Устройство для дистанционной нейтронной терапии

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель - расширение терапевтического интервала при лечении глубоко лежащих опухолей. Устройство для дистанционной нейтронной терапии содержит ядерный реактор и систему формирования нейтронного пучка с фильтром из боросодержащего материала, коллиматором переменного сечения и дополнительными фильтрами оптимальной толщины из титана. Оптимум суммарной толщины полиэтилена и титана лежит в пределах 20 - 40 мм. В устройстве использован реактор на быстрых нейтронах . 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 61 N 5/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0с

1Я

О Д Ql () ! а (21) 4822660/14 (22) 23.03,90 (46) 23,09,92. Бюл. ¹ 35 (71) Физико-энергетический институт и Институт медицинской радиологии (72) B.Ì,Литяев, Ю.С.Мардынский, С.А.Разумовский, А.С.Сысоев и С.Е.Ульяненко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1706647, 06.07.87 г. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ

НЕЙТРОННОЙ ТЕРАПИИ (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель — расширение терапевтичеУстройство относится к медицине, в частности к дистанционной лучевой терапии, и может быть использовано также в ядерной техникедля проведения работс применением нейтронных пучков.

Известно устройство для лечения злокачественных новообразований, содержащее источник нейтронов, систему формирования нейтронного пучка с коллиматором переменного сечения; В качестве источника нейтронов известного устройства используется циклотрон У-120, в спектре которого содержание нейтронов с энергией 0,1 — 1,0

МэВ, обладающих высокой относительной биологической эффективностью (063), порядка 4 — 10%, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для лечения злокачественных новообразований, содержащее ядерный реактор в качестве источника нейтронов и систему формирования нейтронного пучка, снабженную фильтром из боросодержащего материала и коллиматором переменного сечения, . Ж 1762945 А1 ского интервала при лечении глубоко лежащих опухолей. Устройство для дистанционной нейтронной терапии содержит ядерный реактор и систему формирования нейтронного пучка с фильтром из боросодержащего материала, коллиматором переменного сечения и дополнительными фильтрами оптимальной толщины из титана. Оптимум суммарной толщины полиэтилена и титана лежит в пределах 20 — 40 мм. В устройстве использован реактор на быстрых нейтронах. 4 ил.

Дистанционная нейтронная терапия успешно осуществляется при энергиях нейтронов 0,4 — 0,7 МэВ, а нейтроны меньших энергий вызывают повреждение поверхностных здоровых тканей при лечении глубоко расположенных опухолей. Фильтр из боросодержащего материала, поглощая нейтроны, энергия которых < 0,4 МэВ, не вызывает существенного изменения терапевтического интервала.

Цель изобретения — расширение терапевтического интервала при лечении глубоко расположенных опухолей.

Для достижения цели в устройстве для дистанционной нейтронной терапии, содержащем реактор и систему формирования нейтронного пучка с фильтром из боросодержащего материала и коллиматором переменного сечения, система формирования снабжена дополнительным фильтрами из титана. Оптимум суммарной толщины полиэтилена и титана составляет 20 — 40 мм.

Сущность изобретения заключается в том, что приведенная совокупность признаков обеспечивает уменьшение потока нейт1762945

55 ронов с энергией ниже 0,001 МэВ, в 100 раз, с энергией ниже 0,06 МэВ в сотни и тысячи раз, в то время как в области 0,4 МэВ уменьшение потока оценивается от 2 до 6 раз.

На фиг.1 приведен нейтронный спектр пучка Б-3 реактора ГР 10 после фильтра из борированного полиэтилена; на фиг,2— спектр нейтронов пучка Б-3 реактора БР 10 при установленном фильтре из борированного полиэтилена с фильтрами из титана.

Таким образом, количество, нейтронов, обладающих терапевтическим действием, увеличивается в 30 раз, по сравнению с нейтронами, повреждающими кожный покров, а время экспозиции терапевтического сеанса увеличивается только в 3 раза.

Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, так как установка фильтров из титана на фильтре из боросодержа щего материала необходима для уменьшения доли нейтронов, вызывающих повреждение здоровых тканей, и достаточна с точки зрения установления оптимального соотношения нейтронов, обладающих терапевтическим действием и вызывающих повреждение здоровых тканей, что определяет новое свойство устройства, а именно расширение терапевтического интервала при лечении глубоко расположенных опухолей.

На фиг,3 представлен общий вид устройства; на фиг,4 — сечение А — А по фильтру.

