Установка для радиационной обработки крови наносекундным рентгеновским излучением

Авторы патента:

A61N5/10 - рентгенотерапия; гамма-лучевая терапия; терапия облучением элементарными частицами (A61N 5/01 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2479329:

Учреждение Российской академии наук Институт электрофизики Уральского отделения РАН (ИЭФ УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к рентгенотехнике, а именно к способам облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов, ионизирующим излучением. Установка для радиационной обработки крови рентгеновским изучением содержит камеру облучения с биологической защитой для размещения крови, генератор рентгеновского излучения, детектор рентгеновского излучения и пульт управления для установки требуемой для облучения поглощенной дозы. Генератор рентгеновского излучения выполнен в виде наносекундного частотного ускорителя электронов с полупроводниковым прерывателем тока и вакуумным диодом с металлокерамическим катодом, а детектор рентгеновского излучения выполнен с возможностью измерения поглощенной дозы импульсного рентгеновского излучения. Применение изобретения позволит повысить скорость набора дозы в сочетании с относительно невысокой энергией квантов.

Изобретение относится к области медицины и рентгенотехники, а именно к способам облучения биологических объектов, в частности крови и ее компонентов, ионизирующим излучением.

Сущность изобретения заключается в том, что биологические объекты, в частности кровь и ее компоненты, облучаются импульсным рентгеновским излучением, генерируемым наносекундным частотным ускорителем электронов с полупроводниковым прерывателем тока и вакуумным диодом с металлокерамическим катодом.

Облучение крови применяется в случаях, когда необходимо произвести переливание крови для того, чтобы удалить из переливаемого материала любые возможные чужеродные клетки.

Реципиенты интенсивной химиотерапии, иммуносупрессивной терапии и, особенно, аллогенных трансплантаций гемопоэтических стволовых клеток в течение нескольких месяцев страдают от жесточайшего клеточного иммунодефицита, в значительной степени обусловливающего их жизненный прогноз.

Одной из серьезных опасностей для этой группы больных является развитие посттранфузионной реакции "трансплантат-против-хозяина". Это стопроцентно летальное осложнение является результатом агрессии жизнеспособных лимфоцитов, контаминирующих тромбоцитную взвесь, эритроцитную массу и гранулоцитарную взвесь, против органов и тканей реципиента. Единственным методом борьбы с данным осложнением является облучение препаратов крови. Помимо реципиентов трансплантации гемопоэтических стволовых клеток, облучение препаратов крови необходимо также для детей, получающих иммуносупрессивную терапию, а также трансфузии от родителей и других родственников. В развитых странах облучение клеточных препаратов крови является обязательным вообще перед любой трансфузией у детей.

Отраслевой классификатор "Консервированная кровь человека и ее компоненты", утвержденный приказом Минздрава России 31 января 2002 г. (№25), предусматривает изготовление 18 трансфузионных сред, подвергаемых облучению с целью обеспложивания Т-лимфоцитов и профилактики развития болезни "трансплантат против хозяина" [4].

Известно изобретение [1]. Сущность изобретения заключается в том, что биологические объекты, в частности кровь и ее компоненты, облучаются импульсным рентгеновским излучением, при этом поглощенная в воздухе доза вблизи выходного окна облучателя составляет 1-5 Гр за импульс. Необходимая для подавления лимфоидных клеток доза (12-20 Гр) достигается в пятне диаметром 12 см на расстоянии 5 см от окна за 16 мин при работе облучателя с частотой 0,5 Гц. Способ реализуется с помощью малогабаритного импульсного ускорителя АРСА, разработанного во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики Министерства Российской Федерации по атомной энергии. Длительность импульса рентгеновского излучения на полувысоте 10 нс, средняя энергия в спектре 130 кэВ, доза в воздухе вблизи выходного окна 5 Гр. К недостаткам данного ускорителя можно отнести высокую энергию ускоренных электронов - 1 МэВ [2], что существенно усложняет создание биологической защиты, а также низкую частоту работы ускорителя.

