретения является увеличение точности попадания пучка адронов на ЗО поджелудочной железы в процессе дыхания и прохождения пульсовой волны СС больного и, соответственно, уменьшение вероятности повреждения адронным излучением здоровых тканей поджелудочной железы и близлежащих тканей и органов.The aim of the present invention is to increase the accuracy of getting the hadron beam on the pancreatic pancreatic cavity during breathing and the passage of the pulse wave of the patient's CC and, accordingly, reducing the likelihood of damage to healthy pancreatic tissues and nearby tissues and organs by hadron radiation.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом и соответствующим вариантом устройства. При этом в заявляемом способе проведения облучения ЗО поджелудочной железы пучком адронов, включающем проведение предлучевой подготовки, заключающейся в фиксации больного, определении топометрических параметров ЗО, разработке плана 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 больного фиксируют в идентичном отюстированном положении, определяют топометрические параметры ЗО и доставляют пучок адронов к ЗО больного в виде импульса разрешения подачи пучка на злокачественную опухоль поджелудочной железы в идентичный момент паузы между вдохом и выдохом больного при отсутствии пика пульсовой волны СС, при неизменных размерах грудной клетки.The goal is achieved by the proposed method and the corresponding version of the device. Moreover, in the claimed method of irradiating the pancreatic pancreatic gland with a hadron beam, including preradiation preparation, which consists in fixing the patient, determining the topometric parameters of the GC, developing a plan for conformal radiation, taking into account the topometric parameters of the GC, closely lying tissues and organs that are critical to radiation; conducting a conformal irradiation session with monitoring the obtained dose of radiation, permissible values of the parameters of the radiation source, background radiation, temperature of various sections of the radiation source and magneto-optical delivery circuits of the beam to the radiation, unlike analogues and prototype during preradiation preparation and during the session of conformal exposure of the patient is fixed in the identical aligned position, determine the topometric parameters of the AO and deliver the hadron beam to the AO of the patient in the form of a pulse permitting the beam to Malignant pancreatic tumor in the identical time of the pause between inhalation and exhalation of the patient in the absence of the peak of the pulse wave MOP at constant dimensions of the chest.

Для осуществления предлагаемого способа вариант устройства для проведения облучения ЗО поджелудочной железы 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, блок холодильных газовых машин для охлаждения газом гелия обмоток магнитов многоканальных устройств транспортировки излучения и лучевой терапии, аппаратуру контроля и аварийной сигнализации, а также 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 многоканального устройства лучевой терапии - сканирующими и фокусирующими магнитами, 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 и пульсовой волны СС больного в режиме реального времени, расположенные на теле больного, информационными выходами соединенные с информационными входами подсистемы цифровых средств управления.To implement the proposed method, a variant of the device for irradiating the pancreas with a beam of hadrons - a medical proton-ion complex, contains a charged particle generator connected via a multichannel device for magnetic radiation transportation with a multichannel radiation therapy device equipped with radiating heads, a cryogenic station for cooling with a vapor-gas mixture of helium windings of magnets of a charged particle generator, a block of gas refrigeration machines for cooling helium gas with windings magnets of multichannel radiation transportation and radiation therapy devices, monitoring and alarm equipment, as well as a subsystem of digital controls connected to information inputs and control outputs with the corresponding elements of the complex, the charged particle generator equipped with accelerating and deflecting magnets, a multichannel device for magnetic radiation transportation - transporting and deflecting magnets, and the radiating heads of a multichannel radiation therapy device - scan with focusing and focusing magnets, while the windings of all the magnets are made of 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 corresponding magnets, it also additionally contains physiological feedback means, including means that determine the temporal parameters of respiration and pulse wave of the patient's SS in real time, Assumption on the body of the patient, data outputs connected to the data inputs of the digital subsystem controls.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - вариант устройства для осуществления заявленного способа - медицинский протонно-ионный комплекс;figure 1 is a variant of the device for implementing the inventive method is a medical proton-ion complex;

на фиг.2 - временная диаграмма параметров дыхания (а), пульсовой волны СС больного (б), импульсы машинных тактов (в), где выделен выбранный программируемый тактовый импульс, импульса разрешения подачи пучка на ЗО (г).figure 2 is a timing chart of the parameters of respiration (a), the pulse wave of the patient’s SS (b), the pulses of the machine clocks (c), where the selected programmed clock pulse, the resolution pulse of the beam feed to ZO (g) is highlighted.

37 - фаза вдоха, в которой холодный воздух поступает из среды больному; размеры грудной клетки больного увеличиваются от минимального значения до максимального значения.37 - phase of inspiration, in which cold air enters the patient from the environment; the size of the patient’s chest increases from the minimum value to the maximum value.

