Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН
В ИЯИ РАН разработана и построена оригинальная система пассивного формирования пучка для протонной терапии. Система состоит из набора подвижных коллиматоров, энергетического замедлителя протонного пучка с изменяемым по толщине водным объемом, динамического модулятора пучка, аварийного и рабочего зат...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2008
|
| Назва видання: | Вопросы атомной науки и техники |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111481 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН / С.В. Акулиничев, Ю.К. Гаврилов, О.В. Грехов, Д.Б. Лазебник, А.В. Новиков-Бородин, В.М. Скоркин, В.Н. Васильев // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 68-71. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-111481 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1114812017-01-11T03:02:39Z Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН Акулиничев, С.В. Гаврилов, Ю.К. Грехов, О.В. Лазебник, Д.Б. Новиков-Бородин, А.В. Скоркин, В.М. Васильев, В.Н. Физика и техника ускорителей В ИЯИ РАН разработана и построена оригинальная система пассивного формирования пучка для протонной терапии. Система состоит из набора подвижных коллиматоров, энергетического замедлителя протонного пучка с изменяемым по толщине водным объемом, динамического модулятора пучка, аварийного и рабочего затворов пучка, болюсов и т.д. Все операции производятся под управлением серводвигателей с компьютерным управлением, что обеспечивает высокую заданную точность установки оборудования на ось пучка. Система позволяет проводить облучение всех типов мишеней от глазных опухолей размером от 5 мм до глубоко расположенных больших опухолей диаметром до 100 мм. Отклонение полученной дозы от дозы, рассчитанной по плану облучения, не превышает 5%. В ІЯД РАН розроблена та створена оригінальна система пасивного формування пучка для протонної терапії. Система складається з набору пересувних коліматорів енергетичного сповільнювача протонного пучка зі змінним по товщині водяним об’ємом, динамічного модулятора пучка, аварійного та робочого затворів пучка, болюсів і т.п. Всі операції виконуються серводвигунами з комп’ютерним керуванням, що забезпечує задану точність. Система дозволяє проводити опромінення усіх типів мішеней від пухлин очей розміром від 5 мм до глибоко розташованих великих пухлин діаметром до 10 см. Відхилення отриманої дози від дози, розрахованої по плану опромінення, не перевищує 5%. An original passive-scattering system of individual beam formation for proton therapy at INR of RAS was developed and created. The system contains a set of mobile collimators, an energy degrader with a variable-thickness water column, a dynamic range modulator, emergency and routine shutters, boluses, brash filters etc. Servo motors and computer control of all operations provides the required quality assurance. The system will allow to irradiate all kind of targets from eye tumours up to deep sited large tumours of about 10 cm in diameter. The deviation of a dose from the treatment plan is expected within 5%. 2008 Article Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН / С.В. Акулиничев, Ю.К. Гаврилов, О.В. Грехов, Д.Б. Лазебник, А.В. Новиков-Бородин, В.М. Скоркин, В.Н. Васильев // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 68-71. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111481 539.1.076 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Физика и техника ускорителей Физика и техника ускорителей |
| spellingShingle |
Физика и техника ускорителей Физика и техника ускорителей Акулиничев, С.В. Гаврилов, Ю.К. Грехов, О.В. Лазебник, Д.Б. Новиков-Бородин, А.В. Скоркин, В.М. Васильев, В.Н. Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН Вопросы атомной науки и техники |
| description |
В ИЯИ РАН разработана и построена оригинальная система пассивного формирования пучка для протонной терапии. Система состоит из набора подвижных коллиматоров, энергетического замедлителя протонного пучка с изменяемым по толщине водным объемом, динамического модулятора пучка, аварийного и рабочего затворов пучка, болюсов и т.д. Все операции производятся под управлением серводвигателей с компьютерным управлением, что обеспечивает высокую заданную точность установки оборудования на ось пучка. Система позволяет проводить облучение всех типов мишеней от глазных опухолей размером от 5 мм до глубоко расположенных больших опухолей диаметром до 100 мм. Отклонение полученной дозы от дозы, рассчитанной по плану облучения, не превышает 5%. |
