Рентгеноскопия с использованием кk-излучения гадолиния

 

Изобретение используется в медицине при определении местоположения злокачественных новообразований в теле пациента и для воздействия на них с помощью рентгеновского излучения. Способы включают обнаружение наличия гадолиния в тканях и органах человеческого тела, используемое при уточнении положения злокачественного новообразования и лучевом воздействии на это новообразование для поражения его клеток. Для определения уточненного местоположения злокачественного новообразования, выявленного в результате предшествующей диагностики, осуществляют сканирование части тела пациента, в которой это образование находится, после введения в организм пациента гадолиния. Сканирование производят, перемещая зону концентрации излучения, создаваемую пересечением нескольких рентгеновских пучков с энергией излучения, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния. Уточненную информацию получают с помощью детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, к которым транспортируют вторичное излучение, возникающее в зоне концентрации. Затем осуществляют сканирование области расположения злокачественного новообразования с помощью тех же самых средств, что и на первом этапе. При этом источники рентгеновского излучения с помощью средства управления переводят в режим увеличенной интенсивности, достаточной для лучевого поражения тканей злокачественного новообразования. Для передачи излучения источников в зону концентрации и вторичного излучения к детекторам используют различные комбинации коллиматоров, рентгеновских линз и полулинз, образующих вместе с источниками и детекторами рентгенооптическую систему. Изобретение позволяет повысить точность нацеливания за счет использования одних и тех же рентгеновских пучков как для злокачественного очага, так и для лучевого воздействия на очаг. 4 с. и 26 з.п.ф-лы, 11 ил.

Изобретения относятся к средствам определения местоположения злокачественных новообразований в теле пациента и воздействия на них для поражения клеток злокачественного новообразования с помощью рентгеновского излучения.

Предшествующий уровень техники Известны способы, которые предусматривают проведение предварительной подготовки после установления диагноза и принятия решения о применении лучевого воздействия на злокачественное новообразования для поражения его клеток. В ходе предварительной подготовки определяют линейные размеры, площадь, объем патологических образований, органов и анатомических структур и описывают в количественных терминах их взаимное расположение у конкретного пациента (например: Лучевая терапия злокачественных опухолей. Руководство для врачей. Под ред. проф. Е.С. Киселевой. М.: Медицина, 1996 [1], с. 46-47). Основная задача предварительной подготовки заключается в том, чтобы объединить различные данные, полученные в процессе диагностики заболевания, представить специалистам, осуществляющим лучевое воздействие, топографо-анатомическую информацию о подлежащей облучению области в виде, позволяющем разработать программу облучения. Для того чтобы выбрать варианты и параметры программы облучения, нужно знать форму и размеры злокачественного очага, его ориентацию в теле пациента, а также взаимное расположение окружающих органов и тканей, расстояние между злокачественным очагом и наиболее важными с точки зрения распределения лучевой нагрузки анатомическими структурами и критическими органами. В результате предварительной подготовки и разработки программы облучения выбирают, в частности, характерные точки и области на поверхности тела пациента, относительно которых впоследствии ориентируют рентгеновские пучки в процессе облучения.

Основным недостатком описанного сочетания подготовки пациента к облучению и собственно облучения является то, что эти этапы разнесены как во времени, так и в пространстве, в частности потому, что выполняются с помощью разных средств. Облучение (лучевое воздействие для поражения клеток злокачественного новообразования) проводят с помощью направленных источников достаточно мощного рентгеновского излучения. Что же касается рентгеноскопических исследований, предшествующих облучению, то они осуществляются при существенно меньших интенсивностях излучения и, кроме того, обычно выступают в качестве лишь одного из многочисленных сочетание применяемых методов: ангиографии, экскреторной урографии, исследований желудочно-кишечного тракта, костей скелета и черепа, органов грудной клетки; радионуклидных исследований костей и печени; ультразвуковых методов - эхоскопии, эхотомографии, позволяющих получить изображение органов брюшной полости, таза и мягких тканей; компьютерной томографии - высокоэффективного способа получения рентгеновского изображения; магниторезонансной томографии и др. Вследствие этого получить высокую точность лучевого воздействия чрезвычайно трудно, в результате чего либо часть тканей злокачественного очага оказывается необлученной, либо интенсивное рентгеновское излучение концентрируется в области, превосходящей размеры злокачественного очага. В последнем случае окружающие здоровые ткани поражаются значительно сильнее, чем при неизбежном облучении здоровых тканей, находящихся на пути излучения к злокачественному очагу.

При реализации такой методики сказываются не только неточности выбора ориентиров и "нацеливания" на них рентгеновских пучков при лучевом воздействии, но и непостоянство положения внутренних органов, неточность размещения пациента при проведении лучевого воздействия в различных его сеансах. Вместе с тем само фракционирование облучения, обусловленное стремлением избежать переоблучения здоровых тканей, создает порочный круг, так как известно, что подводимая однократно к злокачественному очагу доза, достаточная для его необратимого поражения, в несколько раз меньше суммарной дозы, необходимой при фракционировании [1, с. 84, 91].

В ряде известных технических решений для преодоления этого недостатка принимаются специальные меры, направленные на повышение точности и стабильности позиционирования пациента (например, патент США 5983424, опубл. 16.11.1999 [2]).

Другим из путей преодоления отмеченных недостатков является применение так называемого симулятора - рентгенодиагностического аппарата, который по геометрическим и кинематическим возможностям повторяет аппарат для дистанционного облучения [1, с. 55]. С помощью симулятора можно, не меняя положения пациента, "просвечивать" его в различных направления. При предварительной подготовке пациента укладывают на стол симулятора в положении, в каком он будет находиться во время облучения, и выполняют рентгеноскопию. С помощью светового перекрестия и перемещаемых рентгеноконтрастных нитей выбирают центр и границы объема облучения, обозначают плоскость, в которой будет проходить центральная ось пучка излучения при лучевом воздействии.

Однако ни одна из подобных мер не позволяет избежать неточностей "нацеливания" пучков, оказывающих лучевое воздействие на злокачественное новообразование, вызванных ростом опухоли. Данный фактор оказывается особенно существенным при длительных сроках лечения, когда сеансы облучения отдалены во времени от момента завершения диагностического обследования пациента.

Технические решения, наиболее близкие к предлагаемым изобретениям, описаны в патенте США 5207223 (опубл. 04.05.1993 [3]). В способах (способе лучевого воздействия на злокачественное новообразование и являющемся его частью способе определения уточненного местоположения злокачественного новообразования) по этому патенту с помощью направленных рентгеновских пучков, позволяющих получить изображения структуры тканей пациента, такие изображения получают непосредственно перед лучевым воздействием и используют их, сопоставляя с результатами предшествующих диагностических исследований, для коррекции программы облучения. При этом, однако, для получения упомянутых изображений и лучевого воздействия на ткани злокачественного очага используют разные пучки, что принципиально не позволяет избежать ошибок в ориентации облучающих пучков.

Кроме того, в основу функционирования известных способов и устройства положено использование информации, заключенной в теневых проекциях тканей и органов, через которые прошло рентгеновское излучение. Поэтому информация о фактической плотности тканей и органов, представляющих интерес (в данном случае о плотности тканей и органов в местах предположительного расположения злокачественного очага), искажена вследствие наличия других тканей и органов на пути "просвечивающего" пучка излучения. При этом только высокая квалификация специалиста, осуществляющего рентгеноскопическое исследование, позволяет дифференцировать элементы изображения, относящиеся к злокачественным новообразованиям. В случае наложения проекций новообразования и некоторых плотных органов однозначный вывод затруднен. Это требует получения изображения в другой проекции, при иной ориентации "просвечивающего" пучка, что связано с увеличением дозы облучения. Влияние недостатков рассматриваемой группы уменьшается в средствах, реализующих принципы компьютерной томографии, что влечет за собой не только сложность соответствующих технических средств, но и довольно высокую дозу облучения.

Раскрытие изобретений Техническим результатом, обеспечиваемым предлагаемыми изобретениями, относящимися к способу лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток, способу определения уточненного местоположения злокачественного новообразования и устройству для их осуществления, является исключение влияния названного выше фактора, заключающегося в неточности "нацеливания" пучков, благодаря использованию одних и тех же рентгеновских пучков как для определения структуры тканей и расположения злокачественного очага, так и для собственно лучевого воздействия на злокачественный очаг.

