RU2021793C1

RU2021793C1 - Method of ray therapy of eye tumor

Info

Publication number: RU2021793C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Панфиленко; Л.В. Тимофеев
Original assignee: Панфиленко Владимир Ильич
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: medical radiology. SUBSTANCE: method is based upon focused photon radiation at depth of 10-40 mm. Radionuclides are used for the purpose which emanate photon radiation with energy of 20-100 keV through multichannel collimators which have focus length 5-25 mm. When irradiating center of affection of back part of eye-ball at depth of 10-25 mm the uniform dosed field is formed by radionuclides which irradiate photon radiation with energy of 25-40 keV through multichannel focusing collimator which has focus length being equal to 25-30 mm. When irradiating center of affection of eye orbit at depth of 5-40 mm the uniform dosed field is formed by radionuclides which irradiate photon radiation with energy of 50-100 keV through multichannel focusing collimator with focus length 40-45 mm. EFFECT: improved efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской радиологии и предназначено для проведения дистанционной фотонной терапии новообразований органа зрения и его придатков. The invention relates to the field of medical radiology and is intended for remote photon therapy of neoplasms of the organ of vision and its appendages.

Известны способы терапии опухолей глаза и его придатков с помощью облучения бета-частицами, при этом источниками излучения являются глазные аппликаторы на мягкой и жесткой основах с использованием радионуклидов с прометием-147, таллием-204, фосфором-32 и некоторыми другими. Known methods for the treatment of tumors of the eye and its appendages by irradiation with beta particles, the radiation sources being eye applicators on soft and hard bases using radionuclides with promethium-147, thallium-204, phosphorus-32 and some others.

Наиболее подходящим является офтальмоаппликатор с радионуклидом ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y. Офтальмоаппликаторы для лучевой терапии представляют собой устройства сложной формы (по ферме и размеру глазного яблока), размещаемые на наружной поверхности глаза, т.е. контактно (см. фиг. 1).The most suitable is an ophthalmic applicator with a radionuclide ⁹⁰ Sr + ⁹⁰ Y. Ophthalmic applicators for radiation therapy are devices of complex shape (by farm and size of the eyeball), placed on the outer surface of the eye, i.e. contact (see Fig. 1).

Существует и дистанционный способ облучения в офтальмологии с использованием бета-излучения выше указанных радионуклидов. Дистанционная бета-терапия осуществляется с помощью аппарата типа АБЕТ-1 с набором цилиндрических коллиматоров из алюминия, железа и меди различных диаметров. There is also a remote method of irradiation in ophthalmology using beta radiation of the above mentioned radionuclides. Remote beta therapy is carried out using an apparatus such as ABET-1 with a set of cylindrical collimators made of aluminum, iron and copper of various diameters.

Применение данных способов терапии новообразований органа зрения и его придатков ограничено по следующим причинам: максимальная энегия бета-излучения используемых радионуклидов составляет E_βмакс = 0,225-2,3 МэВ, при этом максимальный пробег бета-частиц в мягкой биологической ткани равен 0,5-11 мм, слой половинного ослабления Δ_1/2 = 0,15-1,8 мм соответственно и, следовательно, интенсивно облучаются ткани до глубины 5 мм; подвергаются лучевой нагрузке критический орган глаза - хрусталик, роговица и окружающие новообразование здоровые ткани; кроме того, контакт бета-аппликаторов (как инородных тел) с глазным яблоком и другими тканями органа зрения не желателен с клинической точки зрения.The use of these methods of treatment of neoplasms of the organ of vision and its appendages is limited for the following reasons: the maximum beta-radiation energy of the radionuclides used is E _βmax = 0.225-2.3 MeV, while the maximum range of beta particles in soft biological tissue is 0.5-11 mm, half-attenuation layer Δ _1/2 = 0.15-1.8 mm, respectively, and therefore tissues are intensively irradiated to a depth of 5 mm; the critical organ of the eye is exposed to radiation - the lens, cornea and healthy tissues surrounding the tumor; in addition, contact of beta-applicators (like foreign bodies) with the eyeball and other tissues of the organ of vision is not desirable from a clinical point of view.

