Устройство для моделирования суммарных дозных распределений при многопольной лучевой терапии Советский патент 1974 года по МПК A61B6/00 

1

Изобретение относится к медицинской технике, используемой в радиологии, а именно к устройствам для моделирования суммарных ДОЗНЫХ распределений при дистанционной лучевой терапии.

Одной из основных проблем, наиболее трудно разрешаемых при дистанционной лучевой терапии, является получение суммарного дозного распределения поля. Суммарное дозное распределение в плоскости расположения патологического очага служит для оценки равномерности распределения энергии ионизирующего излучения в пределах этого очага, для определения стецени поражения жизненно важных органов и тканей, окружающих патологический очаг. Иными словами, по суммарному дозному распределению в плоскости условного поперечного среза на уровне патологического очага производится выбор методики дистанционной лучевой терапии и оценивается ее оптимальность. Желательно дать возможность врачу-радиологу получить несколько суммарных ДОЗНЫХ распределений для того, чтобы он мог выбрать из них оптимальное.

Известны устройства для получения суммарного дозного распределения, содержащие механический узел считывания со скенирующим устройством, усилительные устройства, суммирующее устройство, печатающее устрой2

ство и датчик положения. В этих устройствах осуществлено моделирование дозных распре делений от одиночных полей с помощью на бора плат электрических сопротивлений. Суммирование дозных распределений производится путем считывания потенциалов с разных участков сопротивления при скеиировании зондов, расположенных на механическом узле считывания. Дискретность выполнения моделей дозных распределений составляет 10%. Между моделями изодозных кривых электрический потенциал отсутствует; в связи с этим при скенировании зондом в этой промежуточной области погрешность в оценке суммарного

дозного распределения может составить от 20 до 50% - в зависимости от числа полей облучения (от 2 до 6 полей).

Однако эти устройства отличаются высокой погрешностью в разработке программы облучения больного при дистанционной лучевой терапии и отсутствиелг возможности учета гетерогенности облучаемой среды и различных условий формирования рабочего нучка ионизирующего излучения, что делает эти устройства малоэффективными.

Предлагаемое устройство повышает точность разработки программ облучения больного при дистанционной многопольной лучевой терапии, позволяет учитывать гетерогенность облучаемой среды и влияние формирую д11х устройств на суммарное дозное распределение, а также обеспечивает получение информации о суммарном дозном раснределении в относительных или абсолютных единицах.

Достигается это тем, что на механическом узле считывания установлены источники кваитового излучения и детекторы, которыми размещены фильтры, моделирующие изменение дозного распределения в облучаемом объекте.

Между источниками квантового излучен1 я и детекторами могут быть размещены дополнительные фильтры, моделирующие гетерогенность и условия формирования рабочего пучка ионизирующего излучения, а между суммирующим и печатающим устройствами может быть включено усилительное устройство с переменным коэффициентом усиления.

Благодаря этому возможно нолучение суммарного дозиого раснределения при статических методах дистанционной лучевой терапии с высокой степенью точности (до ±10%).

На чертеже изображена электромеханическая схема предлагаемого устройства для моделирования суммарных дозных распределений при дистанционной многопольной лучевой терапии.

Предлагаемое устройство содержит механический узел считывания со скенирующим устройством 1, имеющий указатель положения 2. Источники квантового излучения 3-7 и детекторы 8-12 расположены на механическом узле считывания и связаны между собой кинематическими цепями 13-17. Между источниками квантового излучения и детекторами размещены фильтры 18-22.

На столе 23 размещается чертеж 24 условного поперечного среза.

К детекторам подключены силительные устройства 25-29, к носледним подключены множительные устройства 30-34, с которыми связано суммирующее устройство 35.

Усилительное устройство 36 с неремеииым коэффициентом усиления присоединено к суммирующему устройству 35 н к печатающему устройству 37, которое позволяет получать цифровую информацию в виде щирокой печати.

Датчик положения 38 связывает механический узел считывания и печатающее устройство.

Устройство для моделирования суммарных дозных распределений при дистанционной лучевой терапии работает следующим образом.

Источники квантового излучения 3-7 и детекторы 8-12 расположены на одной вертикальной оси с указателем положения 2. Взаимное расположение указателя 2 и чертежа 24 условного поперечного среза, размещенного на столе 23, позволяет судить, в какой точке условного поперечного среза производится измерение суммарной дозы в данный момент времени.

В соответствии с naMCiGHHoii программой многопольного облучения между источниками квантового излучения 3-7 и детекторами 8- 12 размещаются фильтры 18-22, моделирующие изменение дозного раснределения в облучаемом объекте в соответствии с заданйьпш направлениями облучения. Кинематические цепи 13-17 позволяют поворачивать источники квантового излучения и детекторы на необходимый угол, что дает возможность моделировать наклонное надение рабочего пучка ионизирующего излучения на облучаемую поверхность.

Электрические сигналы, пропорциональные

15 дозе с каждого направления облучения, поступают с детекторов 8-12 на усилительные устройства 25-29, откуда, усиленные, поступают на множительные устройства 30-34. Множительные устройства позволяют моделировать

20 неравномерное облучение нри статических методах дистанциопиой терапии. Сигналы с множительных устройств поступают на суммирующее устройство 35. Суммарный сигнал поступает на усилительное устройство 36 с переменным коэффициентом усиления, которое дает возможность получать информацию о суммарном дозном распределении в относительных или абсолютных единицах, в зависимости от необходимости. Сигнал с усилитель0 ного устройства 36 поступает на печатающее устройство 37, синхронизированное с механическим узлом считывания через датчик положения 38. Механический узел считывания со скени5 рующим устройством 1 носледовательно обходит все точки чертежа 24 условного поперечного среза и считывает информацию о суммарном дозном распределении. В результате моделирования врач получает цифровую информацию, позволяющую судить о суммарном дозном распределении при заданной программе многопольного облучения.

Максимальное количество полей, моделируемых предлагаемым устройством, зависит

5 от числа используемых пар «источник квантового излучения - детектор.

Предмет изобретения

1. Устройство для моделирования суммарных дозных распределений при многопольной лучевой терапии, содержащее механический узел с расположенными на нем источниками излучения и детекторами, электромеханическое скенирующее устройство, усилители, сумматор, датчик положения и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности программ облучения при дистанционной многопольной лучевой терапии, в механическом узле установлены на одной оси поворотные диски по числу полей облучения, выполненные из материала мало поглощающего излучение, например плексигласа, на которых закреплены постоянные фильтры, выполненные в соответствии с модулируемыми изодозными кривыми, например в

виде диагона 1ьных пластин из дюралюминия переменной толщины, а каждый из дисков расположен между одним из источников и одним из детекторов излучения.

2.Устройство по н. 1, отличающееся тем, что, с целью моделирования и учета гетерогенности облучаемой среды, на поворотных дисках в местах закрепления постоянных фильтров расположены фиксаторы крепления сменных фильтров, выполненных, например, в виде дюралюминиевых пластин постоянной толщины.

3.Устройство но п. 1, отличающееся тем, что, с целью моделирования и учета наклонного падения рабочего нучка излучения на облучаемую область, источники излучения и детекторы излучения выполнены подвижными в одной плоскости и связаны между собой кинематическим механизмом, позволяющим поворачивать их в этой плоскости синхронно и на любой фиксированный угол.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью моделирования неравномерности облучения с различных направленпй и получения определенного масщтаба суммарного дозного распределения, на входах и выходе сумматора установлены усилители с неременным коэффициентом усиления.