Ближайшим аналогом изобретения (прототип) является установка RADGIL производства компании "GILARDONI S.p.A.", Италия [3], которая используется для облучения компонентов крови рентгеновскими лучами. Для облучения материала в дозе 30 Гр при фокусном расстоянии 30 см время облучения составляет приблизительно 30 минут, при фокусном расстоянии 40 см - около 45 минут, при мощности 5,5 кВт. Установка RADGIL не требует создания специальных защищенных помещений, т.к. содержит встроенную биологическую защиту - свинец 12 мм.

Основная проблема при создании подобных установок состоит в том, что используются рентгеновские трубки постоянного тока с накаливаемыми катодами, работающие в высоком вакууме. Эти трубки обладают относительно небольшим ресурсом и требуют замены после нескольких тысяч часов работы. При этом ремонт этих трубок невозможен, а стоимость составляет десятки тысяч евро. Кроме того, используемые высоковольтные источники питания рентгеновских трубок обладают большим весом и стоимостью.

Технической задачей, решаемой в данном изобретении, было создание рентгеновского облучателя, сочетающего относительно невысокую энергию квантов, высокую скорость набора дозы, невысокую цену и хорошую ремонтопригодность.

В настоящее время разработаны наносекундные импульсно-периодические ускорители электронов [5] и генераторы рентгеновского излучения с полупроводниковым прерывателем тока [6], которые имеют существенно меньшие габариты и стоимость (примерно в два раза), чем ускорители и генераторы постоянного тока. Кроме того, в вакуумных диодах и рентгеновских трубках этих установок можно использовать ненакаливаемые катоды большого размера, в том числе металлокерамические [7]. С одной стороны, это позволяет использовать относительно низкий вакуум и перейти к разборным откачиваемым конструкциям вакуумных диодов, что дает возможность восстанавливать ресурс катодов. С другой стороны, большой размер катода позволяет реализовать выгодные геометрии облучения пакетов с кровью, в том числе облучение с двух сторон, что поможет уменьшить неоднородность набора дозы и избежать вредного переоблучения других компонентов крови.

Решением поставленной задачи было то, что биологические объекты, в частности кровь и ее компоненты, облучаются импульсным рентгеновским излучением, генерируемым наносекундным частотным ускорителем электронов с полупроводниковым прерывателем тока и вакуумным диодом с металлокерамическим катодом большого размера.

Установка для радиационной обработки крови содержит генератор рентгеновского излучения, который выполнен в виде наносекундного частотного ускорителя электронов с полупроводниковым прерывателем тока и вакуумным диодом с металлокерамическим катодом, камеру облучения с биологической защитой для размещения крови, детектор рентгеновского излучения выполнен с возможностью измерения поглощенной дозы импульсного рентгеновского излучения и пульт управления для установки требуемой для облучения поглощенной дозы.

Чем созданное изобретение лучше прототипа...

Большой размер катода позволяет получать равномерное поле рентгеновского излучения, необходимое для однородного облучения стандартного пакета с кровью (размером около 150×150 мм²) без отдаления на фокусное расстояние 30-40 см, как в прототипе. Это существенно улучшает использование формируемого рентгеновского излучения, снижает энергозатраты и время облучения. Кроме того, вакуумный диод такого ускорителя работает при невысоком вакууме - не лучше 10^-2 Па, имеет разборное исполнение и может легко быть отремонтирован путем замены катода или другого комплектующего.

Установка работает следующим образом. В камеру облучения помещается пакет с кровью, на пульте управления устанавливается требуемая для облучения поглощенная доза и включается ускоритель. Происходит облучение пакета, при этом детектор измеряет величину получаемой дозы. Когда требуемая величина дозы достигается, ускоритель отключается.