38 - фаза паузы между вдохом и выдохом, в которой движения воздуха не происходит; грудная клетка находится в статичном положении и имеет максимальные размеры. Заштрихованная часть зоны 38 является участком «покоя» ЗО.38 - phase of the pause between inhalation and exhalation, in which air movement does not occur; The chest is in a static position and has maximum dimensions. The hatched portion of zone 38 is the “rest” section of the AO.

39 - фаза выдоха, в которой горячий воздух поступает от больного в среду; размеры грудной клетки больного уменьшаются от максимального значения до минимального значения.39 - expiratory phase in which hot air enters from the patient on Wednesday; the size of the patient’s chest is reduced from the maximum value to the minimum value.

Медицинский протонно-ионный комплекс - содержит генератор 1 заряженных частиц, многоканальное устройство 2 магнитной транспортировки излучения и многоканальное устройство 3 лучевой терапии, соединенные по охлаждающему агенту с системой 4 охлаждения, подсистему 5 цифровых средств управления, аппаратуру 6 контроля и аварийной сигнализации, средства физиологической обратной связи, включающие средства, определяющие временные параметры дыхания (датчик дыхания 26) и пульсовой волны СС больного(датчик 27) в режиме реального времени. Датчики дыхания 26 и пульсовой волны 27, расположенные на теле больного, информационными выходами соединены с информационными входами подсистемы 5 цифровых средств управления, управляющий выход которой подключен к входу разрешения подачи пучка генератора 1 заряженных частиц. Многоканальное устройство 3 лучевой терапии содержит не менее четырех аппаратов 11 лучевой терапии, оканчивающихся излучающими головками 24.Medical proton-ion complex - contains a generator 1 of charged particles, a multi-channel device 2 for magnetic radiation transport and a multi-channel device 3 for radiation therapy, connected by a cooling agent to a cooling system 4, a subsystem 5 of digital controls, equipment 6 for monitoring and emergency signaling, physiological feedback communication, including means that determine the temporary parameters of respiration (respiratory sensor 26) and the pulse wave of the patient's CC (sensor 27) in real time. The respiratory sensors 26 and the pulse wave 27 located on the patient’s body are connected with information outputs to the information inputs of the digital control subsystem 5, the control output of which is connected to the feed enable input of the charged particle generator 1. The multi-channel device 3 of radiation therapy contains at least four devices 11 of radiation therapy, ending with radiating heads 24.

Система охлаждения 4 содержит криогенную станцию 7 для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора 1 заряженных частиц, блок 8 холодильных газовых машин 9 для охлаждения газом гелия сверхпроводящих обмоток магнитов многоканальных устройств 2 транспортировки излучения и 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 1 ВУВ-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.The cooling system 4 contains a cryogenic station 7 for cooling a helium-gas mixture of magnets of the magnets of the charged particle generator 1, a unit 8 of gas refrigeration machines 9 for cooling helium gas of the superconducting magnets of the magnets of the multi-channel radiation transport devices 2 and 3 radiation therapy. The windings of all the magnets are made superconducting and equipped with cooling channels connected via a gas-vapor mixture of a cooling agent to a cryogenic station 7, and through a gas cooling agent to refrigerated gas machines 9 installed in close proximity to the respective magnets. The cryogenic station 7 is made in the form of a helium cooling unit of the KGU 1600 / 4.5 type, equipped with a tank with liquid helium, a piston compressor of type 1 VUV-45/150 and / or a screw compressor of the type “Cascade-80/25”, helium drying filters, and - connecting collectors of forward and reverse helium flow. Refrigerating gas machines (cryocoolers) 9 are made in the form of helium gas heat exchangers with cooled nitrogen.