Другим видом достигаемого технического результата является уменьшение дозы облучения в ходе получения изображений структуры тканей, используемых для корректирования программы облучения, а также уменьшение дозы облучения тканей, окружающих выбранную область лучевого воздействия. Этот результат обеспечивается благодаря отказу от "теневого" принципа получения изображения. При этом одновременно устраняются отмеченные недостатки, присущие этому принципу, без использования сложных средств, применяемых в компьютерной томографии.

Без использования компьютерной томографии обеспечивается также однозначное дифференцирование новообразования. Это достигается благодаря тому, что в предлагаемых средствах плотность тканей перестает быть единственным признаком для дифференцирования новообразования.

Повышение точности определения местоположения злокачественного новообразования на первом этапе способствует уменьшению облучения здоровых тканей и органов на втором этапе.

Дополнительный результат, достигаемый на втором этапе, заключается в избирательном воздействии излучения преимущественно на злокачественное новообразование.

Предлагаемый способ лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток с использованием пучков рентгеновского излучения, как и названный выше известный, осуществляют в два этапа. На первом этапе получают изображение злокачественного новообразования в виде совокупности пространственных координат точек, к которым относят текущие результаты измерений, дифференцированных как принадлежащих злокачественному новообразованию. Затем формируют программу облучения в виде совокупности доз рентгеновского излучения, которые должны быть подведены к различным частям злокачественного новообразования, представленным зафиксированными совокупностями координат точек. После этого переходят ко второму этапу, на котором осуществляют сформированную программу облучения.

Для достижения названных видов технического результата в предлагаемом способе в отличие от известного на первом этапе осуществляют введение в организм пациента гадолинийсодержащего препарата. Препарат вводят в предварительно определенном для данного пациента количестве, достаточном для последующего обнаружения гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях. Затем по истечении времени, предварительно определенного для данного пациента, достаточного для накопления гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях в количестве, при котором он может быть обнаружен используемыми средствами, концентрируют рентгеновское излучение в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование. При этом используют излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния. Возникающее в указанной зоне вторичное излучение транспортируют к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния. При этом сканируют часть тела пациента, содержащую злокачественное новообразование, осуществляя взаимное перемещение зоны концентрации излучения и тела пациента. Осуществляют прием вторичного излучения, возбужденного в облучаемой зоне, проводя сканирование в пределах зоны концентрации излучения в ее текущем положении полем зрения одного или нескольких детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или одновременную регистрацию одним или несколькими такими детекторами вторичного излучения из всей зоны концентрации излучения в ее текущем положении. В моменты появления сигнала на выходе какого-либо из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, фиксируют параметры, характеризующие положение в пространстве облучаемой зоны и поля зрения каждого из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал. Каждую из областей, являющихся общими для зоны концентрации излучения и полей зрения детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал, фиксируют как содержащую клетки злокачественного новообразования. Затем по совокупности всех таких зафиксированных областей определяют форму и уточненное местоположение злокачественного новообразования в целом.

На втором этапе сканируют область пространства в теле пациента, занимаемую злокачественным новообразованием, осуществляя при этом концентрацию рентгеновского излучения с помощью тех же самых средств, что и на первом этапе. Сканирование осуществляют таким образом, чтобы занимаемые зоной концентрации положения соответствовали частям злокачественного новообразования, представленным совокупностями координат точек, зафиксированными на первом этапе. Сформированную на первом этапе программу облучения осуществляют, увеличивая интенсивность рентгеновского излучения по сравнению с первым этапом и регулируя продолжительность облучения.

При этом увеличение интенсивности излучения может осуществляться с увеличением ширины спектра излучения и/или его спектральной плотности.

Концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, можно осуществлять, например, с помощью одного или нескольких коллиматоров, используя соответствующее количество разнесенных в пространстве рентгеновских источников. При этом транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, также можно осуществлять с помощью одного или нескольких коллиматоров, при этом все коллиматоры ориентируют так, чтобы оси их центральных каналов пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Возможно также осуществление концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз, преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников в квазипараллельное. При этом транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз, фокусирующих это излучение на детекторах, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или формирующих квазипараллельное излучение, причем все рентгеновские полулинзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Концентрация рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, может быть осуществлена также с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз, преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских линз, фокусирующих это излучение на детекторах, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния. При этом все рентгеновские полулинзы и линзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

В одном из частных случаев при осуществлении предлагаемого способа концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью нескольких рентгеновских полулинз, преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одного или нескольких коллиматоров. При этом рентгеновские полулинзы и коллиматоры ориентируют так, чтобы оптические оси всех рентгеновских полулинз и центральных каналов всех коллиматоров пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

В другом частном случае концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников и соответствующее количество рентгеновских линз, фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений. В этом случае транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью рентгеновских линз, фокусирующих это излучение на детекторах, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, и имеющих второй фокус в указанной точке. В этом частном случае достигается дополнительный технический результат, заключающийся в возможности локализации лучевого воздействия в областях сверхмалых размеров при небольшом количестве пучков (даже при одном) в сочетании с низким уровнем облучения здоровых тканей, что может позволить избежать фракционирования облучения и осуществлять в ряде случаев лучевое воздействие для поражения клеток малых опухолей за один сеанс. Возможность достижения данного вида технического результата обеспечивается благодаря использованию в предлагаемом изобретении рентгеновских линз.

Еще в одном из частных случаев концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников и соответствующее количество рентгеновских линз, фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений. При этом транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью коллиматоров, ориентируемых таким образом, чтобы оптические оси их центральных каналов пересекались в указанной точке.

В предлагаемом способе определения местоположения злокачественного новообразования с использованием пучков рентгеновского излучения, как и в известном способе по патенту США 5207223 [3], получают изображение злокачественного новообразования в виде совокупности пространственных координат точек, к которым относят текущие результаты измерений.

В отличие от указанного известного в предлагаемом способе с целью достижения указанного выше технического результата осуществляют введение в организм пациента гадолинийсодержащего препарата в предварительно определенном для данного пациента количестве, достаточном для последующего обнаружения гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях. Затем по истечении времени, предварительно определенного для данного пациента, достаточного для накопления гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях в количестве, при котором он может быть обнаружен, концентрируют рентгеновское излучение в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование. При этом используют излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния. Возникающее в указанной зоне вторичное излучение транспортируют к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния. При этом сканируют часть тела пациента, содержащую злокачественное новообразование, осуществляя взаимное перемещение зоны концентрации излучения и тела пациента. Осуществляют прием вторичного излучения, возбужденного в облучаемой зоне, проводя сканирование в пределах зоны концентрации излучения в ее текущем положении полем зрения одного или нескольких детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или одновременную регистрацию одним или несколькими такими детекторами вторичного излучения из всей зоны концентрации излучения в ее текущем положении. В моменты появления сигнала на выходе какого-либо из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, фиксируют параметры, характеризующие положение в пространстве облучаемой зоны и поля зрения каждого из детекторов, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал. Каждую из областей, являющихся общими для зоны концентрации излучения и полей зрения детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал, фиксируют как содержащую клетки злокачественного новообразования. Затем по совокупности всех таких зафиксированных областей определяют форму и уточненное местоположение злокачественного новообразования в целом.

В частном случае осуществления предлагаемого способа определения местоположения злокачественного новообразования концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одного или нескольких коллиматоров. При этом используют соответствующее количество разнесенных в пространстве рентгеновских источников и транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, также осуществляют с помощью одного или нескольких коллиматоров; все коллиматоры ориентируют так, чтобы оси их центральных каналов пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

В другом частном случае концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз, преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз, фокусирующих это излучение на детекторах, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, или формирующих квазипараллельное излучение. При этом все рентгеновские полулинзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Еще в одном частном случае концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз, преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских линз, фокусирующих это излучение на детекторах. При этом все рентгеновские полулинзы и линзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

В следующем частном случае концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью нескольких рентгеновских полулинз, преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одного или нескольких коллиматоров. При этом рентгеновские полулинзы и коллиматоры ориентируют так, чтобы оптические оси всех рентгеновских полулинз и центральных каналов всех коллиматоров пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, можно также осуществлять, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников и соответствующее количество рентгеновских линз, фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью рентгеновских линз, фокусирующих это излучение на детекторах и имеющих второй фокус в указанной точке.