| format |
Article |
| author |
Акулиничев, С.В. Гаврилов, Ю.К. Грехов, О.В. Лазебник, Д.Б. Новиков-Бородин, А.В. Скоркин, В.М. Васильев, В.Н. |
| author_facet |
Акулиничев, С.В. Гаврилов, Ю.К. Грехов, О.В. Лазебник, Д.Б. Новиков-Бородин, А.В. Скоркин, В.М. Васильев, В.Н. |
| author_sort |
Акулиничев, С.В. |
| title |
Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН |
| title_short |
Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН |
| title_full |
Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН |
| title_fullStr |
Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН |
| title_full_unstemmed |
Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН |
| title_sort |
система формирования пучка для протонной терапии в ияи ран |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Физика и техника ускорителей |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111481 |
| citation_txt |
Система формирования пучка для протонной терапии в ИЯИ РАН / С.В. Акулиничев, Ю.К. Гаврилов, О.В. Грехов, Д.Б. Лазебник, А.В. Новиков-Бородин, В.М. Скоркин, В.Н. Васильев // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 68-71. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT akuliničevsv sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran AT gavrilovûk sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran AT grehovov sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran AT lazebnikdb sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran AT novikovborodinav sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran AT skorkinvm sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran AT vasilʹevvn sistemaformirovaniâpučkadlâprotonnojterapiiviâiran |
| first_indexed |
2025-07-08T02:13:42Z |
| last_indexed |
2025-07-08T02:13:42Z |
| _version_ |
1837043100621471744 |
| fulltext |
УДК 539.1.076
СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА ДЛЯ ПРОТОННОЙ ТЕРАПИИ
В ИЯИ РАН
С.В. Акулиничев, Ю.К. Гаврилов, О.В. Грехов, Д.Б. Лазебник,
А.В. Новиков-Бородин, В.М. Скоркин, В.Н. Васильев
ИЯИ РАН, Москва, Россия
В ИЯИ РАН разработана и построена оригинальная система пассивного формирования пучка для про-
тонной терапии. Система состоит из набора подвижных коллиматоров, энергетического замедлителя про-
тонного пучка с изменяемым по толщине водным объемом, динамического модулятора пучка, аварийного и
рабочего затворов пучка, болюсов и т.д. Все операции производятся под управлением серводвигателей с
компьютерным управлением, что обеспечивает высокую заданную точность установки оборудования на ось
пучка. Система позволяет проводить облучение всех типов мишеней от глазных опухолей размером от 5 мм
до глубоко расположенных больших опухолей диаметром до 100 мм. Отклонение полученной дозы от дозы,
рассчитанной по плану облучения, не превышает 5%.
Лучевая терапия злокачественных опухолей на
пучках протонов признана во всем мире как наиболее
перспективное направление лечения для большинства
локализаций опухолей. Характерными особенностями
протонного пучка являются: строго ограниченный
пробег частиц в тканях, высокий максимум ионизации
в конце пробега (пик Брэгга), а также весьма малое бо-
ковое рассеяние. Все это позволяет создавать значи-
тельно меньшую дозу облучения на близлежащие здо-
ровые ткани по сравнению с другими методами, что
дает возможность проводить облучение опухолей в не-
посредственной близости от критических органов.
Ежегодно в России показано проведение курса
протонной терапии около 30 тыс. пациентов, однако,
существующие центры в Москве (ИТЭФ), Дубне
(ОИЯИ) могут обеспечить лечением лишь 1% от это-
го количества больных. Поэтому создание комплекса
протонной терапии в Троицке на базе имеющегося
ускорителя протонов является крайне важным.
Проект 1-ой очереди КПТ был разработан в ГСПИ в
2001 году. Летом этого года КПТ был успешно при-
нят государственной комиссией. Проект 1-ой очереди
КПТ предусматривал строительство одной камеры
облучения в существующем здании №25 Экспери-
ментального комплекса ИЯИ РАН. Облучение будет
проводиться горизонтальным пучком с пассивным
способом формирования дозного поля (т.е. без скани-
рования пучка). На Рис.1 показана общая схема меди-
цинского канала.