Генератор 1 заряженных частиц соединен через многоканальное устройство 2 магнитной транспортировки излучения с многоканальным устройством 3 лучевой терапии, каждый канал которого оканчивается излучающими головками 24. Генератор 1 заряженных частиц содержит последовательно соединенные сменный источник 28 заряженных частиц (протонов или ионов) типа ЛУ-20, кольцевой или линейный ускоритель 29 заряженных частиц, снабженные блоком магнитов со сверхпроводящими обмотками и цифровым управлением. При этом блок магнитов включает ускоряющие дипольные 30 и квадрупольные 31 магниты, установленные равномерно на оси ускорителя 29 с последовательным их чередованием, а также включает выводной 33 отклоняющий магнит. Через выводной магнит 33 ускоритель 29 соединен с многоканальным устройством 2 транспортировки протонно-ионного излучения. Устройство 2 содержит расположенные соосно транспортирующие дипольные и квадрупольные магниты с последовательным их чередованием. Подсистема 5 цифровых средств управления соединена по информационным входам и управляющим выходам с соответствующими элементами комплекса. Генератор 1 заряженных частиц, многоканальные устройства 2 и 3 снабжены магнитами со сверхпроводящими обмотками, причем генератор 1 заряженных частиц снабжен ускоряющими и отклоняющими магнитами, многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения - транспортирующими и отклоняющими магнитами, а излучающие головки 24 аппаратов 11 лучевой терапии каждого канала устройства 3 - сканирующими и отклоняющими магнитами со сверхпроводящими обмотками с гелиевым охлаждением и цифровым управлением. Аппаратура 6 контроля и аварийной сигнализации соединена по локальной информационной сети 10 с подсистемой 5 цифровых средств управления. Подсистема 5 цифровых средств управления содержит центральное многопроцессорное устройство, сервер лечебных данных, сервер файлов больных, сервер данных комплекса, соединенные по локальной информационной сети 10 с подсистемой управления облучением и контроля проводимого сеанса, подсистемой обеспечения гарантии качества облучения и безопасности больных и соединенные с ними по локальной информационной сети 10 не менее четырех автоматизированных рабочих мест (АРМ) 14, оснащенных персональными компьютерами для онкорадиологов, обследующих онкологических больных и разрабатывающих исходные данные для разработки план конформного облучения с помощью подсистемы 3D планирования облучения, и не менее четырех АРМ 15, оснащенных промышленными компьютерами управления и контроля сеанса облучения. При этом промышленные компьютеры непосредственно размещены у соответствующих аппаратов 11 лучевой терапии устройства 3. Сервер 12 лечебных данных содержит носители информации с планами лечения множества больных, 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 больных содержит базы персональных данных больных, включенных в регистрационные или контрольные карты больных ЗН, а также базы видеоизображений ЗО множества больных (с идентификаторами номера регистрационной карты, сеансов, дат и времени). Кроме того в сервере 13 файлов больных размещены данные о методах и средствах фиксации больного для лучевой терапии, диапазонах, направлениях и скоростях линейных перемещений и углового сканирования устройств 23 позиционирования и фиксации и излучающей головки 24, оптимальные с точки зрения минимизации облучения здоровых тканей.The charged particle generator 1 is connected via a multi-channel device 2 for magnetic radiation transportation with a multi-channel radiation therapy device 3, each channel of which ends with radiating heads 24. The charged particle generator 1 contains a replaceable source 28 of charged particles (protons or ions) of the LU-20 type, ring-shaped or a linear accelerator of 29 charged particles, equipped with a magnet block with superconducting windings and digital control. In this case, the magnet block includes accelerating dipole 30 and quadrupole 31 magnets mounted uniformly on the axis of the accelerator 29 with their sequential alternation, and also includes the output 33 deflecting magnet. Through the output magnet 33, the accelerator 29 is connected to a multi-channel device 2 for transporting proton-ion radiation. The device 2 contains coaxially transporting dipole and quadrupole magnets with their successive alternation. Subsystem 5 of digital controls is connected via information inputs and control outputs with the corresponding elements of the complex. The charged particle generator 1, multi-channel devices 2 and 3 are equipped with magnets with superconducting windings, the charged particle generator 1 is equipped with accelerating and deflecting magnets, the multi-channel device for magnetic radiation transportation with transporting and deflecting magnets, and the radiating heads of 24 radiation therapy devices 11 of each channel of the device 3 - scanning and deflecting magnets with superconducting helium-cooled windings with digital control. The control and alarm equipment 6 is connected via a local information network 10 to a subsystem 5 of digital controls. Subsystem 5 of digital controls contains a central multiprocessor device, a treatment data server, a patient file server, a complex data server connected via a local information network 10 to a radiation control and session control subsystem, and a patient safety assurance subsystem and connected to them via local information network 10 at least four workstations (AWS) 14 equipped with personal computers for oncologists and radiologists examining cancer patients and developing baseline data for the development of a conformal exposure plan using the 3D irradiation planning subsystem, and at least four workstation 15 equipped with industrial computers to control and control the radiation session. At the same time, industrial computers are directly located in the respective radiation therapy apparatuses of device 3. Server 3 of the treatment data contains information carriers with treatment plans for many patients, headings of the International Classification of Diseases X Review (ICD-X), a comprehensive classifier of data on patients with malignant neoplasms in the system of the State Cancer Register with all codifiers (methods of irradiation, types of radiation therapy, methods of radiation therapy, etc.). The complex data server 46 contains information carriers on the nominal and threshold technical parameters of the complex and its components, including the values of currents, voltages, radiation background, temperature, pressure and linear displacement of structural elements of radiation therapy devices, design documentation of the complex and its operational components documentation, medical and management workflow, electronic tips for medical physicists, staff on issues arising When operation. Server 13 of patient files contains databases of personal data of patients included in registration or control cards of patients with ZN, as well as databases of video images of ZO of many patients (with identifiers of registration card number, sessions, dates and time). In addition, the server 13 patient files contains data on the methods and means of fixing the patient for radiation therapy, ranges, directions and speeds of linear movements and angular scanning of devices 23 for positioning and fixing and the radiating head 24, optimal in terms of minimizing the irradiation of healthy tissues.