Устройство содержит активную зону быстрого реактора 1. На нейтронном канале, проходящем через биологическую защиту 2, установлен шибер 3. Вплотную к срезу выходного канала установлен резервуар 4, заполненный парафином в смеси в карбидом бора и имеющий ступенчатое отверстие

5, центр которого совмещен с осью нейтронного пучка 6. В отверстие 5 вставлен коллиматор 7, состоящий из смеси свинца и парафина с карбидом бора. Отверстие коллиматора 7 перекрывает фильтр 8 из борированного полиэтилена, снабженный фильтрами 9 из титана.

В помещении 10 для проведения дистанционной нейтронной терапии установлен коллиматор 11, выполненный из свинца и борирован ного полиэтилена, имеющий отверстие постоянного сечения максимального размера, необходимого для облучения.

Коллиматор 12 с переменным регулируемым отверстием обеспечивает получение доз полей различной формы, Больного размещают в кресле 13. Устройство снабжено системой световой наводки 14, Устройство работает следующим образом, Больного, прошедшего предлучевую

45 подготовку в плане проведения дистанционной нейтронной терапии, размещают в кресле 13 в помещении 10 таким образом, чтобы центр опухоли был совмещен с осью нейтронного пучка 6, для чего используют систему световой наводки 14. Сечение коллиматора 12 предварительно устанавливают в соответствии с размерами опухоли.

Управление шибером 3 производят из пультовой, открывая его для экспозиции. После облучения обратным вращением шибера 3 перекрывают нейтронный пучок. Сеанс лечения закончен.

Для установки эффективности предлагаемого изобретения были проведены экспериментальные исследования на лабораторных животных. Использовали нелинейных крыс-самцов массой 180 — 200 r c имплантируемой подкожно опухолью — саркомой М-1. Объем опухоли на момент облучения составлял 1,0-1,5 см. Кожу бедра над опухолью депилировали. Степень выраженности острых лучевых повреждений оценивали по десятибалльной шкале (от пороговой эритемы до обширной язвы) с учетом сроков проявления реакции (от первых до 40-х суток) и представляли количественно в баллах (М). Противоопухолевую эффективность нейтронного облучения оценивали по изменению объема опухолей после воздействия в течение 40 суток.

При определении ОБЭ нейтронного облучения в качестве излучения для сравнения были использованы гамма-кванты 60 co(установка "Луч-1"), Полученные данные были математически обработаны с помощью статистических методов.

Пример 1. Влияние фильтра из борированного полиэтилена с фильтрами из титана на развитие острого лучевого повреждения кожи (в каждой группе по 8 животных). На фиг,5 показана зависимость степени выраженности острых лучевых повреждений М от срока наблюдения после облучения, где

1 — 6 Гр нейтронного облучения без фильтра; $ — 1 — 40 площадь под кривой =

33,6 5,5 относительных единиц;

2 — 25 Гр гамма-облучения, $ — 2 — 40 =

12,2, 1,9;

3 — 6 Гр нейтронного облучения с фильтром, снабженным фильтрами из титана, S

-3 — 40 = 11,4 2,0.

Из сравнения $ — 1 — 40 и S — 3 — 40 следует, что фильтр из борированного полиэтилена с фильтрами из титана защищает кожу и в 3 раза уменьшает лучевые повреждения здоровых (кожных) тканей.

1762945

0,0001 O,OOI O,OI

0,I

I,O . !э3

Пример 2. Влияние фильтра на противоопухолевую эффективность нейтронного облучения (в каждой группе по 8 животных). На фиг.6 представлены данные зависимости натурального логарифма относительного объема опухоли от срока наблюдения, где

1 — 6 Гр нейтронного облучения без фильтра, уравнение зависимости Y= 0,26 Х, 2 — 6 Гр нейтронного облучения с фильтром, Y =0,25Х, 3 — 30 Гр гамма облучения Y = 0,24 Х, ОБЭ опухоли — 5,2

Таким образом, боросодержащий фильтр с фильтрами из титана практически не снижает противоопухолевой эффективности облучения нейтронами по сравнению с воздействием без фильтра.

Формула изобретения

5 Устройство для дистанционной нейтронной терапии, содержащее ядерный реактор и систему формирования нейтронного пучка с фильтром из боросодержащего материала и коллиматором пе10 ременного сечения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения терапевтического интервала при лечении глубоко расположенных опухолей, система формирования пучка снабжена дополни15 тельными фильтрами из титана.

O,GOGI O,OGI

Фиг. 2

1762945

O,С 762945

Составитель Н.Галамага

Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5