Оборудование медицинского протонного канала
Московской мезонной фабрики расположено в экс-
периментальном зале здания №25.
В состав оборудования входят следующие систе-
мы:
• электромагнитный канал транспортировки пуч-
ка протонов;
• система диагностики канала транспортировки
пучка;
• система стабильного питания электромагнитно-
го оборудования;
• вакуумная система;
• система охлаждения электромагнитного обору-
дования;
• система охлаждения источников питания;
• система контроля параметров и управления пуч-
ком протонов.
Í à
í åéò ðî í í û é
èñò î ÷í èê
À
Ë27-28 Ë29-30 2Ì Ñ2
Ôî ðì èðóþ ù èé
êî ëëèì àò î ð
Ôî ðì èðóþ ù èé
êî ëëèì àò î ð
Êëèí î âèäí û é
ì î äóëÿò î ð ýí åðãèè
ï ðî ò î í î â
Ù åëåâî é
èì ï óëüñí û é
êî ëëèì àò î ð
Ì î äóëÿò î ð
ï ëî ò í î ñò è
ï ó÷êà
2Ì 1
Ë51-52
Ë53-54
1Ì Ñ3
Ë55
Ë56
2Ì 4
Ë82-83
Ì ÂÂ9
Ì ÂÂ12
Ë31-32 Ë33-34 Ë35-36
Ë57-58
Ë59-60
Ï ðî öåäóðí àÿ
ï ðî ò î í í î é ò åðàï èè
Ëî âóø êà ï ó÷êà
Ë47-48
Ë49-50
Ë 27-83 - êâàäðóï î ëüí û å ëèí çû
Ä8 Ä18
Ä19
Ä17
Ä20
ËÄ1Ì
Ä1Ì
Ä2Ì
Ä3Ì
Ä4Ì
3M6
2Ì C2, 2Ì 1, 1Ì Ñ3, 2Ì 4,Ì ÂÂ9,12 -ì àãí èòû
Ä8, 17,18,19,20, Ä1Ì ,2Ì ,3Ì ,4Ì - ï ðî ô èëî ì åò ðû
ËÄ2Ì
ËÄ1Ì , ËÄ2Ì – ëþ ì èí î ô î ðí û å
ï ðî ô èëî ì åò ðû
Рис.1 Медицинский канал КПТ ИЯИ РАН
Основные параметры протонного
терапевтического пучка
Энергия пучка 75…240 МэВ
Ток пучка (10…100)нА
(0,64…6,24)⋅1011
Стабильность и однородность
энергии пучка
∆Е/Е≤(0,5…1)%
Интенсивность пучка (0,64…6,24)⋅1011
прот/сек
Поперечный размер пучка 5…100 мм
Поперечная однородность
пучка +/-2.5%
Максимальное угловое расхо-
ждение пучка в изоцентре 0.2×10-2град.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.68-71.68
Реализованы две системы формирования пучка.
1. Система предварительного формирования пуч-
ка (СПФ).
2. Система индивидуального формирования пуч-
ка (СИФ).
Медицинский канал с СПФ рассчитывался,
монтировался и управляется Лабораторией экспери-
ментального комплекса ИЯИ под руководством
М.И.Грачева.
Канал является продолжением канала транспор-
тировки пучка протонов и Н- от магнита 2МС2. Для
определения и фиксации начального размера пучка
перед магнитом 2МС2 установлен дистанционно
управляемый танталовый коллиматор диаметром
d=4 мм (длина по пучку 20 мм) (Рис.1). Коллиматор
вводится в вакуумный объем с точностью повторе-
ния +/- 1мм. Максимальная мощность поглощенного
пучка на коллиматоре 200 Вт. Магнит 2МС2 откло-
няет пучок протонов на трассу медицинского кана-
ла. Изменение энергии протонов от 240 до 70 МэВ
происходит в два этапа: отключением ускоритель-
ных секций с шагом в 20 МэВ и изменением поло-
жения пучка протонов на клиновидном танталовом
поглотителе сканированием тока магнита 2МС2 с
шагом 0.5 А. Поглотитель установлен в вакуумном
объеме перед линзами Л49-50 и вводится дистанци-
онно на ось пучка с точностью +/-2 мм по вертика-
ли. Мощность поглощенного пучка на поглотителе
~ 20 Вт. Компенсация изменения положения пучка
осуществляется заранее известной величиной кор-
рекции тока магнита 2М1. Для монохроматизации
пучка и ограничения энергетического (импульсного)
интервала до 0.3dE/E (0.15 dp/p) вместо гори-
зонтального фокуса пучка после линзы Л54 вводит-
ся вертикальный щелевой импульсный коллиматор
из тантала с размерами 4 мм по горизонтали и
150 мм по вертикали и длиной по пучку 30 мм.