Возможно, кроме того, осуществление концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, с использованием одного или нескольких разнесенных в пространстве рентгеновских источников и соответствующего количества рентгеновских линз, фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений. Транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, в этом случае осуществляют с помощью коллиматоров, ориентируемых таким образом, чтобы оптические оси их центральных каналов пересекались в указанной точке.

Составной частью обоих предлагаемых способов является способ обнаружения наличия гадолиния в тканях человеческого тела.

Обнаружение гадолиния в тканях человеческого тела косвенно имеет место при осуществлении традиционных способов рентгеноскопии с применением рентгеноконтрастных средств, содержащих гадолиний (например, патенты Российской Федерации 2081881, 2134067, патенты США 5746995, 5846519. Однако в этих способах, включая способы, осуществляемые с применением компьютерной томографии, используется информация, заключенная в теневых проекциях тканей и органов, и обнаружение наличия гадолиния не является задачей таких способов. По этой причине достоверность вывода о наличии гадолиния в тех или иных органах по их наблюдаемым изображениям невелика.

Для обеспечения высокой достоверности обнаружения наличия гадолиния (и благодаря этому - высокой достоверности локализации тканей и органов, пораженных злокачественным новообразованием, в котором накапливается введенный в организм пациента гадолиний) концентрируют рентгеновское излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, в зоне тела пациента, в которой расположены ткани и органы, предположительно содержащие гадолиний. Возникающее в этой зоне вторичное излучение транспортируют к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют прием вторичного излучения, возбужденного в облучаемой зоне, проводя сканирование в пределах зоны концентрации излучения в ее текущем положении полем зрения одного или нескольких детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или одновременную регистрацию одним или несколькими такими детекторами вторичного излучения из всей зоны концентрации излучения в ее текущем положении. В моменты появления сигнала на выходе какого-либо из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, фиксируют параметры, характеризующие положение в пространстве облучаемой зоны и поля зрения каждого из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал, и каждую из областей, являющихся общими для зоны концентрации излучения и полей зрения детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал, фиксируют как содержащую гадолиний.

В одном из частных случаев осуществления этого способа концентрацию рентгеновского излучения в зоне тела пациента, в которой расположены ткани и органы, предположительно содержащие гадолиний, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников и соответствующее количество рентгеновских линз, фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений. В этом случае транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью рентгеновских линз, фокусирующих это излучение на детекторах, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, и имеющих второй фокус в указанной точке.

Для осуществления всех предлагаемых способов может быть использовано одно и то же устройство. Это устройство, как и известное устройство по упомянутому выше патенту США 5207223 [3] для определения местоположения злокачественного новообразования и лучевого воздействия на злокачественное новообразование с использованием пучков рентгеновского излучения, содержит рентгенооптическую систему, средство для взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы, средство для обработки и отображения информации. При этом рентгенооптическая система включает один или несколько рентгеновских источников со средствами концентрации их излучения и один или несколько детекторов, выходы которых подключены к средству для обработки и отображения информации.

Для достижения названных выше видов технического результата, присущих предлагаемым изобретениям, в предлагаемом устройстве, в отличие от известного, входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники выполнены с возможностью формирования излучения с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния. Средства для концентрации излучения этих источников выполнены и установлены с возможностью концентрации излучения всех источников в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование. Рентгенооптическая система содержит также одно или несколько средств для транспортирования вторичного излучения, возникающего в зоне концентрации, к установленным у выходов этих средств детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния. Со средством взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы связаны датчики для определения координат точки, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, подключенные своими выходами к средству для обработки и отображения информации. Последнее выполнено с возможностью отображения границ злокачественного новообразования, определяемых в результате сканирования областью концентрации излучения рентгеновских источников части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, с помощью средства для взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы.

Для осуществления поражающего воздействия на клетки злокачественного новообразования входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники могут быть выполнены с возможностью изменения интенсивности их излучения, а рентгенооптическая система содержит средство совместного управления интенсивностью излучения рентгеновских источников.

В одном из частных случаев выполнения предлагаемого устройства каждое из средств для концентрации их излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, и средств для транспортирования возникающего в ней вторичного излучения к детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, выполнено в виде коллиматора с каналами, ориентированными в зону концентрации излучения указанных рентгеновских источников, при этом оптические оси центральных каналов всех коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

В этом случае возможно, например, использование в составе рентгенооптической системы квазиточечных рентгеновских источников и коллиматоров с каналами, сфокусированными на этих источниках, при этом между выходом каждого рентгеновского источника и входом соответствующего коллиматора расположен экран с отверстием.

В указанном случае возможно также использование в составе рентгенооптической системы протяженных рентгеновских источников и коллиматоров с каналами, расширяющимися в сторону этих источников.

В другом частном случае входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы, преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α/ -излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской полулинзы, фокусирующей это излучение на детекторе. При этом оптические оси всех рентгеновских полулинз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Еще в одном частном случае входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы, преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской полулинзы, формирующей квазипараллельное излучение и имеющей фокус в зоне концентрации рентгеновского излучения. При этом оптические оси всех рентгеновских полулинз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

В следующем частном случае входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы, преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской линзы, фокусирующей это излучение на детекторе, чувствительном к K_α-излучению атомов гадолиния, и имеющей второй фокус в зоне концентрации рентгеновского излучения. В этом случае оптические оси всех рентгеновских полулинз и линз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Возможно также такое выполнение устройства, когда входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы, преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора с каналами, расходящимися в сторону соответствующего детектора. При этом оптические оси всех рентгеновских линз и полулинз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Еще одна возможность выполнения предлагаемого устройства имеет особенность, заключающуюся в том, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы, преобразующей расходящееся излучение соответствующего рентгеновского источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора с каналами, сходящимися в сторону соответствующего детектора. При этом оптические оси всех рентгеновских полулинз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Другой частный случай выполнения устройства отличается тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской линзы, фокусирующей расходящееся излучение рентгеновского источника, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской линзы, фокусирующей это излучение на соответствующем детекторе. При этом оптические оси всех рентгеновских линз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Возможно также такое выполнение предлагаемого устройства, при котором входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской линзы, фокусирующей расходящееся излучение рентгеновского источника, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора с каналами, сходящимися в сторону соответствующего детектора, оптические оси всех рентгеновских линз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Предлагаемое устройство может быть выполнено также таким образом, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники являются квазиточечными, а каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской линзы, фокусирующей расходящееся излучение рентгеновского источника. При этом каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, выполнено в виде коллиматора с каналами, расходящимися в сторону соответствующего детектора; оптические оси всех рентгеновских линз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

Во всех описанных случаях устройство может быть дополнительно снабжено средствами для отключения или экранирования детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на время работы источников рентгеновского излучения с увеличенной интенсивностью.

Краткое описание фигур чертежей Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых показаны: - на фиг.1, поясняющей принципы, положенные в основу предлагаемых способов, - схематическое изображение взаимного расположения и соединения основных элементов устройства для осуществления предлагаемых способов; - на фиг.2 и 3 - частные случаи реализации способов и выполнения устройства с использованием коллиматоров для концентрации рентгеновского излучения и транспортирования вторичного излучения к детекторам; - на фиг.4 и 5 - то же с использованием рентгеновских полулинз; - на фиг.6 - то же с использованием рентгеновских полулинз для концентрации рентгеновского излучения и "полных" рентгеновских линз - для транспортирования вторичного излучения к детекторам; - на фиг. 7 и 8 - то же с использованием рентгеновских полулинз для концентрации рентгеновского излучения и коллиматоров - для транспортирования вторичного излучения к детекторам; - на фиг.9 - то же с использованием рентгеновских линз для концентрации рентгеновского излучения и транспортирования вторичного излучения к детекторам;
- на фиг.10 и 11 - то же с использованием рентгеновских линз для концентрации рентгеновского излучения и коллиматоров - для транспортирования вторичного излучения к детекторам.

Варианты осуществления изобретений
Предлагаемый способ определения уточненного местоположения злокачественного новообразования применяется как самостоятельный, если за ним не следует проведение лучевого воздействия на злокачественное новообразования для поражения его клеток, или в составе способа такого воздействия на злокачественное новообразование на первом этапе его осуществления. В обоих случаях этот способ как таковой не является диагностическим или терапевтическим.

Предлагаемый способ лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток всегда включает в себя на первом этапе его осуществления предлагаемый способ уточнения местоположения злокачественного новообразования.

Оба названных выше способа включают в себя способ определения наличия гадолиния в тканях и органах человеческого тела.