Пример конкретного выполнения более подробно с указанием улучшенных характеристик…

Работа установки была проверена экспериментально, при этом в качестве ускорителя использовался ускоритель УРТ-0,2 [5], который в режиме генератора рентгеновского излучения, при длине катода 200 мм, создает на расстоянии 5 см дозу 70,5 мкГр за импульс. Это позволяет при работе на частоте 250 Гц набирать требуемую дозу 30 Гр за 28 минут при потребляемой энергии около 3 кВт. При возможной модернизации ускорителя с увеличением частоты работы до 500 Гц и ускоряющего напряжения до 250-300 кВ, время облучения не будет превышать 10 мин, при энергопотреблении не более, чем у прототипа. Для измерений поглощенной дозы был использован дозиметр типа ДКС-АТ1123.

Литература

1. Патент РФ 2097072.

2. Н.И.Терентьев // ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ УСКОРИТЕЛЯ АРСА ВБЛИЗИ ВЫХОДНОГО ОКНА / ВАНТ, серия: «физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру». 2010. В 3. С.101-103.

3. http://www.gilardoni.it.

4. http://www.ital-rentgen.ru.

5. С.Ю.Соковнин / Наносекундные ускорители электронов и радиационные технологии на их основе. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 225 с. ISBN 5-7691-1840-7.

6. Рукин С.Н. Генераторы мощных наносекундных импульсов с полупроводниковыми прерывателями тока // ПТЭ. 1999. №4. С.5-36.

7. Патент РФ №2191488, кл. 7 Н05Н 5/02, H01J 1/30.

Установка для радиационной обработки крови рентгеновским изучением, содержащая камеру облучения с биологической защитой для размещения крови, генератор рентгеновского излучения, выполненный с возможностью облучения крови, размещенной в камере облучения, детектор рентгеновского излучения, выполненный с возможностью измерения поглощенной дозы рентгеновского излучения, и пульт управления для установки требуемой для облучения поглощенной дозы, отличающаяся тем, что генератор рентгеновского излучения выполнен в виде наносекундного частотного ускорителя электронов с полупроводниковым прерывателем тока и вакуумным диодом с металлокерамическим катодом, а детектор рентгеновского излучения выполнен с возможностью измерения поглощенной дозы импульсного рентгеновского излучения.

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, лучевой терапии, химиотерапии и хирургии, и может быть использовано для лечения местно-распространенного рака желудка.

Способ внутриполостной терапии при лечении больных с метастазами рака во влагалище // 2478374

Изобретение относится к области медицины. .

Способ лечения рака прямой кишки // 2477641

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии и хирургии, и может быть использовано для лечения рака прямой кишки. .

Карборанилпорферины и их применение // 2477161

Изобретение относится к карборансодержащим порфиринам (порфириновым соединениям) формулы: R1, R2, R3 и R4, независимо, обозначают -NO2, -NH 2, галоген или заместитель, представленный следующей формулой ;при условии, что, по меньшей мере, один из R1 R2, R3 и R4 обозначает заместитель, изображенный формулой (2), и при условии, что, по меньшей мере, один из R1, R2, R 3 и R4 обозначает заместитель, представленный как NO2, NH2 или галоген.

Способ изготовления стента для радиационной терапии злокачественных опухолей желчного протока // 2473367

Изобретение относится к области ядерной медицинской техники и связано с разработкой способа изготовления полиэтиленовых и тефлоновых билиарных стентов, снабженных ралионуклидсодержащим сегментом и предназначенных для эндоскопической имплантации в желчный проток с целью осуществления радиационной терапии злокачественных опухолей.

Способ лечения рака молочной железы // 2471520

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для лечения рака молочной железы. .

Способ лечения местнораспространенного неоперабельного рака пищевода // 2468836

Изобретение относится к медицине, онкологии, и может быть использовано для лечения местнораспространенного неоперабельного рака пищевода. .

Способ адъювантной терапии местно-распространенного рака желудка // 2465843

Изобретение относится к медицине, онкологии, и может быть использовано для лечения больных раком желудка T3-4 N1-3M0. .

Способ лечения гемангиом сложной анатомической локализации // 2465026

Изобретение относится к медицине, а именно к детской хирургии, и может быть использовано для лечения гемангиом сложной анатомической локализации. .