Мощность пучка, выделяемая на коллиматоре,
10 Вт. Он установлен в вакуумном объеме и вводит-
ся дистанционно. Для достижения равномерной
плотности пучка предусмотрен модулятор плотно-
сти, который конструктивно повторяет щелевой им-
пульсный коллиматор с тонкой рассеивающей фоль-
гой. Модулятор используется по необходимости, с
учетом измерения параметров пучка в рабочих сеан-
сах. Протонный канал после магнита 2М4 ахрома-
тичный. Дублет линз Л82-83 позволяет формировать
параллельный пучок перед процедурой в точке «А».
В таблице представлены основные характеристики
протонного пучка. На Рис.2 показана схема фор-
мирования базовых пучков.
В разрезе ионопровода после квадрупольных
линз Л82-83 установлен стационарный коллиматор
(1) (здесь и далее по тексту Рис.2) с апертурой про-
пускания диаметром 100 мм. За ним следует
комплект передвижных коллиматоров (2) с аперту-
рами пропускания диаметрами d1=40 мм и d2=70 мм.
Коллиматоры установлены на модуль линейного
перемещения на шариковинтовой паре с планетар-
ным редуктором и приводом от серводвигателя с
компьютерным управлением из операторского
пульта КПТ. Точность установки коллиматоров на
оси пучка не хуже +/-0.05мм. Таким образом, имеет-
ся возможность формировать базовые пучки с по-
перечным сечением 100, 70 и 40 мм, в зависимости
от размеров мишени. За коллиматорами установлен
аварийный затвор (3), который служит для блоки-
ровки пучка в аварийных ситуациях. Затвор сраба-
тывает при нажатии аварийной кнопки на опера-
торском пульте управления, отключении сетевого
питания, срабатывании блокировки дверей и т.д.
Время срабатывания не превышает 200 мс.
Изоцентр
00
Л82-83
МВВ9
МВВ12
СИЭППП
Д3М
Д4М
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
19
18
2021
22
20
23
24
24
25
25
25
26
27
28
29
30
31
32
33
A
4
4
4
Рис.2. Комплекс протонной терапии ИЯИ.
Обозначения на рисунке, не вошедшие в текст:
4 – TV-камеры наблюдения; 20, 24 – рентгеновские
центраторы; 25 − лазерные центраторы; 29 –
электроника ионизационных мониторов; электро-
ника управления рентгеновскими центраторами −
30, позиционером – 31 и сервоприводами – 32; 33−
электроника системы измерения энергии пучка
Магниты МВВ9, МВВ12 служат для подъема
пучка на требуемую отметку. Диапазон подъема
пучка 0,2…0,3 м.
Пучок с параметрами, указанными в таблице, фо-
кусируется в точку «А», первоначально проходя че-
рез рассеиватель (6), который предназначен для
улучшения поперечной однородности пучка и
поглощения электрон-позитронного фона.
Монитор-профилометр (7) измеряет параметры
пучка, характеризующие его интенсивность и гео-
метрические размеры. Монитор представляет собой
32-канальную воздушную ионизационную камеру с
ячеистой структурой электродов.
Водный замедлитель протонов (8) необходим для
плавного подбора нужной энергии протонного пучка в
интервале энергий от 70 до 200 МэВ. Замедление про-
тонов происходит в слое воды, толщина которого мо-
жет меняться от 0 до 300 мм, с точностью +/- 0.5 мм.