Предлагаемое устройство является общим для всех способов.

Предлагаемые способы осуществляются с помощью предлагаемого устройства следующим образом.

Расходящееся рентгеновское излучение от квазиточечного источника 1, формирующего излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния (фиг. 1), фокусируется рентгеновской линзой 2 в заданной точке 4 части 7 тела пациента 5, содержащей, как было установлено в результате предшествующей диагностики, злокачественное новообразование. Тело пациента размещено требуемым образом с помощью средства 10 для взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы. Сфокусированное в точке 4 излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, возбуждает вторичное рассеянное излучение вещества биологических тканей пациента 5 (когерентное и некогерентное комптоновское излучение, флуоресцентное излучение). В случае наличия злокачественного очага в тканях исследуемой части тела пациента благодаря концентрации в них гадолиния во вторичном излучении преобладает K_α-линия гадолиния. В той же самой точке 4 находится фокус второй рентгеновской линзы 3. Эта линза фокусирует захваченное ею рассеянное вторичное излучение на детекторе 6, чувствительном к K_α-излучению атомов гадолиния, который преобразует его в электрический сигнал, подаваемый на вход средства 12 обработки и отображения информации. Выбор положения общей фокусной точки 4 линз 2 и 3 осуществляется путем перемещения относительно друг друга тела пациента 5 и рентгенооптической системы 8 с помощью средства 10 для их взаимного позиционирования. Рентгенооптическая система 8 включает рентгеновский источник 1, выполненный с возможностью формирования излучения с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, и детектор 6, чувствительный к K_α-излучению атомов гадолиния, а также средство 9 для управления интенсивностью излучения источника 1. Средство 9 обеспечивает одновременное изменение интенсивности излучения всех источников, входящих в состав рентгенооптической системы (на фиг.1, предназначенной для иллюстрации основных принципов предлагаемых изобретений, показан только один из них). Источник 1 имеет также возможность ступенчатого регулирования интенсивности излучения, например, путем изменения анодного тока рентгеновской трубки. Дополнительная возможность, используемая вместе с указанной или вместо нее, может заключаться, например, во временном удалении фильтра, обеспечивающего селекцию излучения с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния. При этом благодаря расширению спектра излучения увеличивается его общая интенсивность.

Возможность изменения интенсивности излучения и средство 9 для управления ею используются в способе лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток на втором этапе этого способа.

Рентгеновские линзы, являющиеся средствами для управления рентгеновским излучением (фокусирования расходящегося излучения, формирования квазипараллельного пучка из расходящегося излучения, фокусирования квазипараллельного пучка и др.) представляют собой совокупность изогнутых каналов транспортировки излучения, в которых излучение испытывает многократное полное внешнее отражение (например: В.А. Аркадьев, А.И. Коломийцев, М.А. Кумахов и др. Широкополосная рентгеновская оптика с большой угловой апертурой. Успехи физических наук, 1989, том 157, выпуск 3, с. 529-537 [4], где описана первая такая линза, и патент США 5744813 (опубл. 28.04.98) [5], где описана более современная линза). Линза в целом имеет форму бочки (т.е. сужается к обоим торцам), если она предназначена для фокусирования расходящегося излучения, или полубочки (т.е. сужается только к одному из торцов), если она предназначена для преобразования расходящегося излучения в квазипараллельное или для фокусирования такого излучения. Для обозначения линз двух названных типов получили распространение соответственно термины "полная линза" и "полулинза".

Возможны два варианта работы и использования устройства по фиг.1. В одном из вариантов неподвижно тело пациента 5, а перемещается рентгенооптическая система 8 (возможность ее перемещения показана на фиг.1 стрелками 10а) с сохранением взаимного расположения элементов 1, 2, 3 и 6 (а следовательно, и совпадения фокусов линз 1 и 3). В другом варианте, наоборот, неподвижна рентгенооптическая система 8, а перемещается тело пациента 5 (такое перемещение условно показано на фиг.1 стрелками 10в).

Устройство содержит также координатный датчик 11, реагирующий на взаимное перемещение рентгенооптической системы 8 и тела пациента 5, связанный со средством 10 для взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы. Датчик 11 должен быть отрегулирован таким образом, чтобы его выходные сигналы соответствовали координатам точки, к которой относят текущие результаты измерений относительно выбранного начала отсчета.

В качестве упомянутой точки, к которой относят текущие результаты измерений, в частном случае, показанном на фиг.1, выступает общая фокусная точка 4 рентгеновских линз 2 и 3, в которой пересекаются их оптические оси.

В других случаях, когда зона концентрации излучения более размыта, такой точкой также является точка пересечения оптических осей (или линий, условно принимаемых в качестве оптических осей, например таких, как ось центрального канала коллиматора) средств концентрации излучения и средств транспортирования возникающего вторичного излучения к детекторам. С помощью средства 10 для взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы должно быть обеспечено нахождение этой точки в пределах представляющей интерес части тела пациента, содержащей (или предположительно содержащей) злокачественное новообразование.

Зона концентрации излучения представляет собой область больших или меньших размеров, в зависимости от применяемых средств концентрации, окружающую указанную точку, к которой относят текущие результаты измерений (на втором этапе осуществления способа лучевого воздействия на злокачественное новообразование зона концентрации тоже окружает точку пересечения линий, являющихся оптическими осями средств концентрации излучения и средств транспортирования возникающего вторичного излучения к детекторам 6, хотя измерения на этом этапе могут и не проводиться). В случае, показанном на фиг.1, размер зоны концентрации минимален.

Выходные сигналы датчика 11, как и выходной сигнал детектора 6, подаются на входы средства 12 обработки и отображения информации. Как уже сказано выше, фокусная точка 4 является в данном случае точкой, к которой относят текущие результаты измерений и в окрестности которой (с учетом конечного размера фокусной зоны рентгеновской линзы 2) фактически сконцентрировано излучение источника 1. Средство 12 обработки и отображения информации обеспечивает воспроизведение изображения границ злокачественного новообразования больного 5, реализуя тот или иной алгоритм формирования двумерного или трехмерного изображения на экране (например: Е. Лапшин. Графика для IBM PC. М.: Солон, 1995 [6] ). В простейшем случае, когда, например, сканирование (перемещение зоны концентрации рентгеновского излучения, включающей точку 4, к которой относят текущие результаты измерений) осуществляют в каком-либо плоском сечении тела пациента 5, синхронно со сканированием может осуществляться развертка изображения на экране средства 12 с длительным послесвечением; возможно также запоминание определенного количества результатов измерений с последующей периодической разверткой изображения и т.п. Возможности цифровой техники позволяют получить изображение распределения плотности в каком-либо плоском сечении и при других вариантах сканирования объема области, содержащей злокачественное новообразование не обязательно непосредственно в представляющем интерес сечении. Для этого достаточно из полученных результатов (совокупности значений плотности и соответствующих им значений координат), относящихся к объему, содержащему нужное сечение, отобрать те результаты, которые соответствуют представляющему интерес сечению тела пациента, сформировать и отобразить их двумерную картину относительно координатных осей, расположенных в этом сечении. Необходимые преобразования такого рода осуществляются программным путем с помощью известных методов, аналогичных описанным в [6].

Все предлагаемые изобретения объединяет то, что в них используется неравномерность распределения введенного в организм гадолиния по тканям, имеющим разную природу, и аккумулирование его в тканях злокачественных новообразований с гораздо большей концентрацией, чем в остальных ("Prospects of Gadolinium Neutron Capture Theraphy"; в книге: Advances in Neutron Capture Theraphy. Editors: B. Larsson, J. Crawford, R. Weinrech. Elserier, 1997, part. 1, pp. 425-451 [7]). В указанной работе с учетом этого свойства гадолиния обсуждается возможность его использования для захвата нейтронов и воздействия на опухоль аналогично тому, как это делается в методе борозахватной терапии. В предлагаемых изобретениях свойство преимущественной концентрации гадолиния в злокачественных новообразованиях используется иначе. Наличие этого свойства сочетается с избирательным (по спектру) воздействием излучения на ткани исследуемых органов и использованием в качестве информативного не основного (первичного, по-разному ослабляемого в разных тканях) излучения, а вторичного, возбуждаемого в первичном результате его воздействия на ткани. Приемы предлагаемых способов и конструкция предлагаемого устройства обеспечивают анализ средствами детектирования именно вторичного излучения, причем тоже избирательно благодаря использованию детекторов, имеющих максимум чувствительности в области спектра, соответствующей K_α-излучению атомов гадолиния. В результате этого выходные сигналы детекторов, соответствующие вторичному излучению, транспортируемому на их входы из области, содержащей злокачественное новообразование, существенно превышают сигналы, соответствующие другим областям. Такое различие уровней сигналов позволяет в процессе сканирования надежно дифференцировать область, содержащую злокачественное новообразование, от окружающих ее тканей.