Подсистема 5 цифровых средств управления, соединена по локальной информационной сети 10 с информационными выходами аппаратуры 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 транспортировки излучения содержит расположенные 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 излучения в излучающие головки 24 многоканального устройства 3 лучевой терапии, оснащенные сканирующими и фокусирующими магнитами со сверхпроводящими обмотками.The subsystem 5 of digital controls, is connected via a local information network 10 to the information outputs of the monitoring and alarm equipment 6, which contains threshold devices connected to radiation sensors, temperature sensors, linear and angular displacement sensors of structural elements of radiation therapy devices (not shown shown). The multi-channel radiation transport device 2 contains coaxially transporting dipole and quadrupole magnets with superconducting windings with sequential alternation of these magnets, and also contains at least eight deflecting magnets with superconducting windings for outputting and transporting radiation to the emitting heads 24 of the multi-channel radiation therapy device 3, equipped with scanning and focusing magnets with superconducting windings.

Многоканальное устройство 3 лучевой терапии содержит не менее четырех аппаратов 11 лучевой терапии с излучающими головками 24, стационарное 23 и/или мобильное 25 устройство позиционирования и фиксации больного, устройство визуализации ЗО, состоящее из позитронно-эмиссионного томографа (ПЭТ) 41 и компьютерного томографа (КТ) 42 с единым форматом представления изображений и возможностью наложения этих изображений друг на друга, а также устройство 50 визуализации пучка заряженных частиц, поступающего с излучающей головки 24 на ЗО. Стационарное устройство 23 позиционирования и фиксации выполнено совмещенным с аппаратом 11 лучевой терапии типа «гантри» с горизонтальной фиксацией больного, а мобильное - автономным и с возможностью фиксации больного в любом удобном для терапии пространственном положении и возможностью перемещения устройства фиксации вместе с больным между АРМ онкорадиологов. Магнитооптическая подсистема аппарата 11 «гантри» (для магнитной транспортировки излучения), закрепленная на поворотной платформе (для перемещения пучка вокруг лежащего больного) образуют крупногабаритное инженерное сооружение. Мобильное устройство 25 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 больного относительно кресла, а привод выполнен с цифровым управлением и с возможностью качания кресла относительно направления пучка протонно-ионного излучения.The multichannel radiation therapy device 3 contains at least four radiation therapy devices 11 with radiating heads 24, a stationary 23 and / or mobile 25 patient positioning and fixation device, an AO imaging device consisting of a positron emission tomography (PET) 41 and computer tomography (CT) ) 42 with a single image presentation format and the possibility of superimposing these images on top of each other, as well as a device 50 for visualizing a beam of charged particles coming from the radiating head 24 to the AO. The stationary device 23 for positioning and fixing is made combined with the gantry-type radiation therapy apparatus 11 with horizontal fixation of the patient, and the mobile one is autonomous and can fix the patient in any spatial position convenient for therapy and the possibility of moving the fixation device with the patient between the oncology radiologists workstation. The magneto-optical subsystem of the apparatus 11 "gantry" (for magnetic transportation of radiation), mounted on a rotary platform (to move the beam around the patient lying) form a large engineering structure. The mobile positioning and fixing device 25 can be made in the form of a chair equipped with a drive with three degrees of freedom and mounted on a mobile platform with wheels, moreover, the chair is equipped with clamping and tensile mechanical stops for rigidly fixing the irradiated part of the patient’s body relative to the chair, and the drive is made with digital control and with the possibility of rocking the chair relative to the direction of the proton-ion beam.