Однако в офтальмологии необходима лучевая терапия внутриглазных новообразований и опухолей орбиты глаза, залегающих на глубинах от 10 до 40 мм от переднего отдела глазного яблока. However, in ophthalmology, radiation therapy of intraocular neoplasms and tumors of the orbit of the eye, lying at depths of 10 to 40 mm from the anterior eyeball, is necessary.

Для этого возможно применение фотонного излучения (гамма и рентгеновского) четко определенной энергии, Для терапии новообразований, залегающих на глубине 10-25 мм, оптимальным является использование фотонного излучения с энергией 25-40 кэВ, а для опухолей орбиты глаза на глубине 25-40 мм - с энергией 50-100 кэВ соответственно. For this, it is possible to use photon radiation (gamma and x-ray) of a clearly defined energy. For the treatment of neoplasms lying at a depth of 10-25 mm, it is optimal to use photon radiation with an energy of 25-40 keV, and for tumors of the orbit of the eye at a depth of 25-40 mm - with an energy of 50-100 keV, respectively.

Выбор такого диапазона оптимальных энергий фотонного излучения соответствует нескольким физическим критериям, основным из которых является слой половинного ослабления (Δ_1/2) фотонного излучения в мягкой биологической ткани (Н₂О).The choice of such a range of optimal photon radiation energies corresponds to several physical criteria, the main of which is the half-attenuation layer (Δ _1/2 ) of photon radiation in soft biological tissue (H ₂ O).

В мягкой биологической ткани Δ_1/2 для энергии Е = 25-40 кэВ соответствует 14-18 мм, а для Е = 50-100 кэВ равен 30-40 мм. Кроме того, необходимо сконцентрировать пучок фотонного излучения в центр новообразования таким образом, чтобы мощность дозного поля составила 100-90% максимальной мощности дозы испускаемого фотонного излучения при минимальной лучевой нагрузке на роговицу глаза, критический орган - хрусталик и подлежащие здоровые ткани.In soft biological tissue, Δ _1/2 for energy E = 25-40 keV corresponds to 14-18 mm, and for E = 50-100 keV it is 30-40 mm. In addition, it is necessary to concentrate the photon beam into the neoplasm center so that the dose field power is 100-90% of the maximum dose rate of the emitted photon radiation with a minimum radiation load on the cornea of the eye, the critical organ is the lens and underlying healthy tissue.

В настоящее время дистанционная лучевая терапия новообразований глаза и его придатков, залегающих на глубине 10-40 мм от переднего отдела глазного яблока, в офтальмоонкологии не проводится. Currently, remote radiation therapy of neoplasms of the eye and its appendages, lying at a depth of 10-40 mm from the anterior part of the eyeball, is not performed in ophthalmic oncology.

Решением, наиболее близким к предлагаемому способу, является дистанционная гамма-терапия злокачественных опухолей спинного мозга путем его облучения пучком гамма-излучения через два поля, при которой для уменьшения объема облучаемых здоровых тканей облучение проводят через позитивную сфокусированную вольфрамовую решетку с полей, расположенных на расстоянии 0,5-1,0 см под углом 20-30^о к вертикали. Недостатком известного способа является использование фотонного излучения с энергиями более 150 кэВ, при которых невозможно формирование дозного поля фотонного излучения с определенными характерными размерами для терапии новообразований органа зрения и его придатков без травмирования тканей глаза.The solution closest to the proposed method is remote gamma therapy of malignant tumors of the spinal cord by irradiating a beam of gamma radiation through two fields, in which to reduce the volume of healthy tissue irradiated, radiation is carried out through a positive focused tungsten lattice from fields located at a distance of 0 , 5-1.0 cm at an angle of 20-30 ^about to the vertical. The disadvantage of this method is the use of photon radiation with energies of more than 150 keV, at which it is impossible to form a dose field of photon radiation with certain characteristic sizes for the treatment of neoplasms of the organ of vision and its appendages without injuring the eye tissue.

Целью изобретения является уменьшение лучевой нагрузки на здоровые ткани при облучении опухолей. The aim of the invention is to reduce radiation exposure to healthy tissue when irradiating tumors.