Выбор и установка заданного слоя воды и, соответ-
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.68-71.69
ственно, энергии пучка, рассчитанной системой плани-
рования, обеспечивается изменением гофрированного
объема с помощью серводвигателя с программным
управлением из операторского пульта КПТ.
Система измерения энергии пучка в режиме on-
line (9) основана на измерении энергии упруго рассе-
янных протонов на ядрах мишени из СН2. Протон
пучка с энергией в интервале 70…200 МэВ выбивает
из ядра мишени другой протон. Обе частицы разлета-
ются в разные стороны под фиксированным углом ~
88 градусов. Для выделения и регистрации вылетев-
ших протонов система имеет два сцинтилляционных
время-пролетных плеча, работающих на совпадения,
и детектор полного поглощения из вольфромата вис-
мута, измеряющего выделенную в нем энергию. Си-
стема оснащена электроникой регистрации и обра-
ботки сигналов в стандарте КАМАК с передачей дан-
ных на РС. Программное обеспечение позволяет про-
водить расчеты энергии протонного пучка с точно-
стью 2…5% с отображением результатов на монито-
ре операторского пульта управления КПТ.
Монитор-профилометр (10) измеряет геометри-
ческие параметры и распределение интенсивности
протонного пучка. Представляет собой многопрово-
лочную пропорциональную камеру, имеющую по
100 каналов с шагом 1 мм в двух ортогональных
направлениях.
Профилометр (11) представляет собой экран из
люминофора, закрепленный на рабочем затворе пуч-
ка с системой снятия и обработки цифровых сигналов
на основе ПЗС-матрицы. Служит для визуального
контроля геометрических параметров пучка непо-
средственно перед началом облучения. Информация
выводится на экран монитора операторского пульта и
в пультовую экспериментального комплекса.
Рабочий затвор пучка (12) по команде оператора
открывает протонный пучок на пациента. Закрытие
затвора происходит автоматически при наборе паци-
ентом заданной дозы облучения. Затвор установлен
на линейном реечном модуле перемещения с приво-
дом на базе серводвигателя. Затвор имеет две пози-
ции – открыт, закрыт. Скорость перемещения
200 мм/с.
Передвижные коллиматоры №2 (13) установле-
ны на поворотную платформу перед коллимирую-
щим защитным устройством. Платформа имеет ме-
ханизм юстировки по трем координатам XYZ и углу
с точностью не хуже +/- 0.1 мм и +/- 0.05 град. Мо-
дуль перемещения и привод коллиматоров №2 ана-
логичен комплекту коллиматоров №1 и также осно-
ван на серводвигателе с программным управлением.
Перемещение и установка комплектов коллимато-
ров №1 и №2 в рабочие точки по оси пучка синхро-
низованы с высокой точностью и представляют со-
бой единую систему.
Стационарный коллиматор №2 в составе колли-
мируещего защитного устройства КЗУ (14) пред-
назначен для формирования базового протонного
пучка с максимальной апертурой пропускания d1
=100 мм. Представляет собой стальную трубу
D=200 мм и длиной 1200 мм со вставками из легко-
го материала (борированного полиэтилена) по всей
длине.
Помимо стационарного коллиматора № 2, КЗУ
состоит из усиленной части биологической защиты
в непосредственной близости от него. КЗУ не толь-
ко вырезает из потока протонов центральную часть
заданного размера, определяемого размером вну-
треннего отверстия коллиматора, но и останавлива-
ет подавляющую часть вторичных частиц. Это до-
стигается за счет использования в КЗУ чередующих-
ся слоев металла для поглощения каскадных нейтро-
нов и слоев легкого боросодержащего бетона для
поглощения тепловых нейтронов.
Технические параметры КЗУ:
Толщина металла внешнего корпуса − 10 мм.
Плотность металлосодержащих слоев − 5.0 т/м3.
Плотность боросодержащих слоев − 2.6 т/ м3.
Материал корпуса и перегородок – черная сталь.
