Створена і успішно застосовується в клінічній практиці спеціалізована установка для тотальної електронної терапії шкіри на базі малогабаритного бетатрон. У терапевтичних цілях використовується енергія швидких електронів дорівнює 5 МеВ, що забезпечує необхідний розподіл дози, при застосуванні 4 косих полів. Розподіл дози порівняно з Стенфордському методикою ТЕТК. Курсова доза 24-30 Гр, отримані клінічні результати виявилися успішними, з січня 2006 р лікування отримали 14 хворих, які страждають грибоподібним мікозом.

Анотація наукової статті з біотехнологій в медицині, автор наукової роботи - Міллз Дж, Бо Г., Маклеод Дж, хирляві В. Л., Хаас Про.


Total skin electron betatron treatment unit

The compact betatron has been successfully used for the total skin electron therapy using the electron energy of 5 MeV and 4 oblique fields. The total dose is 24-30 Gy. The dose distribution is comparable to the Standard technique and all the clinical outcomes have been successful. Since January, 2006, 14 patients with mucosis fungoides have been treated with this technique.


Область наук:
  • Біотехнології в медицині
  • Рік видавництва: 2010
    Журнал: Сибірський онкологічний журнал
    Наукова стаття на тему 'Малогабаритний бетатрон для тотального опромінення всієї поверхні шкіри електронним пучком'

    Текст наукової роботи на тему «Малогабаритний бетатрон для тотального опромінення всієї поверхні шкіри електронним пучком»

    ?досвід роботи онкологічних установі

    УДК: 616.5 + 615.849.12

    малогабаритний бетатрон для тотального опромінення всієї поверхні шкіри електронним пучком

    дж. міллз1, м БО1, дж. маклеод2, В.Л. чахлов3, о. хаас4, р. грів5

    Відділення клінічної фізики і біоінжінірінга, Онкологічний центр Ардена госпіталю університету Ковентрі, м Ковентрі, Британія1 JME Engineering, електрон Хаус, м Лоувестофт, Британія2 Інститут интроскопии Томського політехнічного університету, Томськ, Росія3 Центр контролю застосування теорій, Університет Ковентрі, м Ковентрі, Велика Британія4 Відділення радіотерапії, Госпіталь університету Ковентрі, м Ковентрі, Велика Британія5 University Hospital, Walsgrave, COVENTRY, UK, CV2 2DX, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. 634028, Росія, Томськ, вул. Савіних, 7, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Створена і успішно застосовується в клінічній практиці спеціалізована установка для тотальної електронної терапії шкіри на базі малогабаритного Бетатрон. У терапевтичних цілях використовується енергія швидких електронів дорівнює 5 МеВ, що забезпечує необхідний розподіл дози, при застосуванні 4 косих полів. Розподіл дози порівняно з Стенфордському методикою ТЕТК. Курсова доза - 24-30 Гр, отримані клінічні результати виявилися успішними, з січня 2006 р лікування отримали 14 хворих, які страждають грибоподібним мікозом.

    Ключові слова: тотальна електронна терапія шкіри, малогабаритний бетатрон, грибоподібний мікоз.

    TOTAL SKIN ELECTRON BETATRON TREATMENT UNIT John Mills1, Gareth Baugh1, John Macleod2, Vladimir Chaklov3, Oliver Haas4, Robert Grieve5 Department of Clinical Physics and Bioengineering, University Hospital, Arden Cancer Center, Coventry, United Kindom1

    JME Engineering Ltd, Electron House, Lowestoft2 Institute Introscopy, Tomsk Polytechnic University, Tomsk3 Control Theory Applications Centre, Coventry University, Coventry4 Radiotherapy Department, University Hospital, Coventry5 University Hospital, Walsgrave, COVENTRY, UK, CV2 2DX, e-mail: john. Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. 7, Savinykh Street, 634028-Tomsk, Russia e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    The compact betatron has been successfully used for the total skin electron therapy using the electron energy of 5 MeV and 4 oblique fields. The total dose is 24-30 Gy. The dose distribution is comparable to the Standard technique and all the clinical outcomes have been successful. Since January, 2006, 14 patients with mucosis fungoides have been treated with this technique.