Способ лучевой терапии в офтальмоонкологии состоит в следующем. Для дистанционной терапии опухолей заднего отдела глазного яблока с толщиной 3-5 мм и длиной 5-10 мм, залегающих на глубине 10-25 мм от переднего отдела глаза, которые наблюдают в клинической офтальмоонкологической практике, используют коллимирова- нное (F = 30 мм) фотонное излучение, например, радионуклида ¹²⁵I с энергией

=28.4 (2) кэВ(2) кэВ, Σ I_γ+kx≃ 148 %. Учитывая эти исходные данные, коллиматор с помощью геометрических размеров каналов и их ориентации формирует дозное поле (100± 10)% с характерными размерами - диаметр пятна в сагиттальном сечении фокальной плоскости равен 3 мм, а во фронтальном сечении по оси коллиматора в фокусе образуемое дозное поле составляет 6 мм. В пределах этих размеров дозное поле считается равномерным и составляет 100-90% максимальной мощности дозы испускаемого фотонного излучения.The method of radiation therapy in ophthalmic oncology is as follows. For remote therapy of tumors of the posterior part of the eyeball with a thickness of 3-5 mm and a length of 5-10 mm, lying at a depth of 10-25 mm from the anterior part of the eye, which is observed in clinical ophthalmic oncology, use collimated (F = 30 mm) photon radiation, for example, radionuclide ¹²⁵ I with energy

= 28.4 (2) keV (2) keV, Σ I _{γ + kx} ≃ 148%. Given these initial data, the collimator, using the geometric dimensions of the channels and their orientation, forms a dose field (100 ± 10)% with characteristic dimensions - the spot diameter in the sagittal section of the focal plane is 3 mm, and in the frontal section along the collimator axis, the dose field formed in focus is 6 mm. Within these dimensions, the dose field is considered uniform and amounts to 100-90% of the maximum dose rate of the emitted photon radiation.

Для дистанционной терапии новообразований орбиты глаза с толщиной 3-5 и длиной 10-20 мм, залегающих на глубине 25-40 мм от переднего отдела глаза, которые наблюдают в клинической офтальмологической практике, используют коллимирован- ное F= 40 мм фотонное излучение, например, радионуклида ¹⁶⁹Yb с энергиями

= 92.8 (8) кэВ (8) кэВ, Σ I_γ+kx≃ 328 %. Учитывая эти исходные данные, коллиматор с помощью геометрических размеров каналов и их ориентации формирует дозное поле (100 ± 10)% с характерными размерами - диаметр пятна в сагиттальном сечении фокальной плоскости 2 мм, а во фронтальном сечении по оси коллиматора в фокусе высотой 10 мм соответственно.For remote therapy of neoplasms of the orbit of the eye with a thickness of 3-5 and a length of 10-20 mm, lying at a depth of 25-40 mm from the anterior part of the eye, which is observed in clinical ophthalmic practice, use collimated F = 40 mm photon radiation, for example, radionuclide ¹⁶⁹ Yb with energies

= 92.8 (8) keV (8) keV, Σ I _{γ + kx} ≃ 328%. Considering these initial data, the collimator, using the geometric dimensions of the channels and their orientation, forms a dose field of (100 ± 10)% with characteristic dimensions — the spot diameter in the sagittal section of the focal plane is 2 mm, and in the frontal section along the collimator axis, at a focus height of 10 mm, respectively .

На фиг. 1 показана схема облучения внутриглазной опухоли бета-аппликатором с радионуклидом ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y. Доза в контакте с передним отделом глазного яблока принята за 100%. На фиг. 1 даны следующие обозначения: 1 - бета-аппликатор, 2 - опухоль, 3 - хрусталик, 4 - глазное яблоко, 5 - зрительный нерв.In FIG. 1 shows a scheme for irradiating an intraocular tumor with a beta applicator with a radionuclide ⁹⁰ Sr + ⁹⁰ Y. The dose in contact with the anterior eyeball is taken as 100%. In FIG. 1 the following designations are given: 1 - beta applicator, 2 - tumor, 3 - lens, 4 - eyeball, 5 - optic nerve.