Сверхпроводящие обмотки всех магнитов устройств 1, 2, 3 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. Каналы трубок охлаждения сверхпроводящих обмоток магнитов 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, определяющие временные параметры дыхания больного (датчик дыхания 26) и средства, определяющие временные параметры пульсовой волны СС больного (датчик пульса 27), информационными выходами соединены с информационными входами подсистемы 5 цифровых средств управления, управляющий выход которой соединен с входом разрешения подачи пучка генератора 1 заряженных частиц (в данном случае - протонов и ионов углерода ¹²С). Средства физиологической обратной связи, включающие датчик дыхания 26 и датчик пульса 27, размещаются на теле больного. 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). В качестве датчика 26 дыхания может быть также использован датчик дыхания из комплекта профессионального компьютерного полиграфа «ПИК-01А» 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 больного 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. Стационарное устройство 23 позиционирования и фиксации выполнено совмещенным с аппаратом 11 лучевой терапии, например, типа «гантри».The superconducting windings of all magnets of devices 1, 2, 3 are made of a superconducting cable containing a cupronickel tube of round or rectangular cross section for canalization of a cooling agent: a gas-vapor mixture for cooling the windings of the magnets of the generator 1 of charged particles or - canalization of cooled helium gas for cooling the windings of the magnets of the devices 2 and 3. On the outside of the tube and along it laid conductors mainly of gold, silver or copper. On the outer side of the conductors, an anti-fracture coating of nichrome wire wound onto the conductors was installed, on the outside of which heat-insulating Kapton tape and fiberglass insulation tape were successively wound. The channels of the cooling tubes of the superconducting windings of the magnets of the generator 1 with a gas-vapor mixture of helium are connected to the cryogenic station 7, and the channels of the pipes of the cooling of magnets of devices 2 and 3 are connected to the corresponding helium gas cooling machines 9 installed directly at the respective magnets. Physiological feedback means that determine the temporal parameters of the patient’s breathing (respiration sensor 26) and means that determine the temporal parameters of the patient’s CC pulse wave (pulse sensor 27) are connected to the information inputs of the subsystem 5 of digital controls by the information outputs, the control output of which is connected to the permission input feeding the beam of the generator 1 charged particles (in this case, protons and carbon ions ¹² C). Physiological feedback means, including a respiratory sensor 26 and a pulse sensor 27, are placed on the patient's body. The breathing sensor 26 can be made thermosensitive (responding to cold air when inhaling and to hot air when exhaling) or optoelectronic (responding to changes in the size of the chest during breathing). As a respiratory sensor 26, a respiratory sensor from a set of a professional computer polygraph "PIK-01A" or similar can also be used. The information outputs of the respiration sensor 26 are connected to the corresponding information inputs of the digital control subsystem 5. The pulse sensor 27 can be made on the basis of an optocoupler. Depending on the degree of filling of the patient’s finger with blood, the radiation intensity changes from an infrared LED passing through the finger, incident on the photodiode from the other side of the finger. The pulse sensor from the set of a special professional apparatus RIKTA-05 (5) magneto-laser therapy or similar can also be used as a pulse sensor. The stationary device 23 positioning and fixing is made combined with the apparatus 11 of radiation therapy, for example, of the "gantry" type.

Генератор 1 заряженных частиц содержит последовательно соединенные сменный источник заряженных частиц типа ЛУ-20, а также кольцевой или линейный ускоритель 29 протонов и ионов, снабженный блоком магнитов со сверхпроводящими обмотками и цифровым управлением.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 accelerator of 29 protons and ions, equipped with a magnet block with superconducting windings and digital control.

Через вводной магнит ускоритель 29 соединен с выходом источника 28 заряженных частиц, а через выводной магнит 33 - с многоканальным устройством 2 транспортировки протонно-ионного излучения. Аппарат 11 лучевой терапии типа «гантри», представляющий серьезное инженерное сооружение, включает в себя поворотную установку, несущую один канал транспортировки протонно-ионного излучения (поступающего от устройства 2), оканчивающийся излучающей головкой 24). Аппарат 11 обеспечивает вращение адронного пучка вокруг больного по заданной программе в соответствии с планом облучения. 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 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.Through the input magnet, the accelerator 29 is connected to the output of the charged particle source 28, and through the output magnet 33 to the multi-channel proton-ion radiation transport device 2. The gantry-type radiation therapy apparatus 11, which represents a serious engineering structure, includes a rotary installation that carries one channel for transporting proton-ion radiation (coming from device 2), ending with a radiating head 24). The apparatus 11 provides the rotation of the hadron beam around the patient according to a given program in accordance with the radiation plan. 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 beam visualization device 50 is made in the form of PET. The subsystem for guaranteeing the quality of radiation and patient safety includes radiation sensors, dosimetry, monitor ionization chambers, temperature sensors, etc.), AWP 45 of a dosimetrist, AWP 43 of a medical physicist, and AWP of 44 patients.

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 конформного 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 generator 1 and its components and check whether a given conformal irradiation plan provides for the accurate reduction 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 local information network 10 of the complex with bi-directional information exchange with subsystem 5 of digital controls.

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 запрашивает из сервера 13 файлов больных через центральное многопроцессорное устройство подсистемы 5 данные из контрольной карты больного (порядковый номер данной опухоли у данного больного, топография опухоли по кодификатору №1, морфологический тип опухоли по кодификатору №2, стадия 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 oncoradiologist requests from the server 13 patient files through the central multiprocessor device of subsystem 5 data from the patient’s control card (serial number of this tumor in this patient, tumor topography by code number 1, morphological type of tumor by code number 2, stage of the tumor process according to TNM system, histological forms (cancer, primary tumors, tumors with metastases) irradiation method - according to code 8.1, type of radiation therapy - according to code 8.2, method of radiation therapy - p kodifikatoru №8.3.

Далее в режиме предлучевой подготовки больного, оснащенного датчиком дыхания и датчиком СС, размещают лежа в стационарном устройстве 23 позиционирования и фиксации, которое выполнено совмещенным с аппаратом лучевой терапии типа «гантри» 11, юстируют с помощью лазерных, рентгеновских центраторов и запоминают в АРМ онкорадиолога 14 и сервере 13 файлов больных трехмерные координаты положения больного, причем в том же положении с такими же координатами, в котором будут проводить сеанс облучения.Then, in the pre-radiation preparation mode, a patient equipped with a respiration sensor and an SS sensor is placed lying in a stationary positioning and fixing device 23, which is made combined with a gantry-type radiation therapy device 11, adjusted using laser, X-ray centralizers and stored in the oncology radiologist's workstation 14 and the server 13 files of patients three-dimensional coordinates of the position of the patient, and in the same position with the same coordinates in which they will conduct the irradiation session.

