способ облучения ионизирующим излучением объемных образований головного мозга и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ облучения ионизирующим излучением объемных образований головного мозга, включающий установку изоцентра источника ионизирующего излучения посредством наведения блока рентгеновского центрирования, стереотаксическое совмещение его с целевой точкой и последующее ее облучение источником ионизирующего излучения, отличающийся тем, что наведение блока рентгеновского центрирования осуществляют путем перемещения его в вертикальной плоскости, а источник ионизирующего излучения перемещают вокруг целевой точки, причем ионизирующее излучение коллимируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изоцентр устанавливают на пересечении оптических осей рентгеновского центратора блока рентгеновского центрирования при его установке в вертикальное и горизонтальное положения.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что коллимирование ионизирующего излучения осуществляют изменением размеров полей облучения в диапазоне 5 30 мм в диаметре.

4. Устройство для облучения ионизирующим излучением объемных образований головного мозга, содержащее источник ионизирующего излучения, установленный с возможностью наведения на его изоцентр блока рентгеновского центрирования, терапевтической стол и размещенный на нем фиксатор головы пациента, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит набор коллиматоров, блок рентгеновского центрирования включает рентгеновский центратор, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, фиксатор головы пациента выполнен в виде индивидуальной маски из быстротвердеющего материала и установлен с возможностью фиксации относительно изоцентра, а источник ионизурующего излучения установлен с возможностью перемещения относительно целевой точки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, точнее к радиологии, и может найти применение в лучевой терапии онкологических, нейрохирургических и эндокринных заболеваний.

Существующие в настоящее время способы облучения ионизирующим излучением основаны на использовании ускорителей тяжелых заряженных частиц и электронов с максимальной защитой здоровых структур головного мозга.

Однако применение первых в медицинской практике сопряжено со значительными экономическими затратами, поскольку большинство из них ориентированы на решение физико-технических задач.

Что касается способов облучения с использованием электронных ускорителей, все они отличаются сложностью наведения источника ионизирующего излучения на целевую точку и требуют высококвалифицированного персонала. Известен способ облучения ионизирующими излучением путем наведения источника излучения на целевую точку посредством стереотаксического прибора [1].

Способ связан с жесткой фиксацией головы пациента, травматичен и не может использоваться у целого ряда пациентов (например, при паркинсонизме). Известен способ облучения с использованием для наведения на целевую точку стереотаксического аппарата, фиксируемого на верхней челюсти пациента [2], который в сравнении с изложенным способом является менее травмотичным.

Однако и такое наведение источника излучения на целевую точку весьма некомфортно и также не может использоваться для большого круга пациентов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ облучения ионизирующим излучением, описанный в работе [3].

Способ заключается в том, что с помощью двух рентгеновских центраторов (горизонтального и вертикального) целевую точку устанавливают на изоцентр установки для протонной стереотаксической терапии. Облучение целевой точки пациента производят стационарным источником излучения с горизонтальным пучком протонов, вращая стол с пациентом вокруг вертикальной оси изоцентра установки и качая его голову относительно горизонтальной оси, перпендикулярной оси пучка.

Этот способ позволяет проводить облучение объемных образований головного мозга размером до 0,1 см³, обеспечивая при этом защиту здоровых структур. При больших размерах объемных образований необходимы повторные сеансы облучения со смещением очага относительно изоцентра, что увеличивает радиационные нагрузки на здоровые ткани. Кроме того такой способ облучения (при больших размерах патологических образований) связан с большими экономическими затратами: расход электроэнергии и длительное пребывание больного в стационаре.

Таким образом способ-прототип целесообразно использовать при объемных образованиях не более 0,1 см³, то есть для ограниченного контингента пациентов.

Технический результат изобретения состоит в расширении контингента пациентов, которым может быть рекомендована лучевая терапия.

Этот результат достигается тем, что в известном способе облучение ионизирующим излучением объемных образований головного мозга, включающем установку изоцентра источника ионизирующего излучения посредством наведения блока рентгеновского центрирования, стереотаксического совмещения его с целевой точкой и последующего ее облучения источником ионизирующего излучения, согласно изобретению наведение блока рентгеновского центрирования осуществляют путем перемещения его в вертикальной плоскости, а источник ионизирующего излучения перемещают вокруг целевой точки, причем ионизирующее излучение коллимируют.

Целесообразно изоцентр устанавливать на пересечении оптических осей рентгеновского центратора блока рентгеновского центрирования при его установке в вертикальном и горизонтальном положении.