Подчеркнем дополнительно, что в предлагаемых изобретениях введение в организм пациента гадолинийсодержащего препарата не направлено на использование его рентгеноконтрастных свойств, так как применяемый метод не связан с получением теневых проекций. Использование квантов вторичного излучения гадолиния в качестве информативных в отличие от известных способов и устройств, в которых получают теневые проекции, где вторичное излучение оказывает мешающее влияние, представляет важную особенность предлагаемых изобретений. Одним из следствий этой особенности, существенным при медицинских применениях, является возможность получения приемлемой точности при меньших дозах облучения биологических тканей.

Осуществлению способов определения уточненного местоположения и лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток предшествуют исследования для определения требуемого количества вводимого гадолинийсодержащего препарата и времени его накопления в подлежащих облучению органах и тканях. В ходе этих исследований реализуется предлагаемый способ обнаружения наличия гадолиния. Упомянутые требуемое количество препарата и время накопления благодаря этому определяются для конкретных имеющихся в распоряжении средств и с учетом индивидуальных особенностей конкретного пациента, вида пораженных органов и тканей, а также в зависимости от используемого препарата и способа его введения.

В качестве гадолинийсодержащих препаратов могут быть использованы, в частности, названные в патенте Российской Федерации 2150961 четыре нашедших применение в клинической практике коммерческих рентгеноконтрастных средства. Все они представляют собой комплексы гадолиния с органическими лигандами. Это препараты Магневист германской фирмы Schering AG (водный раствор димеглюминовой соли гадопентата), Омнискан норвежской фирмы Sanofi Winthrop, NY, Nycomed (водный раствор комплекса гадолиния с диамидом диэтилентриаминопентауксусной кислоты), DOTAR-ЕМТМ - Laboratore Gubert, Aulnay-Sous-Bois, Франция (маглюминовая соль гадотерата) и Про-Ханс, гадотериол, совместного производства США (Bristol-Myers Squibb) и Италии (Bracco). Наиболее широко используются препараты на основе диэтилентриаминопентауксусной кислоты (DTPA) и, в частности, препарат Магневист. Может быть использован и предложенный в указанном патенте препарат, являющийся усовершенствованием препарата Магневист. Еще один гадолинийсодержащий препарат предложен в патенте Российской Федерации 2081881. Целый ряд других препаратов предложен в патентах США ( 6040432; 5965132 и др.). В зависимости от пораженного органа могут быть использованы формы препарата, приемлемые для парентерального или энтерального введения, например инъекции или инфузии, либо препарат может вводиться непосредственно в полость тела, имеющую внешний вывод, например желудочно-кишечный тракт, мочевой пузырь.

Проведем оценку дозы облучения пациента в предлагаемом методе.

Согласно работе [7] плотность атомов гадолиния в злокачественном новообразовании может быть на уровне одного миллиграмма гадолиния на грамм биологической ткани.

Рассмотрим случай злокачественного новообразования размером в 1 см³.

Коэффициент поглощения рентгеновского излучения атомами гадолиния в районе К-края поглощения, μ_max≈150 1/см; разрыв скачка поглощения S определяется как отношение μ_max/μ_min; в нашем случае μ_min = 25 1/см, т.е. S≈6.

Доля поглощенных фотонов, участвующих в процессе возбуждения К-серии гадолиния, пропорциональна коэффициенту
1-1/S=1-1/S≈1-0,84.

Выход флуоресценции, ω, для гадолиния равен:
ω≈0,95.

Количество флуоресцирующих фотонов, N_F, испускаемых с единицы поверхности, равно:
N_F = N₀μ_maxSΔx(1-1/S)ω, (1)
где N₀ - начальное количество фотонов, падающих на рассматриваемый объем;
Δx - характерный размер (в нашем случае Δх=1 см).

Будем полагать, что содержание гадолиния в 1 см³ равно 1 миллиграмму. В этом случае произведение μ_maxS равно 2•10^-2 1/см.

Таким образом,
N_F=N₀•2•10^-2•0,84•0,95=N₀•1,6•10^-2.

Для дальнейшей оценки примем, что примерно 5% излучаемых фотонов регистрируются детектором с вероятностью 1. Будем считать, что если мы зарегистрируем 10³ флуоресцентных фотонов, то мы получим с достаточной точностью информацию о локализации злокачественного новообразования. Это дает достоверность на уровне 97%.

Отсюда получаем необходимое количество начальных фотонов, N₀, для регистрации на детекторе 10⁴ фотонов:
N₀=10³:(5•10^-2•1,6•10^-2)=1,2•10⁶.

Нам необходимо для оценки дозы учесть также потери интенсивности начального пучка при прохождении через биологическую ткань и потери K_α-излучения гадолиния на пути от рассматриваемого объема до детектора. Рассмотрим, например, случай, когда исследуемое злокачественное новообразование находится на глубине 5 см.

В этом случае, если начальная энергия пучка равна 50 кэВ, то эти потери определяются из формулы:
I = I₀•e^-η^x,
где I₀ - начальная интенсивность пучка, падающего на поверхность. Для излучения с энергией 50 кэВ коэффициент поглощения в ткани η≈0,2 1/см., т.е. на длине 5 см интенсивность падающего излучения уменьшается в е≈2,71 раз. Излучение K_α-линии немного меньше 50 кэВ, и мы примем, что до достижения детектора фотоны проходят путь, на котором их интенсивность падает в 4 раза. Таким образом, общая интенсивность падает в 2,7•4≈10 раз. Это значит, что необходимое количество начальных фотонов N₀ необходимо увеличить в 10 раз, т.е. N₀=1,2•10⁷ фотонов. Если предположить, что все эти фотоны поглощаются в цилиндрическом слое диаметром 1 см и длиной 5 см, то получим приближенную оценку дозы облучения:
b≈1,2•10⁷•5•10⁴ эВ: 5 грамм = 1,2•10^-5 Рентгена.

Это усредненная по глубине 5 см доза облучения. На поверхности из-за экспоненциального характера поглощения доза будет немного выше, чем эта усредненная оценка. Тем не менее, эта доза примерно в 10³ раз ниже, чем доза при томографической диагностике, имеющая порядок 0,01 Р (Справочник по рентгенотехнике. Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, Часть 2, 1980, с. 347 [8]).

Дозу можно дополнительно уменьшить в несколько раз, если облучение вести с помощью нескольких источников, пучки которых приходят в зону концентрации по разным путям, не суммируясь в теле пациента.

Поэтому наиболее целесообразны варианты осуществления предлагаемых способов и устройства, в которых используются несколько разнесенных в пространстве источников рентгеновского излучения и детекторов с соответствующим количеством средств концентрации излучения и транспортирования вторичного излучения к детекторам (линз, полулинз, коллиматоров). С одной стороны, это позволяет достигнуть более эффективной концентрации излучения (в случае единственного средства для концентрации таковая возможна только при использовании рентгеновской линзы, как показано на фиг.1) и увеличить отношение сигнал/шум на выходе детекторов. С другой стороны, это дает возможность сделать более распределенным воздействие на облучаемую часть тела пациента и избежать передозировки облучения частей и органов, не подлежащих исследованию. Использование нескольких детекторов с простым усреднением (или более сложной обработкой выходных сигналов разных детекторов в средстве 12 обработки и отображения информации, например, "весовым" усреднением либо обработкой, учитывающей наличие корреляции плотностей в близких друг к другу точках) и последующим сравнением результата усреднения с порогом для фиксации факта наличия вторичного излучения, создаваемого атомами гадолиния, при прочих равных условиях позволяет использовать источники рентгеновского излучения меньшей мощности без потери точности. Кроме того, при усреднении уменьшается влияние других факторов, снижающих точность (например, неодинакового поглощения излучения источников на пути к разным точкам, в которых определяется плотность, и вторичного излучения на пути от этих точек ко входам средств транспортирования вторичного излучения к детекторам).

Ниже (фиг.2 - фиг.11) рассматриваются именно такие варианты.

