Центр протонной терапии на базе фазотрона ОИЯИ

1. ЦЕНТР ПРОТОННОЙ ТЕРАПИИ НА БАЗЕ ФАЗОТРОНА ОИЯИ   Г.В. Мицын

ЦЕНТР ПРОТОННОЙ ТЕРАПИИ
НА БАЗЕ ФАЗОТРОНА ОИЯИ
Г.В. Мицын

2.

2

3. Этапы развития: 1967 – начало исследований по протонной терапии; 1968 –1974 – облучение первых 84 пациентов; 1975 –1986 – модернизация ускорителя и

Этапы развития:
1967 – начало исследований по протонной терапии;
1968 –1974 – облучение первых 84 пациентов;
1975 –1986 – модернизация ускорителя и
строительство многокабинного Медико-технического
комплекса для адронной терапии;
1987-1996 – лечение 40 пациентов, в основном по
поводу рака шейки матки;
1999, декабрь – открытие в Дубне специализированного радиологического стационара;
2000-2015 – лечение более 1100 пациентов с различными новообразованиями, разработка технологии
объемной конформной протонной лучевой терапии.
3

4. Протонный ускоритель ОИЯИ – фазотрон, энергия частиц – 660 МэВ, ток пучка – 1 мкА.

4

5.

Медико-технический комплекс ЛЯП ОИЯИ для проведения адронной терапии.
5

6. Терапевтический протонный пучок формируется замед-лением выведенного пучка до энергии 150-220 МэВ с последующим его коллимированием и магни

Терапевтический протонный пучок формируется замедлением выведенного пучка до энергии 150-220 МэВ с
последующим его коллимированием и магнитным
анализом.
6

7.

Depth-Dose Distributions with the Wedge
Without Wedge
1 800
Coll.20
1 600
Coll.10
1 400
Coll.30
Dose rate
1 200
1 000
800
600
400
200
0
160
170
180
190
200
210
Depth of water, mm
Глубинно-дозные распределения протонного пучка
170 МэВ в области пика Брэгга с различными
коллиматорами на выходе замедлителя.
7

8.

Процедурная кабина № 1 для протонной терапии
различных новообразований.
8

9. Терапевтическое кресло может трансформироваться в деку для облучения пациентов в положении лежа.

9

10.

Расположение
оборудования в
первой процедурной кабине.
Для топометрии
пациентов в положении
сидя
создана установка для рентгеновской компьютерной томографии,
совмещенная с
терапевтическим
креслом.
10

11.

Система
плоскопараллельных
и
многопроволочных
ионизационных камер контролирует
дозу, отпускаемую
пациенту и горизонтальный и вертикальный профили пучка
11

12.

Имеется
также
система
контроля
пробега
протонного пучка, выполненная на основе четырех
полупроводниковых детекторов
1
3
2
12

13.

100
90
80
70
Relative Dose, %
Глубинно-дозные
распределения
протонного пучка с
различными
модификаторами пика
Брэгга.
60
50
40
30
Natural
Rid 11
Rid 12
20
Rid 13
Rid 14
10
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Depth of water, mm
13

14. Технология предлучевой подготовки и проведения конформной протонной лучевой терапии, реализованная в ЛЯП ОИЯИ

14

15. 1. Изготовление индивидуального иммобилизирующего облучаемую область устройства - маски из термопласти-ческой перфорированной пластмасс

1. Изготовление индивидуального иммобилизирующего
облучаемую область устройства - маски из термопластической перфорированной пластмассы.
2. Диагностические изобразительные исследования
(рентгеновская компьютерная томография, магнитнорезонансная томография, ангиография и др.).
3. Подготовка и перенос диагностических изображений в
компьютерную систему планирования облучения.
4. Трехмерное планирование облучения.
5. Изготовление индивидуальных средств облучения
больного (фигурные коллиматоры и компенсирующие
болюсы).
6. Верификация и реализация плана облучения.
15

16. Изготовление фиксирующей маски

16

17. Рентгеновские исследования проводятся на спиральном компьютерном томографе уже в фиксирующей маске. Измеряется до 250 срезов с шагом 1 мм. К

Рентгеновские исследования проводятся на спиральном
компьютерном томографе уже в фиксирующей маске.
Измеряется до 250 срезов с шагом 1 мм.
Как правило дополнительно проводятся ЯМР исследования с контрастом.
Полученный трехмерный массив топометрической
информации вводится в систему компьютерного
планирования облучения.
17

18. Компьютерное планирование облучения. Трехмерная конформная лучевая терапия невозможна без компьютерного моделирования облучения. В резу

Компьютерное планирование облучения.
Трехмерная конформная лучевая терапия невозможна
без компьютерного моделирования облучения. В результате сотрудничества с первым в мире госпитальным
центром протонной терапии в г.Лома-Линда, США, разработанная в этом центре трехмерная компьютерная система планирования протонного облучения “TPN” была
адаптирована к оборудованию и протонным пучкам МТК
ОИЯИ.
К настоящему времени в МТК в основном завершена
разработка варианта собственной программы планирования конформной протонной терапии, который уже
прошел дозиметрическую верификацию с использованием гетерогенного фантома Алдерсона и радиохромных
пленок, и в настоящее время проводится его клиническая апробация.
18

19.

Измерения с использованием радиохромных
пленок и гетерогенного
фантома
Алдерсона
позволяют протестировать
весь
процесс
подготовки и проведения облучения пациентов по методике трехмерной
конформной
протонной
лучевой
терапии
19

20.

Расчетное дозное распределение при облучении
«фантома Алдерсона» с трех направлений с
наложенным на него распределением, измеренным с
помощью радиохромной пленки.
20

21. На каждом аксиальном срезе врач-радиолог очерчивает мишень облучения - в данном случае внутримозговая опухоль (голубой цвет) и критические

структуры - ствол мозга, зрительные
нервы и др. В результате программа планирования
создает объемные образы очерченных структур.
21

22. С помощью функции “beam’s-eye-view” (вид со стороны пучка) и цифровых реконструированных рентгенограмм черепа для каждого направления облучени

С помощью функции “beam’s-eye-view” (вид со
стороны пучка) и цифровых реконструированных
рентгенограмм черепа для каждого направления
облучения определяется и очерчивается апертура
коллиматора сложной формы, повторяющая
профиль мишени в данной проекции.
22

23. Для придания конформности протонного пучка мишени по глубине проникновения рассчитывается замедлитель сложной формы - болюс.

23

24.

Последний этап подготовки к облучению – изготовление индивидуальных коллиматоров и болюсов в
мастерских МТК
24

25. Верификация плана протонного облучения: слева - расчет дозного распределения в сагиттальной плоскости; в центре - цифровая рентгенограмма

Верификация плана протонного облучения:
слева - расчет дозного распределения в сагиттальной плоскости;
в центре - цифровая рентгенограмма черепа с направления
облучения с проекцией мишени и апертуры коллиматора;
справа - рентгенограмма черепа, сделанная непосредственно
перед облучением с одновременной засветкой протонным пучком
низкой интенсивности. Положение пучка относительно костных
структур-ориентиров и его форма точно соответствуют плану
облучения.
25

26. Разработана и реализована система для верификации изготавливаемых болюсов, состоящая из двух оптических датчиков расстояния, двухкоорди

Разработана и реализована система для верификации
изготавливаемых болюсов, состоящая из двух оптических
датчиков
расстояния,
двухкоординатной
системы
перемещения
датчиков
относительно
неподвижно
закрепленного исследуемого болюса и компьютера со
специализированным
разработанным
программным
обеспечением
26

27. Для повышения конформности терапии разрабатывается методика послойного динамического облучения мишеней широким протонным пучком

27

28. Для реализации этой методики разработан и создан автоматизированный замедлитель переменной толщины в диапазоне от 25 мм до 112 мм воды

28

29.

Также разработан и изготовлен макет автоматизированного многолепесткового коллиматора протонного пучка на 4 пары пластин,
29

30.

http://mtk.jinr.ru