Наведение блока рентгеновского центрирования путем перемещения его в вертикальной плоскости позволяет сократить время на укладку пациента, повышая пропускную способность ускорителя, а вращение источника ионизирующего излучения вокруг целевой точки с коллимированием излучения обеспечивает возможность однократного облучения объемных образований размером до 15 см³ с сохранением защиты здоровых структур. Это значительно расширяет контингент пациентов, которым может быть рекомендована лучевая терапия.

Установка изоцентра источника ионизирующего излучения на пересечении оптических осей рентгеновского центратора блока рентгеновского центрирования при его установке в вертикальном и горизонтальном положениях обеспечивает совмещение целевой точки с изоцентром с высокой точностью, не уступающей известным способам наведения, и позволяет применять вращение излучателя вокруг целевой точки с одновременным вращением стола с пациентом.

Коллимирование ионизирующего излучения в диапазоне 5-30 мм позволяет получать определенные дозные поля в зависимости от размеров объемных образований.

Установка изоцентра источника ионизирующего излучения на пересечении оптических осей рентгеновского центратора блока рентгеновского центрирования при его установке в вертикальном и горизонтальном положениях обеспечивает совмещение целевой точки с изоцентром с высокой точностью, не уступающей известным способам наведения, и позволяет применять вращение излучателя вокруг целевой точки с одновременным вращением стола с пациентом.

Ограничение полей ионизирующего излучения коллиматорами в диапазоне 5-30 мм в диаметре позволяет получать глубинные дозные поля в зависимости от размеров объемных образований.

Предлагаемый способ облучения, таким образом, пригоден для широкого круга пациентов, подлежащих лучевой терапии, он экономичен, достаточно прост и надежен в реализации, обеспечивает надежную защиту здоровых структур.

Способы облучения ионизирующим излучением объемных образований головного мозга в настоящее время реализуются при помощи ускорителей тяжелых заряженных частиц и ускорителей электронов.

Ускорители тяжелых заряженных частиц позволяют формировать оптимальные глубинные дозные поля, но ввиду их чрезвычайно высокой стоимости, малого количества ( около 20-ти в мире) ориентированы они как правило на решение физико-технических задач, поэтому применение их в медицинской практике ограничено.

В последние годы в мировой практике для лечения объемных образований головного мозга получили применение линейные ускорители электронов. При работе в режиме тормозного излучения они позволяют формировать практически адекватные различным размерам объемных образований головного мозга глубинные дозные поля.

Известно стреотаксическое радиохирургическое устройство для облучения головного мозга фирмы PHILIPS [1]. Оно включает в себя источник излучения - линейный ускоритель, набор коллиматоров, систему их центрирования, терапевтический стол и стереотаксический фиксатор головы пациента. Устройство позволяет формировать требуемые глубинные дозные поля, обеспечивая высокую точность наведения поля на объемные образования и минимальное воздействие ионизирующего излучения на здоровые структуры. Но это устройство ввиду жесткого (кровавого) крепления стереотаксического аппарата на голове травматично и поэтому не может быть использовано для широкого круга пациентов.

Известно стереотаксическое радиохирургическое устройство фирмы RADIONICS [4], состоящее из линейного ускорителя, набора коллиматоров, терапевтического стола и стереотаксического прибора. Как и описанное, данное устройство позволяет облучать объемные образования головного мозга с высокой точностью наведения, но тоже с жесткой фиксацией головы, что также ограничивает контингент пациентов, которым может быть рекомендована лучевая терапия.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для протонной стереотаксической терапии [3]. Это устройство состоит из источника ионизирующего излучения, установленного с возможностью наведения на его изоцентр двух блоков рентгеновских центраторов и терапевтического стола с фиксатором головы пациента. Такое устройство позволяет производить облучение малых объемных образований головного мозга с точностью, не уступающей вышеописанным устройствам, но выгодно отличается от них простотой наведения целевой точки на изоцентр источника за счет использования двух рентгеновских центраторов. Однако применение этого устройства в медицинских целях ограничено ввиду возможности получения глубинных дозных полей диаметром не более 6 мм и облучение объемных образований размером только до 0,1 см³. Причем в этом устройстве для получения требуемых глубинных дозных полей необходимо как вращение терапевтического стола, так и качание головы пациента. Все это существенно ограничивает контингент пациентов, которым может быть рекомендована лучевая терапия.

Цель изобретения состоит в расширении контингента пациентов.

Этот результат достигается устройством для лучевой терапии, содержащим источник ионизирующего излучения, установленный с возможностью наведения на его изоцетр блока рентгеновского центрирования, терапевтический стол и размещенный на нем фиксатор головы пациента. Согласно изобретению оно дополнительно имеет набор коллиматоров, блок рентгеновского центрирования включает рентгеновский центратор, установленный с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, фиксатор головы пациента выполнен в виде индивидуальной маски из быстротвердеющего материала и установлен с возможностью фиксации относительно изоцентра, а источник ионизирующего излучения установлен с возможностью перемещения относительно целевой точки.

