Устройство для формирования дозного распределения тяжелых заряженных частиц в веществе

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (»»)658517 (61) Дополнительное к авт свил-ву— (22) Заявлено 11.05.77 (21) 2489417/18-25 с при соеди не н нем за я вки,%— (23) Приоритет— (51) М. Кл.

6 01 Т 1/161 ооударотооииь1й комитет

СССР по долам иэобротоиий и открьиий (53) УДК 539.12.04. .08 (088.8)

) Опубликовано 25.04.79. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 26. Î6. И (72) Авторы изобретения

А. Г. Молоканов и О. В. Савченко

1 ц

») » i v -

-— (71) Заявитель

- (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОИИИРОВАНИЯ ДОЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ВЕЩЕСТВЕ

Изобретение относится к такому прикладному вопросу физики высоких энергий как лучевая терапия онкологических заболеваний пучками тяжелых заряженных частиц.

Известно, что форма доэного распределения тяжелых заряженных частиц зависит от энергетического распределения частиц.

На фиг. i сплошной линией изображены дозные рапределения от протонов, имеющих различные энергетические распределения.

Пунктирными лИниями показаны распределения пробегов протонов, характеризующие их спектр. Дозное распределение, изображенное на фиг. )a получается при замедлении протонов от энергии бб0 Мэв (кривая Брэгга). Если выделить из имеющегося спектра узкий интервал энергии, получится дозное распределение, изображен- 15 ное на фиг. lб. Если же сформировать спектр, изображенный на фиг. lв, то можно получить дозное распределение, удовлетворяющее задачам лучевой терапии (модифицирова иная кри ва я Брэгга) — приблизительно однородное распределение дозы в максиИ муме и резкий спад дозы за максимумом.

Известно устройство для получения однородного дозного распределения пучка тяже

2 лых заряженных частиц в вещество с применением гребенчатого фильтра (1):

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для формирования дозносо распределения тяжелых заряженных частиц в веществе, содержащее средство для Получения пучка с.дисперсионными свойствами, выполненное в виде ахроматической системы (2).

При этом моноэнергетический пучок тяжелых заряженных частиц проходит через фильтр с различной толщиной в разных точках, теряя при этом различную величину энергии и далее. смешиваясь, дает спектр тяжелых заряженных частиц, позволяющий получить необходимое распределение.

Недостаток такого устройства состоит в том, что, если имеется не монохроматнческий пучок частиц, а спектр с широким распределением, то нужно предваритетьио выделить из этого спектра частицы, лежащие в узком интервале -нергий, а затем пропускать- их через гребенчатый фильтр.

Прн этом используется малая часть частиц и значительно снижается мощность дозы

Кроме того, при использовании гребенчатого фильтра происходит заметное расщире < <Ег 1 7 ние пу<(ка из-:13 мпогокрят;(ого к;лоне!)ск()ГО Ра(СЕЯИИH И ПУЧОК ЗЕ! PBBÍЯ(т«Я BTOPH.1 И, Е)03 II И КЯ foil! И >I H (117 ((ЕЕ 1 (Рнblõ р(я кЦИ я х Б е>сIÖB«òBP Гр(бе(1 I;1 1 (! l 0 фильтра.

Цель!о l(306porp!! Iin является «() зд r!! >! е

ТЯ КОГО УСТРОЙ СТБЯ ДЛ1! (r!()P>r lf J)() B;!!1!(!! 3! !CJ)гетического р3«ïpc>L(«cíHH пе (Iке,.!! r;<

ЧЯСтИЦ, КОтОРОС 1!Р ИМССт УКЯЗЯ:(ПЫХ Il«rlr);татков и е!озволяет получить одпород!Ioo ряспределеиие дозы в некотором объеме, Ia!<(иМаЛЬНО ИСПОЛЬЗУЯ ИМЕЮЩЕЕСЯ ЭПЕРГЕтп (ССКОЕ IIQ распределение части!е B пучке, т. е. Обе Ijoчеиис необходимого распрсдсле!Гия дозы 13 веществе от немонохромятических частиц.