Подсистема 5 цифровых средств управления в момент паузы между вдохом и выдохом больного при отсутствии пика пульсовой волны СС, синхронизированный с программируемым машинным тактом (фиг.2, г), вырабатывает импульс, по которому информация с многосрезовых ПЭТ/КТ 41/42 (совмещенных по формату изображений) заносится в АРМ онкорадиолога 14 и сервер 13 файлов больных в виде трехмерных топометрических параметров 30 поджелудочной железы данного больного (поперечные размеры и глубины, например, на 32 срезах). При этом указанные параметры ЗО фиксируются и запоминаются в той же системе координат, что и координаты фиксации положения больного. Онкорадиолог с помощью АРМ 14 с учетом расположения и координат ЗО, близлежащих критических к облучению структур, определяет параметры дозного поля, время экспозиции для данного сеанса для данного больного, предписанную дозу и составляет исходные данные для разработки плана конформного облучения с помощью 3D подсистемы 3D планирования облучения. Трехмерная подсистема 3D планирования облучения представляет собой программную среду, аналогичную, например, программной среде «Фокус М» фирмы Мицубиси. С помощью трехмерной подсистемы 3D планирования облучения получают информацию, задающую параметры облучения: направление, поперечные размеры и энергию пучка адронов (различную для различных глубин ЗО), количество направлений, количество сеансов, продолжительность сеансов, предписанную дозу для каждого сеанса. Выходная информация трехмерной подсистемы 3D планирования облучения используется для управления процессом облучения и по локальной информационной сети 10 заносится в сервер 12 данных лечебных процедур, центральное многопроцессорное устройство подсистемы 5 и АРМ 44. Выходная информация подсистемы 3D 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). С помощью подсистема 3D планирования облучения может обеспечиваться также симуляция автоматического совмещения выходного пучка излучающей головки 24 с изоцентром ЗО.Subsystem 5 of digital controls at the time of a pause between the patient's inhalation and exhalation in the absence of a pulse of an SS pulse wave, synchronized with a programmable machine cycle (Fig. 2d), generates a pulse according to which information from multislice PET / CT 41/42 (combined at image format) is entered into the automated workplace of the oncoradiologist 14 and the server 13 of the patient files in the form of three-dimensional topometric parameters 30 of the pancreas of the patient (transverse dimensions and depths, for example, at 32 slices). At the same time, the indicated parameters of the SC are fixed and stored in the same coordinate system as the coordinates of fixing the position of the patient. An oncoradiologist using AWP 14, taking into account the location and coordinates of the AO, nearby structures critical to radiation, determines the dose field parameters, exposure time for a given session for a given patient, the prescribed dose and compiles initial data for developing a conformal radiation plan using the 3D subsystem of 3D radiation planning . The three-dimensional 3D irradiation planning subsystem is a software environment similar to, for example, Mitsubishi's Focus M software environment. Using the 3D subsystem of 3D radiation planning, information is obtained that sets the parameters of radiation: direction, transverse dimensions and energy of the hadron beam (different for different depths of the AO), number of directions, number of sessions, duration of sessions, prescribed dose for each session. The output of the three-dimensional subsystem of 3D irradiation planning is used to control the irradiation process and is transferred to the server 12 of the treatment procedures data via the local information network 10, the central multiprocessor device of subsystem 5 and AWP 44. The output of the 3D irradiation planning subsystem may also be required for the production of individual means for generating dose fields (curly collimators and boluses. A special workshop equipped with machine tools with a number of th control (CNC). Using the 3D treatment planning subsystem may also provide automatic alignment simulation output beam of the radiating head 24 with LP isocenter.