Способ моделирования повреждающего действия ионизирующего излучения на твердые ткани зуба человека // 2462282

Изобретение относится к медицине, стоматологии, онкологии и радиологии, и может быть использовано для улучшения качества стоматологической помощи пациентам со злокачественными новообразованиями области головы и шеи после проведения лучевой терапии.

Способ лечения местнораспространенных злокачественных опухолей гортани и гортаноглотки // 2482895

Изобретение относится к медицине, онкологии и радиологии и может найти применение при комбинированном способе лечения злокачественных опухолей гортани и гортаноглотки

Способ лечения эндокринной офтальмопатии // 2483723

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии и эндокринологии, и может быть использовано для лечения эндокринной офтальмопатии

Способ лечения местнораспространенного немелкоклеточного рака легкого // 2489181

Изобретение относится к медицине, онкологии, пульмонологии, радиологии, лучевой терапии немелкоклеточного рака легкого

Способ лечения немелкоклеточного рака легкого // 2490037

Изобретение относится к медицине, точнее к онкологии и радиологии

Способ проведения облучения злокачественных опухолей поджелудочной железы пучком адронов // 2491107

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при выполнении лучевой терапии злокачественных опухолей поджелудочной железы пучками адронов

Электромагнитное обнаружение положения аппликатора для брахитерапии с высокой мощностью дозы // 2493891

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам позиционирования источников лечения. Устройство содержит аппликатор, вживляемый в целевую область, имеющий, по меньшей мере, один направляющий канал для радиоактивного источника или зерна, множество видимых на изображении опорных точек, содержащих множество электромагнитных датчиков, причем опорные точки прикреплены к пациенту смежно с целевой областью, электромагнитную систему слежения для определения положений электромагнитных датчиков и электромагнитных датчиков на опорных точках, и процессор для формирования плана сеанса брахитерапевтического лечения, основанного на комбинации относительного положения электромагнитных датчиков на аппликаторе и электромагнитных датчиков на опорных точках и изображения. Во втором варианте выполнения устройства оно также содержит генератор поля, при этом множество электромагнитных датчиков для подачи сигналов индикации положения реагируют на генератор поля, причем один из электромагнитных датчиков размещен на аппликаторе, а один - на цели. Устройство содержит также множество процессоров для определения положений источника и цели в ответ на сигналы от электромагнитных датчиков. Использование изобретения позволяет повысить точность планирования при снижении радиационной нагрузки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ лечения язвы роговицы // 2494735

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и может быть использовано для лечения язвы роговицы. Для этого проводят комплексное лечение, включающее прием внутрь лимфомиазота по 10 капель в 50-100 мл воды 3 раза в день в течение трех недель, траумеля сублингвально по 1 таблетке 3 раза в день в течение трех недель; инъекции под кожу два раза в неделю, всего 10 инъекций по 2,2 мл: мукоза композитум, солидаго композитум, коэнзима композитум; инъекции под кожу траумеля 2,2 мл через день, всего 10 инъекций; инсталляции в глаз в течение 10 дней по 2 капли 3 раза в день окулохеля, мидриацила и коллоидного серебра; масло облепиховое за веко 3 раза в день в течение 10 дней; мазь или желе солкосирила в конъюнктивальную полость до полной эпителизации, а также курс лучевой терапии с первого дня лечения по 50 сГр ежедневно, всего 5 сеансов. При грубых помутнениях роговицы, через три месяца после окончания курса лучевой терапии из 5 сеансов по 50 сГр, дополнительно проводят повторный курс лучевой терапии по 500 сГр ежедневно, всего 5 сеансов. Способ позволяет повысить или восстановить остроту зрения за счет эпителизации язвы при отсутствии побочных эффектов. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Многолепестковый коллиматор для протонной лучевой терапии // 2499621