Согласно предлагаемому изобретенH î указанная цель достигается тем, «го в у«г1 1 рОЙство дополе!Ите!1(ИIО Бвс)ееп к017!Иметор, располо>кеш!ый в области мяк«1(мяльlr() i „и«персии яхромати !с«кой с!cfp.;-:I>! и И1к.дстяB— ляющей собой набор !(ляспп(> уc! аповлсиИЬ(Х ТЯКИ)! ОбряЗОМ, rl 0 f<:I>I<,>(ri>) ИЗ ц (Х и(р;— кръ(Вяет частично или по, !ИОстшо Бекo Oj:I>lй

ДИЯПЯЗОН |1МГ(УЛЕ»СОВ IЯСТ!!(r, 1) В СОВ<О!О>(IП(!! ти образуют ступеичатьш профи;и .

Устройство для (!)Ор «(и р (7Б (1 и >i sl ДОЗ(!О! О

РЯСПРЕДЕЛЕИИЛ ТЯЖЕЛЫХ ЗЯПЯИ<ЕИИЬ!Х »IЯСr1,"> 06 !»;r >r<; -,((, на фиг. 2а.

Устройство состоит из Tp, .. : оспогп(ых частей: магнит или c«ñòo !а маги!! îB., яц; !HB.iрующая част!(цы по импульсу 1; ы система элементов мяпштпой опп к«(свороти(>!Е МЯГиить(и квя, Ер>><пг);1(>!!brе лииз,>!

КО|М(!ЕИСИРУЮ(ЦЯЯ! J(HCI)P!)r П|<» коллиматор, фор((>(ру(он(;!1! спектр.

Уст >ойство „;,ей< твует с,|(сд><(ощи(>! Обпязом.

Если в систему вдоль оси " входит уз41 кий (по оси Х) пу -:ок (я«Те!и, им ющий шиðîêîå энергетическое ряспрсдслсш(е, то после прохождеиия 1 оп:.p»обретает дпспсрсп|ииые свойства, т. е.;-; яс!::1 ..p!l!r Ее!«тип. |:.7иы и Hoop!rt!i!BIT3 . .< (е!«Те!ЕЕЬ(В плос;).>

ГДЕ РаСПОЛОжЕП «ОЛЛИ:,Еатr>J), (7>11(ОЗИ(1|!(О

ЗЯВисит От Рс 1(мп" |Вся j . .С пе)(опее>(е

ПРОИСХОДИТ КОМП< Е|СЯЦ!(,;,Д П< IBJ>r ИИ > К||;,, 061>ЯЗОм> сис l емя Б || ло.",, (|е>лис Гr я яv c;;;:,»; тической.

1>ОЛЛЕ((>! Втор ||БЕД> >» r! JI> Г | Сог»0!> ну(о систему (|л(ястин, вl, утреепlие стс!!Hrr >«ЕPopbl)(обря:>у>|ОТ pPi rl!lp>1 r T!,! ji профиль, певек-.|ь .(за к>щий частшlио | (и полиостеяо апертур)у ог»(Г>(ьи|ь(х; чя«т«оп

П>J<ЛЬСИОГО РЯСПРСДЕЛCИHЯ 13«ТИI!. 1,0Л!i -1(.

В0 И Ш ИР>! ИЯ || 1 ЯСТ, >!> БЫОИ |ЭЯ (..ТСЯ >(СХОД >

1 р(60(31}И я 110<> .Е (,:| Б 1 >||- |>» v V. ф01>>";; ->1. "1! r тического распре,:.;,е.:!Bíèë «l паря;, pOB (>":!;1 лизирующей мягиитпой си«те>ме>1.

) )риицип -)360TB! Е;OJIJIIIМ:Ет()j!3 (IJIJIf()C!.р;1 руется с помо(ць,О фиГ..: О. Каждая t-я Iеле||тина коллимятора пч(>п)ске)ет иитервял мпульсов Р =- -- (. е Х

Г.((Р— «.1пуль«чя(1«цы, J ) -, I 1 I I f c . 11 ((я я . 1 и с I I (. р (и я, <е Х вЂ” — и|ирина пластины коллимятора.