На фиг. 2 и 3 показана схема облучения опухолей внутриглазной и орбиты соответственно с помощью коллимированного фотонного излучения, где даны следующие обозначения: 1 - пучок излучения, 2 - источник фотонного излучения (¹²⁵I, ⁵⁷Со), 3а - девятиканальный коллиматор, 3б - 32-канальный коллиматор, 4 - хрусталик, 5 - глазное яблоко, 6 - орбита глаза, 7а - внутриглазная опухоль, 7б - опухоль орбиты глаза, 8 - зрительный нерв, 9 - мягкая ткань. Доза в центре опухоли принята за 100%.In FIG. Figures 2 and 3 show the irradiation of intraocular and orbit tumors, respectively, using collimated photon radiation, where the following notation is given: 1 - radiation beam, 2 - photon radiation source ( ¹²⁵ I, ⁵⁷ Co), 3a - nine-channel collimator, 3b - 32-channel collimator, 4 - lens, 5 - eyeball, 6 - orbit of the eye, 7a - intraocular tumor, 7b - tumor of the orbit of the eye, 8 - optic nerve, 9 - soft tissue. The dose at the center of the tumor is taken as 100%.

П р и м е р 1. На фиг. 2 представлено полученное экспериментально на фантоме схематическое изображение облучения внутриглазной опухоли толщиной 4 мм, длиной 8 мм, расположенной в заднем отделе глазного яблока на глубине 27 мм. В качестве источника фотонного излучения использовали радионуклид ¹²⁵I с

=28.4 (2) кэВ (2) кэВ, Σ I_γ+kx≃ 148 %.PRI me R 1. In FIG. Figure 2 shows a schematic representation of the exposure of an intraocular tumor 4 mm thick, 8 mm long, obtained experimentally on a phantom, located in the posterior part of the eyeball at a depth of 27 mm. As a source of photon radiation used radionuclide ¹²⁵ I with

= 28.4 (2) keV (2) keV, Σ I _{γ + kx} ≃ 148%.

Как видно на фиг. 2, 9-канальным фокусирующим коллиматором с F = 30 мм 100-90% дозное поле формируется на расстоянии 27 мм, а 30% и 20% дозное поле - на расстоянии 6 мм и 9 мм от торца коллиматора соответственно. За счет выбора энергии фотонного излучения радионуклида ¹²⁵I и соответствующей коллимации его глубже 27 мм в биологической ткани дозное поле составляет 20% на расстоянии 36 мм и благодаря своей конфигурации практически не создает лучевой нагрузки на критический орган зрения - хрусталик, роговицу, большую часть окружающих опухоль тканей и зрительный нерв.As seen in FIG. With a 2, 9-channel focusing collimator with F = 30 mm, a 100-90% dose field is formed at a distance of 27 mm, and 30% and 20% dose field at a distance of 6 mm and 9 mm from the end of the collimator, respectively. Due to the choice of the photon radiation energy of the ¹²⁵ I radionuclide and its corresponding collimation deeper than 27 mm in the biological tissue, the dose field is 20% at a distance of 36 mm and due to its configuration practically does not create a radiation load on the critical organ of vision - the lens, cornea, most of the surrounding tumor tissue and optic nerve.

П р и м е р 2. На фиг. 3 представлено полученное экспериментально на фантоме схематическое изображение облучения опухоли орбиты глаза толщиной 3 мм и длиной 15 мм, расположенной на внутренней стороне орбиты на глубине 38 мм. В качестве источника фотонного излучения использовали радионуклид ¹⁶⁹Yb с

=92.8 (8) кэВ, Σ I_γ+kx≃ 328 % .PRI me R 2. In FIG. Figure 3 shows a schematic representation of the irradiation of an orbit tumor of the eye 3 mm thick and 15 mm long, obtained experimentally on a phantom, located on the inner side of the orbit at a depth of 38 mm. A ¹⁶⁹ Yb radionuclide with

= 92.8 (8) keV, Σ I _{γ + kx} ≃ 328%.

Как видно на фиг. 3, 32-канальным фокусирующим коллиматором с F = 40 мм 100-90% дозное поле формируется на расстоянии 38 мм, а дозное поле 30% и 20% на расстоянии 7 мм и 12 мм от торца коллиматора соответственно. As seen in FIG. 3, a 32-channel focusing collimator with F = 40 mm, a 100-90% dose field is formed at a distance of 38 mm, and a dose field of 30% and 20% at a distance of 7 mm and 12 mm from the end of the collimator, respectively.

