ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат конструкторской разработки.

Медицинский протонный терапевтический комплекс включает в себя протонный синхротрон, систему транспортировки и сканирования пучка активного типа, систему позиционирования пациента, систему визуализации процесса облучения, а также систему дозиметрического контроля.

Медицинский синхротрон имеет гибкий режим многократного ускорения и торможения пучка в одном цикле. Энергия пучка составляет 70ч330 Мэв ±0,15% с возможностью изменения во время облучения. Время ускорения до энергии 330 Мэв - 1 секунда. Медленный выпуск пучка в диапазоне - 0,1ч10 секунд.

Комплекс оснащен системой транспортировки и распределения пучка, которая по своей сути является системой активного типа, т.е. пучок фокусируется в пятно диаметром 1-2 мм и место фокусировки перемещается по опухоли с одновременным отслеживанием изменения энергии для создания оптимального 3-мерного распределения дозы облучения. Размер сфокусированного пучка при необходимости может варьироваться от 1-2 мм до нескольких сантиметров. Сканирование происходит в двух направлениях:

- в вертикальном - с размахом 100 мм и частотой до 200Гц;

- в горизонтальном - с размахом 700 мм и частотой до 1 Гц.

Формирование необходимого для данной опухоли трехмерного распределения

дозного поля происходит с помощью ротационно-растрового метода, который заключается в послойном облучении опухоли последовательно в нескольких направлениях. При облучении отдельного слоя энергия протонов изменяется непосредственно во время сканирования так, чтобы точка остановки протонов (пик Брэгга) находилась в облучаемом слое с учетом плотности тканей, находящихся перед опухолью. Метод позволяет проводить облучение со многих направлений (многопольное облучение), что дополнительно в несколько раз понижает дозу, получаемую здоровыми тканями.

В качестве базовой системы фиксации и позиционирования пациента предлагается размещать больного в вертикальном положении (стоя) в специальном устройстве, имеющем элементы быстрой фиксации, исключающие смещения частей тела в процессе облучения. Устройство обеспечивает перемещение пациента по вертикали и его вращение относительно вертикальной оси при полностью компьютеризированном управлении.

Вертикальное положение пациента имеет следующие преимущества:

1.Меньшую амплитуду перемещения внутренних органов, а следовательно, более высокую точность формирования дозного поля:

2.Система транспортировки пучка от ускорителя до пациента существенно дешевле (~ 10 раз).

Возможно применение специализированных устройств фиксации для лечения специфических заболеваний (например, гинекология).

Для отображения процесса терапии в горизонтальный сканирующий магнит встроена малодозная рентгеновская трубка, а позади пациента расположен экран и высокочувствительная цифровая видеокамера, изображения с которой накапливается и записывается в память компьютера. Процесс облучения визуально отображается на экране монитора в реальном масштабе времени, где на фоне рентгеновского изображения пациента с заданной зоной облучения отображается текущее состояние процесса в виде дозного распределения, а также точка попадания пучка. Аналогичное изображение находится на плоском мониторе перед глазами пациента. После окончания процесса облучения под заданным ракурсом информация записывается в базу данных компьютера, пациент поворачивается на новый угол, делается новое рентгеновское изображение и процесс повторяется до окончания программы облучения.

Система медленного управляемого выпуска пучка совместно с системой визуализации и мониторинга позволяет синхронизировать процесс облучения с движением внутренних органов пациента, в том числе и самой опухоли. Минимальный шаг, с которым точка остановки пучка может быть перемещена вдоль и поперек опухоли составляет 1 мм. Минимальный диаметр пучка в точке входа в объект составляет 1,5 мм и системой фокусировки пучка может быть увеличена до 20 мм.

Параметры полей поглощенных доз

Система контроля является независимой, работает на отдельном процессоре и в случае отклонения параметров от заданных прекращает процесс облучения. В прцессе терапии система контроля непрерывно измеряет интенсивность выпущенного пучка с точностью 2-3%, интегральную накопленную дозу в облучаемой точке опухоли с точностью 2-3%, измеряет энергию протонного пучка с точностью 0,1-0,2%, а также непрерывно измеряется координата входа пучка в тело пациента с точностью не менее 1 мм. Система контроля ведет непрерывный подсчет накопленной дозы в данной точке облучения и по достижении заданного значения прерывает процесс облучения до перемещения пучка (или пациента) в следующую точку.

Комплекс имеет малые размеры и низкое энергопотребление, что делает возможным его монтаж практически в любой клинике, имеющей онкологическое отделение. С учетом толщины стен радиационной защиты весь комплекс может быть размещен на площади 200-250 м ².