J-;сли па входе колли 13Тор3 имеем распределение частиц 110 импульсам -$(p), я иа еч,! <0!, Hv>«I!n п(7«((ить распределение ) (фиг. 2Б), то коэффице(ецт пропускания кол,ll! l!1T(!j!()!l чя«тиц, лежащих Б интервале

j(I, Р- -|L! P ) r!0>l< Ilo БЬЕ IHC IHTb ПО фОР (1», 1 С

4; нр)р

Если рясиреде fe! HIP частиц в пучке по оси Y описывается фуllfКСНИС r<3жДОЙ i-й ПЛаетИНЫ h МОжИО ОПРЕ((,|1 И! > И.(>> СЛОБ И Я:

)»

$ -.)bÖ K r> j >g>><

j lj! IHÃ(1 -)ТЕ(ОЙ СпетЕМЬ! МОЖНО СфОРМИРОБЯтЬ энсргс(ическос распределение в лучке тяже;и>и< -:!!ðп>кепных частиц (протонов .(-мезопо(з, |.-Частиц и более тя>келых конов), Не06 ХО, !i! МО(. ДЛ я ПО.:Еу«ЕИИИ I>IOËII(r)HLLI! j)OB3!!

110|й кривой )>рэгга.

<3Lj!!1!0е cTJ)ОЙстБО !IОЗBoJ!ЯPт сфОРмиРО

Бать дозное распределение, удо! летворяюш,ее задачам лучевой терапии -- приблизитетш(о однородное в максимуме и имеющее кр )> ОЙ спад, что позволит p3BHÎ! IQpHo Обл)rШТЬ ОПУХОЛЕЬ МИНИМЯЛЬПО ПОРа>КЯЯ ЗДОРОi;r>iC -. ;r!Hi. ПРИ Это.(МаКСИМаЛЬНО ИСПОЛЬ37 ется имекпцесся широкое энергетическое ря<(.пре;Ее;!СH«c частиц.

ФО/7п!J, (и (3!J6pят а>>((ел

У«! 1)О!(Ство для (1)ор»!ИрОБяе(и»! дозиОГО

|7;|| пр>:Есл«ч!Ия тяжелых заряжеппых частиц

, Б«и „ств(-, содержащее средство для получеи|! я | "е кя с, |иси(.рсиои ие>! Ми сВОЙствя ми, Вы(; Б:ииое Б Г)((>Ее яхро IBTL(«pской системы, е>»- <е>(7>(ее(.Г)> 1(. >1, что> с 1(ел(.!о Обеспе>(ее((!ее

|!(|06;<О;п|мо(0 ряспрсделения дозы Е3 в(>И(есть(От ие,,((71(<эхрох!е!Ти>(с««их частиц, Б него до|Еол|п:.Тельно введен колллимятор, располо,.,:.i! I!ь и Б области „";«cèìàëü foé дисперсии

||Се« )И СИ«ТЕ>(>!Е>| fi H !)»ДГ1 ЕЕБ rl!! К) |ЦИИ

«060й rjя(701) ПЛЯСТИ f!, уСТБ! ИОВЛЕИ ИЫХ ТЯКИМ

«)Gji -. 0 >ц (то каждая !Гз иих перекрывает

: 3| ги (;io ii,ii> п(77!r!0> T(, некоторый д«апя -„;и и.|е|ульс()в чя«п!и, я в совокуппо«ти оо()я 1,:<7: ст, пснчатый профиль.

11«г(!!(Ii!

1. !><. !.я(вво!е, Вгit. ) J<;I(Jioj, 34, 1961, PHC. i 4,>. .). 1>ло ип С. И, и др. ((есдицие!Скяя ря-! j1.).;.:)>| «и, 1 5 ) ) J ()7() ((»>1

6585i7

0,з

0 У 10 IS Я t,а си

Толи4ина 0ещестйт

Фаа /

Фиг. 7

Редактор A. Абрамов

Заказ 2052/42 о б

1,0

Ъ г О.У

Ib

К а Ц1

Д

Сй gP

j 10 IS Ду 4 а/см

Составитель И. Авчиев

Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Тираж 696 Подписное

ЙНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыл ий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4