Наиболее просты с точки зрения технической реализации варианты, показанные на фиг.2 и фиг.3.

В схеме фиг.2 используются квазиточечные рентгеновские источники 1 и коллиматоры 13 с каналами, расходящимися (расширяющимися) в направлении распространения излучения для концентрации его в зоне 16. Между источниками 1 и коллиматорами 13 установлены экраны 14 с отверстиями для пропускания излучения на входы коллиматоров и предотвращения его непосредственного (минуя коллиматоры) попадания на объект. Вторичное излучение транспортируется к детекторам 6 с помощью коллиматоров 15 с каналами, которые сходятся (сужаются) в направлении распространения излучения, т.е. в сторону детекторов 6, и могут иметь фокус на их чувствительной поверхности. В качестве детекторов 6 возможно использование, например, полупроводниковых детекторов, имеющих малую входную апертуру.

На фиг. 3 коллиматоры имеют ориентацию, противоположную показанной на фиг. 2. Для полного использования входной апертуры коллиматоров 18, концентрирующих излучение в зоне 16, целесообразно применение протяженных рентгеновских источников 17. По аналогичной причине целесообразно использовать детекторы 20 с большой входной апертурой (например, сцинтилляционного типа).

На фиг. 4 средства концентрации излучения квазиточечных источников 1 и средства транспортирования вторичного излучения выполнены в виде рентгеновских полулинз 21, 22 соответственно. При этом полулинзы 22 фокусируют рассеянное вторичное излучение на детекторах 6.

На фиг. 5 средства концентрации излучения квазиточечных источников 1 и средства транспортирования вторичного излучения выполнены в виде рентгеновских полулинз 21, 23 соответственно. При этом полулинзы 23 преобразуют рассеянное вторичное излучение в квазипараллельное и направляют его на детекторы 20 с большой входной апертурой.

На фиг.6 показан комбинированный вариант: средства концентрации излучения квазиточечных источников 1 выполнены в виде рентгеновских полулинз 21, направляющих в зону 16 параллельные пучки, а средства транспортирования вторичного излучения к детекторам 6 - в виде "полных" рентгеновских линз 3.

Фиг.5 и фиг.6 одновременно иллюстрирует варианты реализации предлагаемых способов, в которых сканирование исследуемой области зоной концентрации излучения, формируемого источниками, сочетается с более точным сканированием в пределах этой зоны полем зрения детектора (детекторов) вторичного излучения, имеющим меньшие размеры. В этом случае зона 16 концентрации излучения трех источников 1 формируется тремя полулинзами 21, преобразующими расходящееся излучение этих источников в квазипараллельное. Транспортирование вторичного излучения к двум детекторам 20 (фиг.5) и 6 (фиг.6) осуществляется соответственно двумя полулинзами 23 и двумя полными линзами 3, имеющими общее фокусное пятно 4. Сканирование осуществляется таким образом, что сначала изменяется положение зоны 16 концентрации путем взаимного перемещения средства 10 позиционирования пациента 5 и рентгенооптической системы 8. Затем в пределах области, занимаемой зоной 16 концентрации в ее текущем положении, показанном на фиг. 5 и 6, осуществляется сканирование общим полем зрения детекторов 20 (фиг.5) и 6 (фиг.6), которым является фокусное пятно 4, имеющее меньший по сравнению с указанной зоной размер. Этим размером определяется итоговая пространственная точность фиксации положения злокачественного очага. Для осуществления этих вариантов средства транспортирования вторичного излучения (в данном случае полулинзы 23 и полные линзы 3) к детекторам 20 и 6 и сами детекторы, являющиеся элементами рентгенооптической системы 8, установлены в этой системе с возможностью совместного перемещения относительно остальных элементов этой системы (источников 1 и полулинз 21). С учетом изложенного упомянутые средства транспортирования вторичного излучения фиг.5 и фиг.6 объединены в подсистему 24, возможность перемещения которой как единого целого показана стрелками 10с.

На фиг.7 и 8 показаны другие комбинации, отличающиеся от двух предыдущих тем, что средства транспортирования вторичного излучения к детекторам выполнены в виде коллиматоров.

На фиг.7 коллиматоры 19 имеют каналы, расширяющиеся в сторону детекторов 6, а последние имеют большую входную апертуру.

На фиг. 8, наоборот, коллиматоры 15 имеют каналы, сужающиеся в сторону детекторов 6, а последние имеют малую входную апертуру.

На фиг. 9 показан наиболее эффективный с точки зрения точности и разрешающей способности вариант, в котором средства концентрации излучения квазиточечных источников 1 и средства транспортирования вторичного излучения к детекторам 6 выполнены в виде "полных" линз 2 и 3 соответственно (ср. этот вариант с показанным на фиг.1).

На фиг.10 и 11 показаны еще два комбинированных варианта. Их объединяет то, что в качестве средств концентрации излучения квазиточечных источников 1 использованы "полные" рентгеновские линзы 2.

На фиг.10 в качестве средства для транспортирования вторичного излучения к детекторам 6 с малой апертурой показано использование коллиматоров 15, сужающихся в сторону детекторов.

На фиг.11 в качестве средства для транспортирования вторичного излучения к детекторам 20 с большой апертурой показано использование коллиматоров 19, расширяющихся в сторону детекторов.

Во всех частных случаях выполнения устройства взаимное расположение элементов рентгенооптической системы 8 должно исключать возможность попадания излучения источников 1, 17 непосредственно или после прохождения через тело пациента 5 на входы детекторов 6, 20, поскольку полезную информацию несет вторичное излучение, возникающее в зоне концентрации. Для этого никакой детектор (и средство транспортирования к нему вторичного излучения) не должен находиться на продолжении оптической оси любого из средств концентрации излучения источников в зоне концентрации, представляющей собой область пересечения пучков рентгеновского излучения, формируемых этими средствами.

Предлагаемый способ определения местоположения злокачественного новообразования и работа предлагаемого устройства при осуществлении этого способа завершаются фиксацией сочетаний координат точек, идентифицированных как принадлежащих к злокачественным новообразованиям (например, запоминанием соответствующих групп цифровых кодов в средстве для обработки и отображения информации). Идентифицирование осуществляется путем выявления с помощью детекторов, например, как и в известном способе [3], путем сравнения получаемых в процессе осуществления способа изображений с теми, которые были получены в результате предшествующей диагностики. При этом идентифицированные изображения структурных элементов могут отмечаться оператором, участвующим в осуществлении способа, на экране средства для отображения и обработки информации с помощью традиционных для вычислительной техники средств указания, например "мыши".

Если принято решение о проведении лучевого воздействия па злокачественное новообразование для поражения его клеток, перед дальнейшим использованием устройства формируют программу облучения в виде совокупности доз рентгеновского излучения, которые должны быть подведены к различным частям злокачественного новообразования, представленным зафиксированными совокупностями координат точек. Программу облучения формируют с использованием методик, описанных, например, в [1], с учетом особенностей пораженного злокачественным новообразованием органа и других факторов.

Программу облучения реализуют в процессе сканирования области пространства, занимаемой злокачественным новообразованием. При этом для концентрации рентгеновского излучения используют те же самые средства (линзы 2, 21; коллиматоры 13, 18), что и на первом этапе, т.е. при осуществлении способа уточнения местоположения злокачественного новообразования. При этом с помощью средства 9 совместного управления интенсивностью излучения рентгеновских источников последние включают в каждом из дискретных положений зоны концентрации излучения на время, пропорциональное требуемой дозе, при повышенном уровне интенсивности (обеспечиваемом, например, увеличением анодного тока рентгеновских трубок), достаточном для лучевого поражения клеток злокачественного новообразования. В частном случае, при малых размерах злокачественного новообразования, облучение может проводиться при единственном положении зоны концентрации рентгеновского облучения, т.е. без сканирования. При использовании для концентрации излучения полных линз возможно проведение лучевого воздействия на микроопухоли (например, глаза).

Для предотвращения возможного выхода из строя детекторов они могут отключаться либо экранироваться механически на время работы рентгеновских источников с повышенной интенсивностью излучения (на чертежах упомянутые средства не показаны).

