Изоорётение относится к такому прикладному вопросу физики высоких энергий как лучевая терапия онкологических заболевании пучками тяжелых заряженных частиц.
Известно, что форма дозного распределения тяжелых заряженных частиц зависит от энергетического распределеняя частиц.
На фиг. 1 сплошной линией изображелы дозные рапределения от протонов, имеющих различные энергетические распределения.
Пунктирными линиями показаны распределений пробегов протонов, характеризующие их спектр. Дозное распределение, изображенное на фиг. а получается при замедлении протонов от энергии 660 Мэв (кривая Брэгга). Если выделить из имеющегося спектра узкий интервал энергии, получится дозное распределение, изображенное на фиг. 16. Если же сформировать спектр изображенный на фиг. 1в, то можно получить дозное распределение, удовлетворяющее задачам лучевой терапии (модифицированная кривая Брэгга) - приблизительно однородное распределение дозы в максимуме и резкий спад дозы за максимумом.
Известно устройство для получения одно родного дозного распределения пучка тяже
лых заряженных частиц а вещество с применением гребенчатого фильтра
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для формирования дозно о распределения тяжелых заряженных частиц в веществе, содержащее средство для Получения пучка с.днсперсиокными 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, с.мешнваясь, дает cneicrp тяжелых заряженных частиц, позволяющий получить необходимое распределение.
Недостаток такого устройства состоит в том, что, если имеется не монохроматический пучок частиц, а спектр с широкий расиределением, то нужно предварнте 1ьно выделить из этого спектра частицы, лежащие в узком интервале энергий, а затем пропускать- их через гребенчатый фильтр. Прн этом используется малая часть частиц н значительно снижается мощность дозы Кроме того, при использовании гребенчатого фильтра происходнт заметное расшнренне пучка из-за многократного KY OHOIU-KOго рассеяния и пучок загрязняется птппичными частицами, возника ои1ими при ялс)ных реакциях Б веществе г|:1ебеичат(Яо фильтра.
Цел1ло изобретения является созлап1 е такого устройства для ()орми) 3 iepгетического распределения пучка т я же,. .ч частиц, которое е имеет у азан1 Ь л -1едостатков и позволяет получить однородлюе )аспределениедоз з в не отором.объеме, максимально используя имек)1цееся энергетическое распределение частиц в пучке, т. е. обес)ечение необходимого распределения дозы в веществ.е от немонохромат ческих частиц.
Соглаено предлагаемому изобрете {ию указанная цель достигается те.м, что в устройство допол 1итель о введе коллиметор, располо ке п-1ый в области мак( д сперсии ахроматической с 1стсм 1 п 1)едст;и5ляющей собой набор 1ласт н, устаповле иых такил образом, что каждая из них перекрывает частично или полностью )
диапазон импульсов частиц, а в совокугп ости образуют ступеичать5Й про{Ьк; Ь.
Устройство для форМИрОВ;.
распределения тяжелых заряженных частиц в веществе схемат ческн изображено на фиг. 2а.
Устройство состоит из трех ос 1овнь х частей:
магнит или система магнгггов, анализирующая частицы но импульсу ;
система элементов магнитной оптики поворотные магниты и (свадрунольпые компенсирующая дисперсию;
коллиматор, формирующий .
Устройство действует еледу 01цим образом.
Если в систему вдоль оси Z входит узкий {по оси X) пучок частиц, имеюни й ни рокое энергетическое распределение, то i ocле прохождения 1 он приобретает дисперс опные свойства, т. е. траектории части,, обладающих различль: , рал. -:Чиы и координата X часгмцы в плоскос-ги, где распслол-сен колли;латор 3 од 1ОЗна1ио зависит от ее .льса Р. С помощьо 2 происходит компенсация днспе Жии, образом, система в целом является axpobiaткческой.
Коллиматор предстзвляст собой jsafiopную систему пластин,, внутренние стенки KDторых образуют регул;фуемый стуце1 чатьш профиль, перекрывающий частично или полностью апертуру ртд льных учгклков iii пульсного распределения частиц. Количес во и ширинн плястнн выбирается исходя из требования, предъявляемых i( фор-ле 3s;epreтического распределепня и параметров ana лизирующей системы.
Принцип работы ролли.чатора иллюстрируется с фнг. 2 б. Каждая i-я иластинй коллиматора пропускает иптервал импульсов ДР.,- АХ.
1Де Р - 1МПуЛЬС ,1,
) -- )сия, ЛХ-- ирипа пластииы коллиматора.. Нс.аи ia входе колли.матора 1меем , частиц го им ульсам |(р), а на 1ч,ходе ужпо получить раепределение р(Р) ((. 2 в), то коэф4тцие1 т г ропускания колл матором частиц, лежащих в интервале
(Pf; -i-/iPj) вычислить 0 форМуЛ+АР1
(P)dP
(«i + uPi
frp)ap
Е:сл распределение чаетиц в иучке по оси Y 0 тсь вается фу 1кцией Ф(у), то положение каж.дой i-й пласти 1ы h мол( определит пз условия:
ijWyfdy
54
Так:цм образом, с по.мощью ахро.матичесK0 i м.птг.ьтной системы можно сформировать э ергетическое раепределепце в пучке тяжелых частиц ( :1-мезоsiOB, (-частиц и более тяже;1ых ионов), необходимое для нолучения модифицироваино - кривой Брэгга.
устройство позволяет сформировать дозное распределение, удовлетворяющее задачам лучевой терапии - приблизителзно од 1ороднос в максимуме и имеющее крутой спад, что позволит равномерно облуч.ать опухо,ль, миии.чалыю поражая здоро 5 j e ткани. При этом .максимально используется имеющееся игирокое зперг-етическое расг1ределе ие части и
Формула изобретения
Устройство для формирования дозно1-о Г;Г Спрсделе И И тяж.елых заряже П ых частиц в |;и: ц;:-стве, содерлсащее средство для получе И55 учка с дис 1ерсион Ь ми свойствами, пынолиепмое в виде ахроматической системы, отличающееся тем, что, с целью обеснечени (еобходи.мого расг ределения дозы в веществе от .матическнх части 1, ъ доио.лнительио введеп колллпматор, расположе(Ы15 в области мйке мальной ;жс ерсии ахрокатичеОчОЙ системы и 1редставл пощий собой набор г ластин, установленlibix таким образом, что каждая из них перекрывает частично и.П тк)Л остью некоторый диапазо :ипульсов , а в совокупности обр а ,1V К): ст V Г ч .- ii п рофи;1 ь.
{-1с-т().иппформации, во вним;1 ие экспертизе
1.В. Lars.son, Brit, J Radiol, 34, 1961, р.чс. i43.
2.Блихиг С. И. и др. Медицинская ралиологин, 15(5), 1970, с. 64.
а r.o
0.5
SWIS
Тапшина letnecmta фиг.
ZOt, г/см
a ,фн
fW .
z 1 ftp)