    Key words: total skin electron therapy, compact betatron, mycosis fungoides.

    Тотальна електронна терапія шкіри (ТЕТК) є широко визнаним методом лікування грибоподібної мікозу. Методика розрахована на опромінення поверхневого шару шкіри глибиною до 5 мм з додатковим використанням локального променевого впливу на окремі осередки з більш глибоким поширенням в дермі, а також патологічних областей, які отримали малу дозу опромінення. Були зроблені спроби лікування

    різних шкірних захворювань за допомогою малогабаритного Бетатрон, але найбільший успіх отриманий при терапії грибоподібної мікозу.

    Методологічно при ТЕТК застосовують пучки електронів, що дозволяють домогтися необхідного охоплення поверхні шкіри пацієнта з достатнім ступенем проникнення. Це неминуче призводить до нерівномірності дози на поверхні шкіри пацієнта, а також до з-

    трансформаційних змін характеристик пучка. Проте, не дивлячись на ці недоліки, методика отримала широке застосування. Існуючі способи ТЕТК грунтуються на використанні лінійних прискорювачів, з відстанню між джерелом і поверхнею більш 2 м. Початкова методика Стенфорда передбачає 6 положень пацієнта і 12 полів опромінення. Вона широко застосовується з невеликими модифікаціями, зазвичай включають деградацію пучка за допомогою листа полиметилметакрилата для зменшення енергії. Крім того, запропонована методика поєднання дугообразного пучка і неоднорідного поля, яка може бути адаптована до різновидів шкірного захворювання. Крім того, для створення дуже рівномірного розподілу дози по тілу пацієнта застосовують установку, що дозволяє обертати пацієнта під час сеансу лікування. У госпіталі Крісті в Манчестері пацієнти отримують тотальну електронну терапію, лежачи на кушетці. Всі інші методики на основі Стенфордському змушують пацієнта стояти протягом певного часу, що для деяких хворих може представляти складність.

    Малогабаритний медичний бетатрон має прискорювач, який може поступально переміщатися щодо хворого. Дана стаття описує методику ТЕТК, розроблену в Ковентрі.

    1. Бетатрон

    Малогабаритний медичний бетатрон з енергією електронів 10 МеВ був поставлений компанією JME Ltd р Лоувестофта, Великобританія. Апарат був створений Інститутом интроскопии Томського політехнічного університету (Росія). Спочатку прискорювач був поставлений для інтраопераційного застосування в Госпіталі Святого Бартоломея в Лондоні, проте з непередбачених причин він ніколи не використовувався для цієї мети. При установці енергії 10 МеВ машина створювала потужність дози в 200 сГр / хв на відстані 1 м від джерела і могла забезпечити розміри плоского поля до 20х20 см2. Енергія пучка на поверхні шкіри пацієнта була 8,5 МеВ. Компанія JME Ltd надала малогабаритний бетатрон в госпіталь Ковентрі в 1998 р для доопрацювання і

    виконання електронної терапії поверхні шкіри.

    В Ковентрі було встановлено, що для застосування методики ТЕТК у хворих з ураженням шкіри необхідна енергія повинна бути приблизно дорівнює 5 МеВ. Це забезпечує необхідний розподіл дози швидких електронів при застосуванні 4 косих полів навколо тіла пацієнта (рис. 1). При використанні методики ТЕТК, для скорочення часу лікування, виникають дві суперечать завдання. По-перше, потрібно збільшити до максимуму розмір поля опромінення, по-друге, потужність дози. Суперечність полягає в тому, що рішення першої проблеми вимагає максимуму дистанції від джерела до пацієнта, тоді як для другої - необхідно зменшувати цю відстань. Розмір поля був збільшений за рахунок введення системи розсіювання електронів. Однак це вимагало дуже ретельного планування, щоб максимізувати розкид пучка, а отже, збільшити розмір поля опромінення і в той же час зменшити втрати потужності дози.