Использование одних и тех же средств для концентрации излучения при уточнении местоположения злокачественного новообразования (на первом этапе способа лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток) и при реализации программы облучения (на втором этапе) в сочетании с малым разносом во времени этих этапов сводят к минимуму погрешности "нацеливания" пучков излучения. Облучение производится при тех же положениях зоны концентрации излучения, что и на этапе определения местоположения злокачественного новообразования, так как рентгенооптическая система устанавливается относительно тела пациента в положения, совпадающие с зафиксированными при сканировании как относящимися к злокачественному новообразованию. Точность повторной установки рентгенооптической системы относительно тела пациента в положение, соответствующее координатам, зафиксированным при идентифицировании, может быть повышена при использовании более совершенных средств взаимного позиционирования, например, аналогичных описанным в [2].

Использование той или иной схемы реализации предлагаемых способов и вариантов построения устройства определяются как наличием возможности применения таких эффективных средств концентрации и транспортирования излучения, какими являются рентгеновские линзы или полулинзы, так и требуемой разрешающей способностью. Последний фактор влияет и на выбор параметров линз и полулинз (таких, как размер фокусного пятна, протяженность фокусной зоны в направлении оптической оси линзы и др.). При этом учитывается, что реализация весьма высокой разрешающей способности при использовании "полных" линз (порядка долей миллиметра и более высокой), сопряжена с увеличением времени, необходимого для сканирования области, содержащей злокачественное новообразование. Принимаются во внимание и прочие обстоятельства, такие как наличие рентгеновских источников подходящей мощности и размеров и др.

Наличие описанных и многочисленных других вариантов реализации предлагаемого способа и построения предлагаемого устройства предоставляет широкие возможности для конструирования средств, удовлетворяющих предъявляемым конкретным требованиям.

Промышленная применимость
Предлагаемые способы определения уточненного местоположения злокачественного новообразования и лучевого воздействия на это новообразование для поражения его клеток и устройство для их осуществления применяются в условиях, когда ранее уже проведена диагностика злокачественного новообразования и требуются получение уточненных данных о его местоположении, форме, размерах, и, быть может, также проведение лучевого воздействия, если соответствующее решение было принято ранее или принимается в результате получения указанных уточненных данных.

Источники информации
1. Лучевая терапия злокачественных опухолей. Руководство для врачей. Под ред. проф. Е.С. Киселевой. - М.: Медицина, 1996.

2. Патент США 5983424. опубл. 16.11.1999.

3. Патент США 5207223, опубл. 04.05.1993.

4. В.А. Аркадьев, А.И. Коломийцев, М.А. Кумахов и др. Широкополосная рентгеновская оптика с большой угловой апертурой. Успехи физических наук, 1989, том 157, выпуск 3.

5. Патент США 5744813 (опубл. 28.04.98).

6. Е. Лапшин. Графика для IBM PC. M.: Солон, 1995.

7. Prospects of Gadolinium Neutron Capture Theraphy. В книге: Advances in Neutron Capture Theraphy. Editors: B. Larsson, J. Crawford, R. Weinrech. Elserier, 1997, part. 1, pp. 425-451.

8. Справочник по рентгенотехнике. Под ред. В.В. Клюева. M.: Машиностроение, Часть 2, 1980, с. 347.

Формула изобретения

1. Способ лучевого воздействия на злокачественное новообразование для поражения его клеток с использованием пучков рентгеновского излучения, включающий два этапа, на первом из которых получают изображение злокачественного новообразования в виде совокупности пространственных координат точек, к которым относят текущие результаты измерений, дифференцированных как принадлежащих злокачественному новообразованию, затем формируют программу облучения в виде совокупности доз рентгеновского излучения, которые должны быть подведены к различным частям злокачественного новообразования, представленным зафиксированными совокупностями координат точек, после чего переходят ко второму этапу, на котором осуществляют сформированную программу облучения, отличающийся тем, что на первом этапе осуществляют введение в организм пациента гадолинийсодержащего препарата в предварительно определенном для данного пациента количестве, достаточном для последующего обнаружения гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях, затем по истечении времени, предварительно определенного для данного пациента, достаточного для накопления гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях в количестве, при котором он может быть обнаружен, концентрируют рентгеновское излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, транспортируют возникающее в этой зоне вторичное излучение к одному или нескольким детекторам (6, 20), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, исключая при этом возможность попадания на входы указанных детекторов пучков рентгеновского излучения, прошедших через тело пациента, сканируют часть тела пациента, содержащую злокачественное новообразование, осуществляя взаимное перемещение зоны концентрации излучения и тела пациента, осуществляют прием вторичного излучения, возбужденного в облучаемой зоне, проводя сканирование в пределах зоны концентрации излучения в ее текущем положении полем зрения одного или нескольких детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или одновременную регистрацию одним или несколькими такими детекторами вторичного излучения из всей зоны концентрации излучения в ее текущем положении, в моменты появления сигнала на выходе какого-либо из указанных детекторов фиксируют параметры, характеризующие положение в пространстве облучаемой зоны и поля зрения каждого из детекторов, на выходе которых обнаружен сигнал, и каждую из областей, являющихся общими для зоны концентрации излучения и полей зрения детекторов, на выходе которых обнаружен сигнал, фиксируют как содержащую клетки злокачественного новообразования, а на втором этапе сканируют область пространства в теле пациента, занимаемую злокачественным новообразованием, осуществляя при этом концентрацию рентгеновского излучения с помощью тех же самых средств, что и на первом этапе, таким образом, чтобы занимаемые зоной концентрации (16) положения соответствовали частям злокачественного новообразования, представленным совокупностями координат точек, зафиксированными на первом этапе, и осуществляют сформированную на первом этапе программу облучения, увеличивая интенсивность рентгеновского излучения по сравнению с первым этапом и регулируя продолжительность облучения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одного или нескольких коллиматоров (13, 18), используя соответствующее количество разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1, 17), и транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, также осуществляют с помощью одного или нескольких коллиматоров (15, 19), при этом все коллиматоры ориентируют так, чтобы оси их центральных каналов пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз (21), преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз (22, 23), фокусирующих вторичное излучение на этих детекторах (6, 20) или формирующих квазипараллельное излучение, при этом все рентгеновские полулинзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз (21), преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских линз (3), фокусирующих вторичное излучение на этих детекторах (6), при этом все рентгеновские полулинзы и линзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью нескольких рентгеновских полулинз (21), преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одного или нескольких коллиматоров (19, 15), при этом рентгеновские полулинзы и коллиматоры ориентируют так, чтобы оптические оси всех рентгеновских полулинз и центральных каналов всех коллиматоров пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (4), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) и соответствующее количество рентгеновских линз (3), фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам (6), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью рентгеновских линз (3), фокусирующих вторичное излучение на этих детекторах и имеющих второй фокус в указанной точке.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) и соответствующее количество рентгеновских линз (2), фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам (6, 20), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью коллиматоров (15, 19), ориентируемых таким образом, чтобы оптические оси их центральных каналов пересекались в указанной точке.

8. Способ определения местоположения злокачественного новообразования с использованием пучков рентгеновского излучения, в котором получают изображение злокачественного новообразования в виде совокупности пространственных координат точек, к которым относят текущие результаты измерений, отличающийся тем, что для получения указанной информации осуществляют введение в организм пациента гадолинийсодержащего препарата в предварительно определенном для данного пациента количестве, достаточном для последующего обнаружения гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях, затем по истечении времени, предварительно определенного для данного пациента, достаточного для накопления гадолиния в пораженных злокачественным новообразованием тканях в количестве, при котором он может быть обнаружен, концентрируют рентгеновское излучение с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, транспортируют возникающее в этой зоне вторичное излучение к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, исключая при этом возможность попадания на входы указанных детекторов пучков рентгеновского излучения, прошедших через тело пациента, сканируют часть тела пациента, содержащую злокачественное новообразование, осуществляя взаимное перемещение зоны концентрации излучения и тела пациента, осуществляют прием вторичного излучения, возбужденного в облучаемой зоне, проводя сканирование в пределах зоны концентрации излучения в ее текущем положении полем зрения одного или нескольких детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или одновременную регистрацию одним или несколькими такими детекторами вторичного излучения из всей зоны концентрации излучения в ее текущем положении, в моменты появления сигнала на выходе какого-либо из указанных детекторов фиксируют параметры, характеризующие положение в пространстве облучаемой зоны и поля зрения каждого из детекторов, на выходе которых обнаружен сигнал, и каждую из областей, являющихся общими для зоны концентрации излучения и полей зрения детекторов, на выходе которых обнаружен сигнал, фиксируют как содержащую клетки злокачественного новообразования.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента (5), содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одного или нескольких коллиматоров (13, 18), используя соответствующее количество разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1, 17), и транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, также осуществляют с помощью одного или нескольких коллиматоров (15, 19), при этом все коллиматоры ориентируют так, чтобы оси их центральных каналов пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз (21), преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз (22), фокусирующих вторичное излучение на этих детекторах (6, 20) или формирующих квазипараллельное излучение, при этом все рентгеновские полулинзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента (5), содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью одной или нескольких рентгеновских полулинз (21), преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам (6), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одной или нескольких рентгеновских линз (22), фокусирующих вторичное излучение на этих детекторах, при этом все рентгеновские полулинзы и линзы ориентируют так, чтобы их оптические оси пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют с помощью нескольких рентгеновских полулинз (21), преобразующих расходящееся излучение соответствующего количества разнесенных в пространстве источников (1) в квазипараллельное, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам (6, 20), чувствительным к _α-излучению атомов гадолиния, - с помощью одного или нескольких коллиматоров (15, 19), при этом рентгеновские полулинзы и коллиматоры ориентируют так, чтобы оптические оси всех рентгеновских полулинз и центральных каналов всех коллиматоров пересекались в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) и соответствующее количество рентгеновских линз (2), фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке (4), к которой относят текущие результаты измерений, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам (6), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью рентгеновских линз (3), фокусирующих вторичное излучение на этих детекторах и имеющих второй фокус в указанной точке.