В режиме проведения сеанса облучения больной размещается лежа в стационарном устройстве 23 позиционирования и фиксации, которое выполнено совмещенным с аппаратом 11 лучевой терапии типа «гантри», в идентичном положении, юстируемом до тех же трехмерных координат положения больного и ЗО, что и в режиме предлучевой подготовки, запоминаются в АРМ 14 онкорадиолога и сервере 13 файлов больных трехмерные координаты положения больного 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 поджелудочной железы больного. Далее соединяется подсистемой 5 цифровых средств управления цифровой вход привода устройства 23 позиционирования и фиксации с АРМ 14 онкорадиолога. Затем к АРМ 14 онкорадиолога подключаются устройства 41, 42 визуализации ЗО. Полученное на мониторе изображение 30 и место ее расположения изучается на мониторе АРМ 14 онкорадиолога, проверяется имитация облучения ЗО без включения излучающей головки 24 с последовательным указанием на мониторе точек ЗО и направлений ее облучения. При этом автоматически по командам АРМ онкорадиолога 14 вращается аппарат 11 «гантри». С монитора АРМ онкорадиолога 14 наблюдается правильность отработки аппаратом 11 заданных целеуказаний. Аналогичным образом без включения излучающей головки 24 на полную мощность для каждой точки ЗО имитируют программу фокусирования, изменения углового направления и скорости сканирования пучка. Убедившись в правильности отработки тестов, дают команду начала сеанса облучения. Сеанс проводится под управлением подсистемы 5 цифровых средств управления по программе, разработанной подсистемой 3D планирования облучения. Во время сеанса с датчика дыхания 26 и с датчика 27 пульсовой волны СС больного на подсистему 5 цифровых средств управления поступают сигналы, определяющие временные параметры дыхания и СС. В момент паузы между вдохом и выдохом больного при отсутствии пика пульсовой волны СС, синхронизированный с программируемым идентичным (что и в режиме предлучевой подготовки) машинным тактом (фиг.2, г), по управляющему сигналу с подсистемы 5 цифровых средств управления пучок доставляется на ЗО поджелудочной железы с излучающей головки 24. (При отработке программ комплекса выбор номера машинного такта производится с учетом технологических временных задержек в трактах комплекса. В предлучевой подготовке трехмерные топометрические параметры ЗО поджелудочной железы больного, 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 больного (около одной секунды) момент времени (доли микросекунды) можно считать, что клиническая мишень (ЗО поджелудочной железы) неподвижна. Каждые последующие по плану облучения подачи пучка адронов на ЗО поджелудочной железы проводятся аналогично.In the regime of conducting an irradiation session, the patient is placed lying in a stationary device 23 for positioning and fixing, which is performed combined with the apparatus of radiation therapy of the "gantry" type, in an identical position, adjusted to the same three-dimensional coordinates of the position of the patient and AO as in the preradiation preparation mode are stored in the AWP of the 14 oncologist and the server 13 of the patient’s files three-dimensional coordinates of the patient’s position and three-dimensional coordinates of the SC in the same coordinate system. The subsystem 5 of digital controls, having received three-dimensional parameters of the beam and three-dimensional parameters of the AO, combines them in a single coordinate system, so that during the irradiation of the AO, the beam direction is aligned with the isocenter of the AO of the patient’s pancreas. Next, the digital input of the drive of the positioning and fixing device 23 is connected to the oncology and radiologist workstation 14 by a subsystem 5 of digital controls. Then, devices 41, 42 of visualization of the AO are connected to the workstation 14 of the oncoradiologist. The image 30 obtained on the monitor and its location is studied on the monitor of the oncology radiologist’s AWP 14, the simulation of radiation exposure without checking the emitting head 24 is checked, and the radiation points and the directions of radiation are sequentially indicated on the monitor. In this case, automatically according to the commands of the oncology and radiologist workstation 14, the gantry apparatus 11 rotates. From the monitor of the oncology and radiologist's workstation 14, the apparatus 11 is working out the correct target designations. Similarly, without turning on the radiating head 24 at full power, for each point of the SC simulate a program focusing, changing the angular direction and scanning speed of the beam. After making sure that the tests are worked out correctly, they give the command to start the irradiation session. The session is conducted under the control of the subsystem 5 of digital controls according to the program developed by the 3D irradiation planning subsystem. During the session, from the patient’s breathing sensor 26 and from the patient’s pulse pulse wave sensor 27, signals are sent to the subsystem 5 of digital controls, which determine the temporal parameters of respiration and SS. At the time of a pause between the patient’s inhalation and exhalation in the absence of a pulse of the SS pulse wave, synchronized with a programmable identical (as in the preradiation preparation mode) machine cycle (Fig. 2, d), the beam is delivered to the AO by the control signal from subsystem 5 of digital control means pancreas from the radiating head 24. (When working out the programs of the complex, the choice of the machine cycle number is made taking into account the technological time delays in the tracts of the complex. In preradiation preparation, three-dimensional topometric parameter s ZO of the pancreas of a patient who is in a stationary identically adjusted position, are determined at an identical point in time). At this negligibly small (in comparison with the period of respiration (units of seconds) and pulse wave of the patient's SS (about one second) time point (fractions of a microsecond), it can be assumed that the clinical target (pancreatic pancreatic gland) is immobile. hadrons on the pancreatic pancreas are carried out similarly.