    Нарешті, після ґрунтовної роботи був знайдений компроміс, що включає систему розсіювання, енергію пучка, початкову потужність дози, відстань від джерела до пацієнта і обсяг опромінюється площі шкіри пацієнта. Спеціально для цього в Томську була налаштована машина для забезпечення необхідної енергії 5 МеВ з максимальною потужністю

    Беат 1 ВЕАТ 2

    / -Ід

    Beam 4 Beam З

    Мал. 1. Конфігурація пучків електронів, що використовуються при методиці ТВПО в Ковентрі

    дози. Кінцева потужність дози на поверхні шкіри пацієнта склала 500 сГр / хв. Блок управління і операційна система Бетатрон були спроектовані Інститутом интроскопии відповідно до вимог документа IEC60601-2-1: 1998 Міжнародної електротехнічної Комісії.

    У 2009 р компанією JNE була поставлена ​​і встановлена ​​нова прискорювальна камера. Після заміни і настройки прискорювача була змінена система наведення і відновлення початкових характеристик пучка. Це був перший випадок заміни трубки в бетатроні з моменту його поставки в 1998 р.

    2. Платформа (Gantry)

    і система переміщення

    Система підтримки платформи з крановим механізмом була розроблена і побудована представниками фірми Роллс Ройса (промислової і морської). Цей внесок з'явився величезною перевагою проекту, а також надав молодим інженерам і технікам можливість реалізувати себе в цікавій області. Початковий план показаний на рис. 2, а будується платформа - на рис. 3.

    Система переміщення, на якій містився бетатрон, рухалася за допомогою зубчастої стрічки, що приводиться в рух кроковим двигуном. Кроковий двигун керувався системою контролера TrioMotion, програмованої з комп'ютера. Програму для оператора розробив Центр контролю застосування теорій Університету Ковентрі. Головна увага приділялася безпеки лікування пацієнта, і програмне забезпечення завжди створювалося з урахуванням цього моменту. У систему була вбудована блокування для того, щоб машина могла використовуватися для фізичних та інженерних випробувань, без повного руху установки. Система блокування була побудована при взаємодії з програмою контролера, щоб при лікуванні вона могла використовуватися тільки при русі системи переміщення.

    3. Блокування безпеки

    Безпека пацієнта розглядалася в тісному зв'язку з розробкою програми для оператора, і з цією метою було впроваджено пристрій сигналізації про непередбачених

    Мал. 2. Проект платформи і системи переміщення

    Мал. 3. Створення платформи і системи переміщення

    ситуаціях. Проте додатково була створена незалежна вбудована блокування безпеки для захисту пацієнта при виході з ладу Бетатрон. Були передбачені два режими несправностей: зупинка апарату при триваючому опроміненні пацієнта і припинення опромінення при рухомому апараті. З дискретних компонентів була створена незалежна система детектування, яка постійно здійснювала контроль за рухом і випромінюванням. При виникненні будь-якого режиму несправності або обох відразу система переривала лікування. Переривання лікування вимагало від оператора негайних дій, а саме розібратися в проблемі і продовжити лікування, якщо це не представляло небезпеки.

    Мал. 4. Фантом для оцінки проникнення дози по пацієнту

    4. Шум

    Під час опромінення бетатрон створював сильний шум, його величина, за результатами вимірювань, виконаних службою з моніторингу за рівнем шумів і вібрацій в конструкторському центрі Jaguar Cars, досягала 84 дБА. Оперуючи отриманими даними, Jaguar спроектував і створив шумоподавляющий корпус, який дозволив зменшити рівень шуму до 69 дБА, що відповідає вимогам для стандартної промислової радіотерапевтичних установки і дорівнює 65 дБА. Це був значний вклад в проект, який поліпшив умови лікування для пацієнтів.