Содержание бора в растворах (по весу) − 5%.
Общее количество поглотителя по любой траекто-
рии протонов (не менее) − 500 г/см 2.
Рассеиватель №2 (15). Устанавливается для
улучшения поперечной однородности протонного
пучка и поглощения электрон-позитронного фона.
Рассчитывается по результатам измерения характе-
ристик протонного пучка.
Динамический модулятор энергии протонов (16)
предназначен для «размазки» (модуляции энергии)
протонного пучка и формирования кривой Брэгга с
плоской вершиной. Это достигается пропусканием
протонного пучка через вещество с «пульсирую-
щим» изменением толщины слоя в расчетных преде-
лах ~0…50 мм. Устройство включает в себя диск из
оргстекла с несколькими клиновидными по толщине
секторами. Диск закреплен на валу электродвигате-
ля с электронным управлением с частотой вращения
в диапазоне 10…150 об/мин. и стабильностью не
хуже 1…2%. Показания частоты вращения отобра-
жаются на электронном табло на пульте управления.
Гребенчатый фильтр (17). Данный прибор, иг-
рающий роль дополнительного модулятора энергии
протонов, представляет собой замедлитель из пла-
стика сложной конфигурации, толщина которого
меняется в зависимости от поперечной протонам
координаты по определенному закону. Протоны
пучка, проходящие через разные участки гребенча-
того фильтра, теряют различную величину энергии.
При этом узкий пик Брэгга моноэнергетического
пучка преобразуется в однородное дозное распреде-
ление с плоской вершиной и постоянной мощно-
стью дозы по глубине до 8 г/см2 в мягкой ткани и
резким спадом дозы на границах поля, протяжен-
ность которого соответствует размерам облучаемой
мишени. Конфигурация формы гребенчатого
фильтра рассчитывается системой планирования об-
лучения из условия формирования заданного глу-
бинного дозного распределения при «смешивании»
протонов после его прохождения.
Монитор пучка (18) создан на основе узкозазор-
ной воздушной ионизационной камеры. Данный
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p. 68-71
70
прибор, совместно с профилометром БМОВИК, от-
считывает мониторные единицы отпускаемой паци-
енту дозы во время сеанса терапии и служит для ка-
либровки профилометра БМОВИК. Детектор мони-
тора имеет рекордные параметры ионизационной
камеры:
Диаметр чувствительной области УВИК − 120 мм.
Расстояние между анодом и каждым катодом − 1 мм.
Чувствительность к среднему току протонов −
0,01 нА.
Максимальная измеряемая плотность тока − 10 нА.
Толщина пленки менее 5 мкм.
Монитор-профилометр пучка (БМОВИК) (19)
предназначен для измерения и контроля геометриче-
ских параметров, распределения интенсивности
протонного пучка и отпуска дозы в мониторных
единицах во время облучения пациента. Прибор со-
стоит из двух независимых многоканальных воз-
душных ионизационных камер, объединенных в
большой монитор на основе воздушной ионизацион-
ной камеры (БМОВИК). Результатом мониторинга
пучка на данном приборе являются 2 независимых
измерения общей отпущенной пациенту дозы и про-
фили пучка в двух ортогональных координатах.
Основные параметры БМОВИК:
Чувствительная область 90×90 мм.
Количество градаций по оси абсцисс 30, шаг 3 мм.
Количество градаций по оси ординат 30, шаг 3 мм.
Количество вещества на пути пучка 3 мг/см2.
Чувствительность по средней плотности тока
0,012 нА/см2.
Максимальная измеряемая плотность тока
1,2 нА/см2.
Общее количество обслуживаемых каналов до 62.
Дополнительное число электронных каналов усиле-
ния − 16.
Количество каналов для измерения интегральных
ионизационных потерь − 2.
Диапазон юстировки в обоих направлениях − 20 мм.
Данные по профилям пучка и отпущенной дозе
поступают в программируемую систему контроля
облучения, и на их основе вырабатывается автома-
тический сигнал о выключении пучка после набора
заданной дозы, или при нарушении однородности
пучка по интенсивности.