14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента, содержащей злокачественное новообразование, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников (1) и соответствующее количество рентгеновских линз (2), фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам (6, 20), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью коллиматоров (15, 19), ориентируемых таким образом, чтобы оптические оси их центральных каналов пересекались в указанной точке.

15. Способ обнаружения гадолиния в тканях и органах человеческого тела с использованием рентгеновского излучения, отличающийся тем, что осуществляют концентрацию рентгеновского излучения с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, в зоне тела пациента, в которой расположены ткани и органы, предположительно содержащие гадолиний, транспортируют возникающее в этой зоне вторичное излучение к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, исключая при этом возможность попадания на входы указанных детекторов пучков рентгеновского излучения, прошедших через тело пациента, осуществляют прием вторичного излучения, возбужденного в облучаемой зоне, проводя сканирование в пределах зоны концентрации излучения в ее текущем положении полем зрения одного или нескольких детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, или одновременную регистрацию одним или несколькими такими детекторами вторичного излучения из всей зоны концентрации излучения в ее текущем положении и в моменты появления сигнала на выходе какого-либо из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, фиксируют параметры, характеризующие положение в пространстве облучаемой зоны и поля зрения каждого из детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал, и каждую из областей, являющихся общими для зоны концентрации излучения и полей зрения детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на выходе которых обнаружен сигнал, фиксируют как содержащую гадолиний.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что концентрацию рентгеновского излучения в зоне тела пациента, в которой расположены ткани и органы, предположительно содержащие гадолиний, осуществляют, используя один или несколько разнесенных в пространстве рентгеновских источников и соответствующее количество рентгеновских линз, фокусирующих расходящееся рентгеновское излучение каждого из источников в точке, к которой относят текущие результаты измерений, а транспортирование возникающего вторичного излучения к одному или нескольким детекторам, чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, осуществляют с помощью рентгеновских линз, фокусирующих это излучение на детекторах, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, и имеющих второй фокус в указанной точке.

17. Устройство для определения наличия гадолиния в тканях и органах человеческого тела и уточнения местоположения злокачественного новообразования с использованием пучков рентгеновского излучения, содержащее рентгенооптическую систему (8), средство (10) для взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы, средство (12) для обработки и отображения информации, при этом рентгенооптическая система (8) включает один или несколько рентгеновских источников (1) со средствами (2) концентрации их излучения и один или несколько детекторов (6), выходы которых подключены к средству (12) для обработки и отображения информации, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы (8) рентгеновские источники (1) выполнены с возможностью формирования излучения с энергией, соответствующей К-краю поглощения атомов гадолиния, а средства (2) для концентрации излучения этих источников выполнены и установлены с возможностью концентрации излучения всех источников в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента (5), содержащей злокачественное новообразование, рентгенооптическая система (8) содержит также одно или несколько средств (3) для транспортирования вторичного излучения, возникающего в зоне концентрации, к установленным у выходов этих средств детекторам (6), которые выполнены чувствительными к K_α-излучению атомов гадолиния, при этом детекторы и средства транспортирования к ним вторичного излучения расположены таким образом, что они не находятся на продолжении оптической оси каждого из средств концентрации излучения рентгеновских источников, со средством (10) взаимного позиционирования тела пациента и рентгенооптической системы, используемым для сканирования зоной концентрации излучения рентгеновских источников части тела пациента (5), содержащей злокачественное новообразование, связаны датчики (11) для определения координат точки, к которой относят текущие результаты измерений, расположенной внутри части тела пациента (5), содержащей злокачественное новообразование, подключенные своими выходами к средству (12) для обработки и отображения информации.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что для осуществления поражающего воздействия на клетки злокачественного новообразования входящие в состав рентгенооптической системы (8) рентгеновские источники (1) выполнены с возможностью изменения интенсивности их излучения, а рентгенооптическая система (8) содержит средство (9) для совместного управления интенсивностью излучения рентгеновских источников (1).

19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства для отключения или экранирования детекторов, чувствительных к K_α-излучению атомов гадолиния, на время работы источников рентгеновского излучения с увеличенной интенсивностью.

20. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что каждое из средств для концентрации их излучения рентгеновских источников (1) в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, и средств для транспортирования возникающего в ней вторичного излучения к детекторам (6, 20), чувствительным к K_α-излучению атомов гадолиния, выполнено в виде коллиматора (13, 15, 18, 19) с каналами, ориентированными в зону концентрации излучения рентгеновских источников, при этом оптические оси центральных каналов всех коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, а коллиматоры (13) имеют каналы, сфокусированные на этих источниках, между выходом каждого рентгеновского источника и входом соответствующего коллиматора расположен экран (14) с отверстием.

22. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (17) являются протяженными и коллиматоры (18) имеют каналы, расширяющиеся в сторону рентгеновских источников.

23. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы (21), преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской полулинзы (22), фокусирующей вторичное излучение на этом детекторе (6), при этом оптические оси всех рентгеновских полулинз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

24. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы (21), преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору (20), чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской полулинзы (23), формирующей квазипараллельное излучение и имеющей фокус в зоне (16) концентрации рентгеновского излучения, при этом оптические оси всех рентгеновских полулинз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

25. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы (21), преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской линзы (3), фокусирующей вторичное излучение на этом детекторе (6) и имеющей второй фокус в зоне концентрации рентгеновского излучения, оптические оси всех рентгеновских полулинз и линз пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

26. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы (21), преобразующей расходящееся излучение соответствующего источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора (19) с каналами, расходящимися в сторону соответствующего детектора (20), оптические оси всех рентгеновских линз и полулинз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

27. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской полулинзы (21), преобразующей расходящееся излучение соответствующего рентгеновского источника в квазипараллельное, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора (15) с каналами, сходящимися в сторону соответствующего детектора (6), оптические оси всех рентгеновских полулинз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

28. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской линзы (2), фокусирующей расходящееся излучение рентгеновского источника, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде рентгеновской линзы (3), фокусирующей это излучение на соответствующем детекторе (6), оптические оси всех рентгеновских линз пересекаются в точке (4), к которой относят текущие результаты измерений.

29. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне, включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской линзы (2), фокусирующей расходящееся излучение рентгеновского источника, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора (15) с каналами, сходящимися в сторону соответствующего детектора (6), оптические оси всех рентгеновских линз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

30. Устройство по любому из пп. 17-19, отличающееся тем, что входящие в состав рентгенооптической системы рентгеновские источники (1) являются квазиточечными, каждое из средств для концентрации рентгеновского излучения в зоне (16), включающей точку, к которой относят текущие результаты измерений, выполнено в виде рентгеновской линзы (2), фокусирующей расходящееся излучение рентгеновского источника, а каждое из средств для транспортирования возникающего вторичного излучения к детектору, чувствительному к K_α-излучению атомов гадолиния, - в виде коллиматора (19) с каналами, расходящимися в сторону соответствующего детектора (20), оптические оси всех рентгеновских линз и центральных каналов коллиматоров пересекаются в точке, к которой относят текущие результаты измерений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11