Наличие в блоке рентгеновского центрирования рентгеновского центратора, установленного с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, позволяет с высокой точностью проводить наведение целевой точки на изоцентр источника излучения с использованием одного блока рентгеновского центрирования, что ускоряет укладку пациентов, повышая в целом пропускную способность данного устройства.

Выполнение фиксатора головы пациента в виде индивидуальной маски из быстротвердеющего материала исключает травматическое воздействие на пациента и тем самым расширяет контингент больных, которым может быть рекомендована лучевая терапия. Кроме того выполнение фиксатора в виде индивидуальной маски обеспечивает быстрое, надежное и точное совмещение целевой точки с изоцентром источника ионизирующего излучения не только при первичной укладке пациента, но и при повторных сеансах облучения.

Таким образом наличие рентгеновского центратора блока рентгеновского центрирования в совокупности с указанным фиксатором головы позволяет быстро и с высокой точностью наводить целевую точку на изоцентр источника излучения, а также с высокой точностью воспроизводить укладку пациента при повторных облучениях.

Установление источника ионизирующего излучения с возможностью перемещения относительно целевой точки позволяет получать глубинные дозные поля диаметром до 30 мм, а набор коллиматоров обеспечивает получение дозных полей в полном соответствии с индивидуальными размерами объемных образований головного мозга и надежную защиту здоровых структур. Все изложенное позволяет значительно расширить контингент пациентов, которым может быть рекомендована лучевая терапия.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства, которое содержит источник ионизирующего излучения 1 с изоцентром в точке А, установленный с возможностью перемещения вокруг оси О-О, блок рентгеновского центрирования с рентгеновским центратором 2 с изоцентром в точке Б, установленный с возможностью перемещения рентгеновского центратора вокруг оси O-O, терапевтический стол 3, фиксатор головы пациента 4, коллиматоры 5. Причем фиксатор головы пациента снабжен рентгеноконтрастными крестами, оптические оси которых пересекаются в точке В.

Способ облучения с помощью представленного устройства осуществляется следующим образом. Пациент укладывается на терапевтический стол 3. Предварительно изготовленной из быстротвердеющего материала маской голова пациента жестко крепится к столу. Стол 3 с пациентом перемещается таким образом, что точка Б совмещается с точкой В. Путем перемещения фиксатора головы 4 с помощью блока рентгеновского центрирования 2 совмещают целевую точку с точкой Б, а следовательно с точкой В. Затем терапевтический стол 3 поворачивают до совпадения точки В с точкой А, т.е. до совпадения целевой точки с изоцентром источника ионизирующего излучения. Далее на источник ионизирующего излучения 1 устанавливают коллиматор в соответствии с размером объемного образования головного мозга пациента, подлежащего облучению. После чего начинают облучение, вращая источник ионизирующего излучения 1 вокруг точки А, а следовательно, целевой точки. При необходимости повторных облучений целевой точки все повторяют аналогично.

Предлагаемые способ и устройство по сравнению с известными имеют ряд существенных преимуществ.

1. Способ значительно расширяет контингент пациентов, которым может быть рекомендована лучевая терапия, поскольку дает возможность проводить облучение объемных образований до 15 см³. В то время, как способ-прототип может быть использован для облучения лишь объемных образований с размером не более 0,1 см³.

2. По сравнению с известными способами облучения предлагаемый благодаря использованию рентгеновского центрирования позволяет упростить и сократить время укладки пациента и снизить травматичность процедуры.

3. Использование одного блока рентгеновского центрирования в предлагаемом устройстве вместо двух таковых в прототипе без снижения точности наведения значительно удешевляет устройство и лечебную процедуру.

Предлагаемое устройство разработано, изготовлено и изготовлено в ЦНИРРИ при совместном участии в работах специалистов НИИЭФА им Д.В. Ефремова и ЦНИРРИ. Устройство основано на использовании в качестве источника ионизирующего излучения отечественного линейного ускорителя электронов марки ЛУЭР-20М разработки НИИЭФА. К настоящему времени устройство прошло этап физико-технических испытаний и подготовлено к клиническому использованию.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Radiosurgery System SRS 200 - рекламный проспект фирмы PHILIPS.

2. Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Камбарова Д.К. Стереотаксическое наведение (теория и опыт клинического применения ЭВМ-методики)/Под ред. Бехтеревой Н.П.-М.: Наука, 1985, с.61-65.

3. Абросимов Н.К. и др. Медицинская радиология, 1987, N 8, с. 10-16.

4. Stereotactic Radiosudgery System-рекламный проспект фирмы RADIONICS.