Блок формирования пучка (21) является оконча-
тельным формирующим пучок устройством. Блок
включает в себя индивидуально изготовленные фор-
мирующие приспособления: болюс из акрила или
сходного пластика, индивидуально изготовленный
коллиматор из сплава Вуда или латуни (для глазных
мишеней), дополнительный гребенчатый фильтр с
индивидуальной модуляцией пучка. Все эти устрой-
ства изготавливаются индивидуально по плану облу-
чения и фиксируются в корпусе блока формирования
пучка, установленного на оптической скамье.
При облучении пациента данный блок занимает
положение на оптической скамье, максимально при-
ближенное к изоцентру.
Опорный модуль позиционирующего устройства
(23) является базовым элементом системы фикса-
ции, позиционирования и перемещения пациента.
Предназначен для позиционирования пациента в ба-
зовую точку центрации, заданную планом облуче-
ния, и последующего вращения пациента вокруг
изоцентра.
Основные параметры ОМПУ:
Вертикальное перемещение оси Z − 300 мм.
Горизонтальное перемещение осей Х,У +/- 150 мм.
Поворот относительно оси Z (угол гамма)
+/- 180 градусов.
Дискретность перемещения по всем линейным коор-
динатам − 0,1 мм.
Дискретность поворота по углу гамма − 0,1 градус.
Повторяемость позиций:
линейных +/- 0,05 мм.
угловых +/- 0,05 градуса.
Скорость линейных перемещений 0,1…25 мм/с.
Для абсолютной и относительной калибровки
конвертера пробега и мониторов протонного пучка
создан анализатор дозного поля терапевтического
протонного пучка на основе водного фантома WP60,
ионизационных камер, контроллера PHILIPS DUAL
Processor (27). С помощью анализатора дозного поля
измеряются 3-мерные дозовые распределения с це-
лью определения качества терапевтического про-
тонного пучка, абсолютной и относительной калиб-
ровки для обеспечения выполнения требования кон-
формности подводимой к пациенту дозы.
Статья поступила в редакцию 28.09.2007 г.
THE BEAM FORMATION SYSTEM FOR PROTON THERAPY AT INR RAS
S.V.Akulinichev, Yu.K.Gavrilov, O.V.Grekhov, D.B.Lazebnik, A.V.Novikov-Borodin, V.M.Skorkin, V.N.Vasiliev
An original passive-scattering system of individual beam formation for proton therapy at INR of RAS was developed and
created. The system contains a set of mobile collimators, an energy degrader with a variable-thickness water column, a dynamic
range modulator, emergency and routine shutters, boluses, brash filters etc. Servo motors and computer control of all operations
provides the required quality assurance. The system will allow to irradiate all kind of targets from eye tumours up to deep sited
large tumours of about 10 cm in diameter. The deviation of a dose from the treatment plan is expected within 5%.
СИСТЕМА ФОРМУВАННЯ ПУЧКА ДЛЯ ПРОТОННОЇ ТЕРАПІЇ В ІЯД РАН
С.В. Акулінічев, Ю.К. Гаврилов, О.В. Грехов, Д.Б. Лазебник, А.В. Новиков-Бородін, В.М. Скоркін, В.Н. Васильєв
В ІЯД РАН розроблена та створена оригінальна система пасивного формування пучка для протонної терапії.
Система складається з набору пересувних коліматорів енергетичного сповільнювача протонного пучка зі змінним по
товщині водяним об’ємом, динамічного модулятора пучка, аварійного та робочого затворів пучка, болюсів і т.п. Всі
операції виконуються серводвигунами з комп’ютерним керуванням, що забезпечує задану точність. Система дозволяє
проводити опромінення усіх типів мішеней від пухлин очей розміром від 5 мм до глибоко розташованих великих пухлин
діаметром до 10 см. Відхилення отриманої дози від дози, розрахованої по плану опромінення, не перевищує 5%.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.68-71.71
СИСТЕМА ФОРМиРОВАНИЯ ПУЧКА ДЛЯ ПРОТОННОЙ ТЕРАПИИ В ИЯИ РАН
|