Подсистема 5 цифровых средств управления через центральное многопроцессорное устройство совместно с АРМ 14 и АРМ 45 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 уточняются. Одновременно центральное многопроцессорное устройство подсистемы 5 через аппаратуру 6 контроля и аварийной сигнализации, а также АРМ 45 дозиметриста подсистемы обеспечения гарантии качества облучения и безопасности больных опрашивает датчики, определяющие количество, плотность и скорость расхода двухфазного криоагента, давление жидкого гелия (более чем в 600 точек), датчики технических параметров генератора 1 заряженных частиц, устройств 2 транспортировки излучения и аппарата 11 лучевой терапии (датчики положения и интенсивности пучка, датчики токов в магнитах, датчики температуры), датчики измерения линейного перемещения конструкционных элементов аппарата 11 лучевой терапии, датчики радиационного фона. При этом сравниваются полученные данные с предельно допустимыми значениями параметров и в случае выхода за пределы, опасные для жизни больного и медперсонала, а также в случае предаварийной ситуации на оборудовании комплекса выдается команда на автоматическое безаварийное отключение комплекса.Subsystem 5 of digital controls through a central multiprocessor device together with AWP 14 and AWP 45 controls the irradiation process by comparing the current parameters of the irradiation beam with the actual distribution of the obtained dose of dose and with acceptable values. In case of a mismatch, the direction and parameters of the beam are specified. At the same time, the central multiprocessor device of subsystem 5 through the monitoring and alarm equipment 6, as well as the AWP 45 of the dosimetrist of the subsystem for ensuring the quality of radiation and patient safety guarantee interrogates sensors that determine the quantity, density and flow rate of a two-phase cryoagent, pressure of liquid helium (more than 600 points) , sensors of the technical parameters of the charged particle generator 1, radiation transport devices 2 and radiation therapy apparatus 11 (beam position and intensity sensors, d current sensors in magnets, temperature sensors), sensors for measuring the linear displacement of structural elements of the radiation therapy apparatus 11, radiation background sensors. In this case, the obtained data is compared with the maximum permissible values of the parameters and in the case of going beyond the limits that are dangerous for the life of the patient and the medical staff, as well as in the event of a pre-emergency situation on the equipment of the complex, a command is issued to automatically shut down the complex automatically.

Процесс проведения сеанса облучения постоянно контролируется через 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 process of conducting an irradiation session is constantly monitored through the workstation 43 of the medical physicist, workstation 45 of the dosimetrist, workstation 14 of the oncoradiologist by relevant specialists. From remote monitors AWP 15, the process of conducting an irradiation session is constantly monitored by technical maintenance personnel (engineers in accelerator technology, cryogenics, electricians, mechanics, information technology and VT). After the irradiation plan is completed and the irradiation session is completed, a protocol is automatically compiled with the parameters of the session and the video image of the patient's OS as of the date and time of the end of the session.

Использование современных технологий сверхпроводимости и криогеники позволяет уменьшить омическое сопротивление обмоток магнитов практически до нуля и, тем самым, снизить резистивные потери энергии в магнитах, решить проблему тепловых перегрузок и повысить надежность медицинского протонно-ионного комплекса в целом. Кроме того, при этом резко снижаются затраты на дорогостоящие и постоянно растущие в цене сталь, медь и потребляемую электроэнергию. В долговременном плане (на 20 лет службы комплекса до модернизации) технико-экономический эффект от снижения этих затрат будет возрастать.Using modern technologies of superconductivity and cryogenics can reduce the ohmic resistance of magnet windings to almost zero and, thereby, reduce resistive energy losses in magnets, solve the problem of thermal overloads and increase the reliability of the medical proton-ion complex as a whole. In addition, at the same time, the costs of expensive and constantly growing in price steel, copper and consumed electricity are sharply reduced. 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 поджелудочной железы 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 pancreatic pancreatic gland at the time when the GC 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.

Таким образом, с использованием предлагаемого способа, реализуемого вариантом устройства для его осуществления повышается точность попадания пучка на ЗО поджелудочной железы и уменьшается вероятность облучения здоровых тканей поджелудочной железы и близлежащих тканей и органов.Thus, using the proposed method, implemented by a variant of the device for its implementation, the accuracy of getting the beam onto the pancreatic pancreas is increased and the probability of irradiation of healthy pancreatic tissues and nearby tissues and organs is reduced.

Claims

A method for irradiating pancreatic malignant tumors with a hadron beam, including conducting preradiation preparation, which includes fixing the patient, determining the topometric parameters of malignant tumors, developing a plan for conformal irradiation, taking into account the topometric parameters of malignant tumors, closely lying tissues and organs critical for radiation, conducting a conformal session irradiation with the control of the dose received by the malignant tumor, permissible values of the parameters of the radiation source radiation, background, temperature of different parts of the radiation source and magneto-optical chains for delivering the beam to the malignant tumor, characterized in that during the preradiation preparation and during the conformal irradiation session the patient is fixed in an identical aligned position, the topometric parameters of the malignant tumors are determined and the hadron beam is delivered to of a patient’s malignant tumor in the form of an impulse to permit the supply of a beam to a pancreatic cancer in an identical moment nt pause between the inhalation and exhalation of the patient in the absence of a peak pulse wave of heart contractions with constant chest size.