    5. Характеристики дози

    У минулому в Ковентрі проводилися вимірювання розподілу дози при використанні ТЕТК на лінійному прискорювачі у хворих з ураженням шкірних покривів. Варіація ступеня розподілу дози в тілі пацієнта завжди представляє особливий інтерес. На рис. 4 показаний фантом, який використовувався для оцінки розподілу дози. Дана методика дозволяє проводити вимірювання в декількох положеннях навколо фантома для всього процесу лікування.

    Розподіл поглиненої дози показано на рис. 5, а для порівняння на рис. 6 представлено розподіл дози по стандартнаой Стенфордському методикою. Можна побачити, що Стенфордська методика забезпечує більш відповідну глибину проникнення поглиненої дози. Це відбувається завдяки більшій інтенсивності опромінюється поля, якої можна досягти при більш високій вихідної потужності Бетатрон.

    140

    0 5 10 15 20 25 30 35

    Depth (mm)

    Мал. 5. Розподіл поглиненої дози електронного пучка

    140

    0 5 10 15 20 25 30 35

    Depth (mm)

    Мал. 6. Розподіл поглиненої дози по Стенфордському методикою

    Мал. 7. Лікування першого пацієнта на установці для ТЕТК

    Мал. 8. Процедурна для проведення тотальної електронної терапії шкіри в Ковентрі

    6. Лікування пацієнтів

    Бетатрон установка для ТЕТК була закінчена, і перший пацієнт проліковано 19 лютого 2004 року (рис. 7). Лікування було проведено в той період часу, коли виникли плани з перенесення Онкологічного центру в нову лікарню. Після того як тотальну електронну терапію отримали ще 5 пацієнтів, в 2005 р установку розібрали, перевезли і реінсталювати в новому онкологічному центрі в Ковентрі. Переїзд дав можливість модернізувати деякі деталі приміщення (рис. 8). Після реінсталляціі Бетатрон були знову виміряні характеристики пучка, ці показники виявилися

    ідентичними початкових значень до переїзду, що не потребуватиме додаткового налаштування випромінювача.

    В Ковентрі лікування було відновлено в січні 2006 р, з тих пір терапію отримали ще 14 хворих. У кожному разі проводилися вимірювання дози на поверхні тіла хворого, курсова доза становила 24 Гр в трьох фракціях. Для повного охоплення пацієнта оброблялося чотири квадранта (рис. 1). Лікування проводилося 4 рази на тиждень, під час кожного сеансу опромінювався новий квадрант. З червня 2007 році при проведенні ТЕТК ми керувалися приписом UK Lymphoma Group про величину сумарної дози, рівної 30 Гр за 20 фракцій в 5 тижнів. За кожен сеанс опромінювалася вся поверхня тіла пацієнта. Однак це збільшило загальний час лікування на два тижні.

    Протягом усього лікування згідно з регламентом пацієнтам надягала захист на очі і нігтьове ложе. Проте на додаток до цього було прийнято рішення про захист інших областей. Наприклад, в Ковентрі висока доза збоку від пацієнта знижується за рахунок використання спеціальної свинцевою захисту в останній тиждень лікування.

    7. Висновок

    Таким чином, малогабаритний бетатрон успішно експлуатується в складі спеціалізованої установки для ТЕТК. Є можливість для поліпшення рівномірності розподілу дози на бетатроні на 5 МеВ з більшою потужністю дози. Спеціальне розміщення даної установки дозволяє продовжувати стандартне лікування на лінійних прискорювачах без переривання ТВПО, і це забезпечує постійний потік пацієнтів. Розподіл дози порівняно з Стенфордському методикою, і всі клінічні результати виявилися успішними. Бетатрон зарекомендував себе як надійний прискорювач, що забезпечує необхідну дозу і характеристики пучка з мінімальними настройками.

    надійшла 31.03.10


    Ключові слова: ТОТАЛЬНА ЕЛЕКТРОННА ТЕРАПІЯ ШКІРИ / МАЛОГАБАРИТНИЙ бетатрон / грибоподібний мікоз / TOTAL SKIN ELECTRON THERAPY / COMPACT BETATRON / MYCOSIS FUNGOIDES

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити