Устройство для дистанционной нейтронной терапии Советский патент 1992 года по МПК A61N5/10 

Устройство относится к медицине, в частности к дистанционной лучевой терапии, и может быть использовано также в ядерной технике для проведения работе применением нейтронных пучков.

Известно устройство для лечения злокачественных новообразований, содержащее источник нейтронов, систему формирования нейтронного пучка с коллиматором переменного сечения. В качестве источника нейтронов известного устройства используется циклотрон У-120, в спектре которого содержание нейтронов с энергией 0,1-1,0 МэВ, обладающих высокой относительной биологической эффективностью (ОБЭ), порядка 4 - 10%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для лечения злокачественных новообразований, содержащее ядерный реактор в качестве источника нейтронов и систему формирования нейтронного пучка, снабженную фильтром из боросодержащего материала и коллиматором переменного сечения.

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

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

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

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

О 4 О1

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

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

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

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

На фиг.З представлен общий вид устройства; на фиг.4 - сечение А - А по фил ьтру.

Устройство содержит активную зону быстрого реактора 1. На нейтронном канале, проходящем через биологическую защиту 2, установлен шибер 3. Вплотную к срезу выходного канала установлен резервуар 4, заполненный парафином в смеси в карбидом бора и имеющий ступенчатое отверстие 5, центр которого совмещен с осью нейтронного пучка 6. В отверстие 5 вставлен коллиматор 7, состоящий из смеси свинца и парафина с карбидом бора. Отверстие коллиматора 7 перекрывает фильтр 8 из борированного полиэтилена, снабженный фильтрами 9 из титана.

В помещении 10 для проведения дистанционной нейтронной терапии установлен коллиматор 11, выполненный из свинца и борированного полиэтилена, имеющий отверстие постоянного сечения максимального размера, необходимого для облучения. Коллиматор 12 с переменным регулируемым отверстием обеспечивает получение доз полей различной формы. Больного размещают в кресле 13. Устройство снабжено системой световой наводки 14.

Устройство работает следующим образом. Больного, прошедшего предлучевую

подготовку в плане проведения дистанционной нейтронной терапии, размещают в кресле 13 в помещении 10 таким образом, чтобы центр опухоли был совмещен с осью

нейтронного пучка 6, для чего используют систему световой наводки 14. Сечение коллиматора 12 предварительно устанавливают в соответствии с размерами опухоли. Управление шибером 3 производят из пультовой, открывая его для экспозиции. После облучения обратным вращением шибера 3 перекрывают нейтронный пучок. Сеанс лечения закончен.

Для установки эффективности предлагаемого изобретения были проведены экспериментальные исследования на лабораторных животных. Использовали нелинейных крыс-самцов массой 180 - 200 г с имплантируемой подкожно опухолью - саркомой М-1. Объем опухоли на момент облучения составлял 1,0 - 1,5 см. Кожу бедра над опухолью депилировали. Степень выраженности острых лучевых повреждений оценивали по десятибалльной шкале (от

пороговой эритемы до обширной язвы) с учетом сроков проявления реакции (от первых до 40-х суток) и представляли количественно в баллах (М). Противоопухолевую эффективность нейтронного облучения оценивали по изменению объема опухолей после воздействия в течение 40 суток.

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

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

облучения,где

1 - 6 Гр нейтронного облучения без фильтра; S - 1 - 40 площадь под кривой 33,6 ± 5,5 относительных единиц;

2-25 Гр гамма-облучения. S-2-40

12,2, ±1,9;

3 -6 Гр нейтронного облучения с фильтром, снабженным фильтрами из титана, S -3-40 11,4 ±2,0.

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

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

1- 6 Гр нейтронного облучения без фильтра, уравнение зависимости Y 0,26 X,

2- 6 Гр нейтронного облучения с фильтром, ,25X,

3- 30 Гр гамма облучения Y 0,24 X, ОБЭ опухоли - 5,2

Таким образом, боросодержащий фильтр с фильтрами из титана практически

0

5

не снижает противоопухолевой эффективности облучения нейтронами по сравнению с воздействием без фильтра.

Формула изобретения Устройство для дистанционной нейтронной терапии, содержащее ядерный реактор и систему формирования нейтронного пучка с фильтром из боросо- держащего материала и коллиматором переменного сечения, отличающееся тем, что, с целью расширения терапевтического интервала при лечении глубоко распо- ложенных опухолей, система формирования пучка снабжена дополнительными фильтрами из титана.

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

0,00010,001

Ју т

ri X

0,01

0,1

1,0 МэЗ

0,00010,0010,01

Фиг. 2

о,:

1,0 }4эЕ

J г 1

ФигЛ