1
Изобретение относится к технике формирования ДОЗНОГО поля иучка тяжелых заряженных частиц, например протонов, и может быть использовано при лучевой терапии в медицине.
По возможностям создания дозных полей пучок протонов обладает существенным преимуществом перед пучками электромагнитного излучения и электронов ввиду-строго определенного пробега протонов и иалиЧия дозного максимума (пик Брэгга) в конце пробега.
Известны устройства для облучения объекта и формирования в нем равномерного дозного поля заданной глубины. Эти устройства содержат источник частиц и гребенчатый фильтр, который состоит из ряда параллельных вольфрамовых стержней, укрепленных в общей качающейся рамке. Расчет профиля такого стержня производят на ЭВМ путем варьирования формы профиля до совпадения рассчитанного дозного поля с заданным.
Однако такой расчет достаточно сложен, а при использовании известного устройства под каждый заданный вариант, дозного поля необходимо устанавливать специальные фильтры, так как изменение дозного поля требует новой криволинейной поверхности вольфрамовых стержней, изготовить которые возможно только в заводских условиях.
Цель изобретения - обеспечение возможности варьирования глубинной протяженности поля заданной формы без изменения формы стержней.
Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве рамка снабжена приводом для поворота вокруг оси, проходящей через рамку параллельно прямой, соединяющей центры стержней, и перпендикулярно к направлению распространения пучка.
На фиг. 1 приведен график построения профиля стержня гребенчатого фильтра, используемого в предлагаемом устройстве; на фиг. 2 - эквивалентные формы профиля; на фиг. 3 - вид гребенчатого фильтра со стороны пучка; на фиг. 4 - поперечный разрез фильтра на фиг. 3.
Кривая 1 на фиг. 1 изображает требуемое дозное распределение. При торможении первоначального пучка протонов в облучаемом объекте поглощенная доза D возрастает с глубиной X в соответствий с кривой 2 Брэгга, которая, за исключением короткой облаети резкого спада после пика Брэгга, обычно может быть описана зависимостью
(R-x) ,
где К - пробег протонов, с и р - постояпные 30 коэффициенты. Мож:но произвести простое
построение, которое для произвольной точки X определяется равенством
(l-p)KX/MX,
где а - отрезок, равный пшрине воздушного зазора 1между стерл ня МИ гребенчатого фильтра. Равенство определяет кривую 3, которую с достаточной для целей лучевой терапии точпостью можно заменить ломаной линией ABC. Фигура АВСЕ является одним из вариантов профиля стержня. Несколько других вариантов показаны на фи.г. 2 (направление пучка протонов показано стрелками). Эти профили эквивалентны профилю АВСЕ па фиг. 1 при соответствующих размерах 6 и d в перпендикулярном к пучку направлении.
Размеры I, и т вдоль пучка протонов должны быть изменены обратно пропорционально относительной линейной тормозной способности материала стержней.
Ряд профилей 4, 5, 6 стержня гребенчатого фильтра выбран в виде ступенчатого прямоугольника, что отвечает наибольшей простоте изготовления. Одним из частных случаев является ступенчатый треугольник 7, который приблизительно совпадает с криволинейным профилем на фиг. 1. Выбор материала для изготовления стержней фильтра также диктуется требованием простоты изготовления: вместо применяемого ранее вольфрама можно использовать, например, легко обрабатываемый дюралюминий.
Края стержней любой формы являются полупрозрачными для пучка протонов, так как нри прохождении значительных толщин в материале стержня траектории протонов искривляются и часть протонов выходит в воздушный промежуток. Вносимая этим обстоятельством неточность может быть исправлепа экспериментально путем подбора ширины воздушного зазора между стержнями фильтра.
Стержни 8 гребепчатого фильтра устапавливают в единой рамке 9, одинаково ориентирующей их по отношению к пучку. Рамку смещают на полшага гребенки, образованной стержнями, с помощью электромагнигов в направлении, указанном стрелкой. Таким образом, получают равномерное распределение дозы в поперечном сечении пучка. Рамка может поворачиваться па некоторый угол вокруг оси 10, нерпендикулярной к пучку (фиг. 3 и 4). При таком повороте все размеры профиля
стержня, направленные вдоль пучка, растягиваются обратно пропорционально косинусу угла поворота. Такое же растяжение испытывает и дозпое распределение по глубине, что соответствует изменению маснстаба по
горизонтальной оси на фиг. 1. При повороте необходимо подбирать также пробег протонов, изменяя энергию пучка на ускорителе, или просто путем подбора толщипы поглотителя на пути пучка. Осуществляемая таким
образом регулировка позволяет плавно изменять протяженпость области облучения без изменения характера дозного распределения.
Предмет изобретения
1. Устройство для облучения объ(;кта тя.желыми заряженными частицами и формирования в нем дозного поля, содержащее источник частиц и гребенчатый фильтр, набранный из
закрепленных в рамке параллельных стержней, профиль «оторых обеспечивает рассчитанное дозное распределение, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возмсжпости варьирования глубинной протяженности поля
без изменения формы стержней, рамка снабжена приводом для поворота вокруг оси, проходящей через рамку параллельно прямой, соединяющей центры стержней, и перпендикулярно к направлению распространения
пучка.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стержни, из которых набран фильтр, имеют прямоугольное сечение и ориентированы под углом к оси вращения.
R у
Pu2 
-1
s
Фиг. 2
.J
