Изменение дозы по глубине тела при гамма и

Изменение дозы по глубине тела при гамма и протонном облучении. Сравнение уровней лучевой нагрузки на здоровые ткани и равномерности дозы в опухоли (А-Б) для указанных облучений Поскольку доза на опухоль практически всегда ограничивается лучевой нагрузкой на окружающие здоровые ткани, то снижение этой лучевой нагрузки (снижение объема облучаемых тканей и/или дозы в них) позволяет поднять дозу в мишени гамма протоны Здоровая ткань Цветом показана дополнительная лучевая нагрузка на здоровые ткани при гамма облучении

Требования к пучкам • • Диапазон распространения пучка в материале мишени принимается равным 3, 5 г/см 2 - 32 г/см 2 для полей меньших, чем 22 см х 22 см. Предполагается, что поля больших размеров будут использоваться для облучения мишеней в редких случаях. Протяженность по глубине области постоянной дозы (определенная как ширина разброса пика Брэгга (SOBP) между отдаленной и приблизительно 90% точками пиковой дозы должно варьироваться с шагом 0, 5 г/см 2 от минимального 3, 5 г/см 2 до полного диапазона пучка.

Требования к пучкам • • • Точность отпуска дозы: 2, 5% от предписанной дозы через все поле облучения. Эффективное SAD (расстояние источник - ось): >3 м (для гантри). Боковая полутень: 2 мм через всю полутень, вызванную многократным рассеянием (80% - 20%) Точность доставки дозы Абсолютная точность доставленной дозы должна быть лучше, чем 2% от предписанной дозы.

Требования к пучкам • Модуляция диапазона: Шаг 0, 5 г/см 2 через весь диапазон; • Шаг 0, 2 г/см 2 для диапазона меньше 5 г/см 2; • Подстройка диапазона: шаг 0, 1 г/см 2; шаг 0, 05 г/см 2 для диапазонов <5 г/см 2. • Средняя мощность дозы: 1 Гр/мин для полей 25 см х 25 см при глубине 32 г/см 2. • Размер поля Фиксированный пучок: > 40 см х 40 см • Пучок из гантри: > 26 cм х 20 см

Ускорители для протонной терапии • В любой момент времени электромагнитная сила qv. B связана с центростремительной силой Mv 2/r, • вызывающей движение по круговой орбите. Здесь В - индукция магнитного поля, q - заряд иона, v - его скорость, r радиус кривизны. Таким образом, • Mv 2/r, = qv. B (1) • или • Mv = q. Br. (2)

• В любой момент времени электромагнитная сила qv. B связана с центростремительной силой Mv 2/r, • вызывающей движение по круговой орбите. Здесь В - индукция магнитного поля, q - заряд иона, v - его скорость, r радиус кривизны. Таким образом, • Mv 2/r, = qv. B (1) • или • Mv = q. Br. (2)

• Из формулы (2) видно, что с увеличением импульса радиус будет расти, если В остается постоянной. Поэтому, если импульс частицы возрастает до большой величины, необходимо применять магнит с полюсами большого диаметра. Из последней формулы также следует, что • v = q. Br/M. • Отсюда период обращения или время, необходимое для совершения одного оборота, определяется как • = 2 r/v = 2 r / q. Br/M, • или • = 2 M / Bq. (3)

Циклотрон • = 2 M / Bq • 30 Мэ. В v/c=0, 24; M=1, 03 Mo • 250 Мэ. В v/c=0, 61; M=1, 27 Mo

Схема циклотрона

Полезные соотношения 2, 4 =BR B – ТЕСЛА R-МЕТР ТОГДА ДЛЯ В = 1, 5 Т В=6 Т R = 1, 6 М R = 0, 4 M

Циклотрон IBA

СП циклотрон и гантри (Вариан-ACCEL)

Синхротроны Хитачи и Мицубиси

Proton synchrotron of PTC of PI RAS (Protom) E = 300 Me. V Irradiation at stay position Intensity = Injection energy= 1. Injector; magnet; 2. Accelerator ring. 3. Scanning 1. 2 Me. V Active dose delivery system

Синхротрон ИТЭФ/МРТИ проект

FM Cyclotron HCL: 160 Me. V, ≈1000 tons.

Isochronous Cyclotron IBA : 230 Me. V, ≈200 tons.

Superconducting Isochronous Cyclotron Varian/ACCEL: 250 Me. V, ≈90 tons.

Synchrotron The 250 Me. V synchrotron for the Loma Linda University Medical Center under construction at Fermilab ca. 1988. The injector is an RFQ (Radio Frequency Quadrupole).

Superconducting FM Cyclotron Mevion (Still River) Medical Systems: 250 Me. V, 20 tons

1946 Harvard 1000 т 1996 IBA 200 т 2000 Accel 90 т 2008 Still River 20 т

Next Generation Proton Therapy Still River Systems treatment room concept

Новые идеи компактной лучевой установки. Сверхпроводящий циклотрон, совмещенный с гантри. Рисунки

Irradiation Nozzle магнит Highly Stable in Field Flatness ～ few mm фольга гребенчатый фильтр поглтитель коллиматор Индивидуальный коллиматор Flexible, Easy to Use Improves Throughput болюс Проекция на мишень Confidential

Предлучевая подготовка - 3 дня. Фиксирующие приспособления

Гантри, вид со стороны медицинского кабинета «Носик» Гантри Позиционер и фиксирующее устройство Больной Мед. сестра

Предлучевая подготовка 3 дня. КТ, совмещенный с симулятором (или с рентгеновскими центраторами)

Treatment Planning System Digitizer Laser printer Terminal A Printer Terminal B Image Fusion Terminal Postscript RIP CAD/CAM Terminal Base Unit Jukebox Treatment Information Server Printer 3 D Measurement Terminal Base Unit Wireless 3 D Measurement Bar Code Reader Bar Code Admin. Wireless I/F Machining Tool Bar Code Reader Slides for presentation Bar Code Printer

Два Воблер магнита

Диск с набором рассеивающих фольг

Диск с набором гребенчатых фильтров

Регулятор пробега и индукционный датчик

Защитный коллиматор

Оборудование, вдвигаемое на ось пучка протонов

Рентгеновская камера, вдвигаемая для центрации пациента

Послойное облучение опухоли

Layer Stacking Conformal Therapy • Kanai et al. , Med. Phys. 10, 344 -346 (1983) – Longitudinally divide the target slices – Conform thin layer of SOBP (minipeak) to each slice… variable SOBP target beam treated volume target volume N. Kanematsu et al. May 2002, PTCOG 36, Catania, Italy

Активное послойное облучение

Послойное облучение. Картина с дисплея

Parallel Pencil Beam Scanner: Test Model Servo Motor Harmonic Gear Scanning Magnet 1 (Laminated Yoke; Dummy Pole/Coil) 1. 2 m Current/Water Lead Terminal Scanning Magnet 2

Treatment Network Confidential