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для дистанционной лучевой терапии. Коллиматор содержит корпус с основанием, крышкой и боковинами, в котором параллельно основанию на равной высоте расположены два блока из набора пластин, каждая из которых установлена с возможностью перемещения посредством индивидуального привода параллельно основанию и перпендикулярно оси симметрии коллиматора. Приводы выполнены индивидуальными для каждой из пластин и связаны с наиболее удаленными от геометрической оси коллиматора торцами пластин через индивидуальные винтовые передачи. Пластины имеют одинаковую толщину, П-образный профиль по ширине пластины и собраны в блоках. Нижние пластины блоков имеют двояковыпуклый П-образный профиль, а внутренние поверхности основания и крышки снабжены углублениями для размещения в них выступающих частей профиля соответствующих пластин. Каждый участвующий в формировании апертуры пучка торец пластины выполнен в виде чередующихся П-образных выступов и впадин, при этом выступы и впадины пластин одного блока совпадают, а выступы и впадины пластин другого блока расположены по отношению к ним в шахматном порядке. Использование изобретения позволяет повысить быстроту и точность формирования заданной апертуры пучка. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ лечения первично нерезектабельного рака легкого // 2506974

Изобретение относится к медицине, онкологии, лечению больных раком легкого, которым противопоказано оперативное лечение. Проводят введение химиопрепаратов (ХП), инкубированных с аутокровью, - аутогемохимиотерапию (АГХТ) и лучевую терапию (ЛТ). При этом до начала лечения у больного определяют в крови уровень пролактина и прогестерона, затем до начала АГХТ больной начинает прием бромокриптина 2,5 мг один раз в день во время еды и введение оксипрогестерона капроната 2 раза в неделю с интервалом в 3 суток по 1 мл внутримышечно. Затем проводят курс АГХТ, состоящий из 1-3 введений ХП на аутокрови, и в случае полной резорбции опухоли больного подвергают оперативному лечению в объеме пневмонэктомии, а в случае частичной резорбции через две недели после последнего введения ХП на аутокрови проводят ЛТ: вначале по 2 Гр 2 раза в день с интервалом 4-5 часов, начиная с 5 дней в неделю до достижения очаговой дозы 28 Гр. Затем 2 нед. перерыв, далее по 4 Гр ежедневно, 3 фракции облучения в неделю, всего 6 фракций, до СОД за весь курс ЛТ 52 Гр. На протяжении всего лечения больной продолжает прием бромокриптина и оксипрогестерона капроната под контролем уровней пролактина и прогестерона в крови: по сравнению с показателями до лечения уровень пролактина должен снижаться к концу лечения, а уровень прогестерона - увеличиваться. Способ обеспечивает улучшение результатов консервативного лечения больных данной группы: уменьшение размеров опухолевого очага и лимфоузлов, вплоть до полного регресса первичной опухоли в 30%, переход больных в резектабельное состояние, улучшение качества жизни больных. 2 пр., 1 табл.

Магазин для элементов цепи с источниками радиоактивного излучения и система, содержащая элемент цепи и магазин для элементов цепи с источниками радиоактивного излучения // 2509581

Изобретение относится к медицине. Магазин состоит из корпуса и первого приспособления для приема элементов цепи, установленного в корпусе с возможностью вращения и имеющего углубления или выемки для приема элементов цепи, а также из пружины растяжения для управления приспособлением для приема элементов цепи, зубчатого колеса, прочно соединенного с приспособлением для приема элементов цепи и установленного в корпусе с возможностью вращения, и из выталкивателя, включающего отверстие выталкивания для выталкивания источников радиоактивного излучения и рычаг выталкивания, установленный в корпусе с возможностью вращения; конструкция рычага выталкивания такова, что в первом положении он стыкуется с зубчатым колесом, а во втором положении он блокирует выталкивание. В указанной системе блокировка дальнейшего вращения приспособления для приема элементов цепи после выталкивания элемента цепи осуществляется посредством взаимодействия элемента цепи, следующего за вытолкнутым элементом цепи, и рычага выталкивания. Обеспечивается оптимальная защита пациента от радиоактивного излучения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 22 ил.