За счет выбора энергии фотонного излучения радионуклида ¹⁶⁹Yb и соответствующей коллимации его глубже 38 мм в биологической ткани дозное поле составляет 20% на расстоянии 50 мм и благодаря своей конфигурации практически не создает лучевой нагрузки на хрусталик, роговицу и большую часть окружающих опухоль тканей и зрительный нерв.Due to the choice of the photon radiation energy of the ¹⁶⁹ Yb radionuclide and its corresponding collimation deeper than 38 mm in the biological tissue, the dose field is 20% at a distance of 50 mm and due to its configuration practically does not create a radiation load on the lens, cornea and most of the tissues surrounding the tumor and the optic nerve .

На фиг. 1 для сравнения с заявленным способом, представлено схематическое изображение лучевой терапии внутриглазной опухоли толщиной 3 мм и протяженностью 8 мм, расположенной в переднем отделе глазного яблока на глубине 3 мм, с помощью бета-аппликатора ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y ⁹⁰Sr + ⁹⁰Y

= 928 (1) кэВ (1) кэВ и E_βмакс = 2274 кэВ.In FIG. 1 for comparison with the claimed method, presents a schematic representation of radiation therapy of an intraocular tumor with a thickness of 3 mm and a length of 8 mm, located in the front of the eyeball at a depth of 3 mm, using a beta applicator ⁹⁰ Sr + ⁹⁰ Y ⁹⁰ Sr + ⁹⁰ Y

= 928 (1) keV (1) keV and E _βmax = 2274 keV.

Из рисунка видно, что 100% дозное поле, создаваемое бета-частицами, формируется в контакте с передним отделом глазного яблока, а 10% дозное поле на глубине 5 мм. Из-за своей конфигурации дозное поле создает лучевую нагрузку, как на опухоль, так и на роговицу, частично (30%-5%) на критический орган глаза - хрусталик, а также на большую часть окружающих опухоль тканей до глубины 11 мм. It can be seen from the figure that a 100% dose field created by beta particles is formed in contact with the anterior eyeball, and a 10% dose field at a depth of 5 mm. Because of its configuration, the dose field creates a radiation load both on the tumor and on the cornea, partially (30% -5%) on the critical organ of the eye - the lens, and also on most of the tissues surrounding the tumor to a depth of 11 mm.

Сравнивая изображенные на фиг. 1 и фиг. 2-3 способы лучевой терапии опухолей в офтальмологии, можно сделать следующий вывод. Comparing those shown in FIG. 1 and FIG. 2-3 methods of radiation therapy of tumors in ophthalmology, we can draw the following conclusion.

С помощью заявленного способа дистанционной фотонной терапии возможно эффективно проводить терапию внутриглазных опухолей, расположенных на расстоянии 10-25 мм, и опухолей орбиты, залегающих на глубинах 25-40 мм от переднего отдела глазного яблока. Кроме того, возможна и эффективная терапия внутриглазных опухолей, располо- женных в переднем отделе глазного яблока 1-10 мм. Using the claimed method of remote photon therapy, it is possible to effectively treat intraocular tumors located at a distance of 10-25 mm, and tumors of the orbit, lying at a depth of 25-40 mm from the anterior eyeball. In addition, effective treatment of intraocular tumors located in the anterior part of the eyeball of 1-10 mm is also possible.

За счет выбора источника энергии фотонного излучения и соответствующей коллимации излучения создается такая конфигурация дозного поля, которая значительно уменьшает лучевую нагрузку на роговицу, критический орган глаза - хрусталик и окружающие новообразование здоровые ткани, по сравнению со способами бета-лучевой терапии, применяемыми в офтальмоонкологии. By choosing the source of photon radiation energy and the corresponding collimation of radiation, a dose field configuration is created that significantly reduces the radiation load on the cornea, the critical organ of the eye - the lens and the healthy tissue surrounding the tumor, in comparison with the methods of beta radiation therapy used in ophthalmic oncology.

Claims

1. СПОСОБ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ ГЛАЗНЫХ ОПУХОЛЕЙ, включающий дистанционное сфокусированное фотонное облучение, отличающийся тем, что, с целью уменьшения лучевой нагрузки на здоровые ткани при облучении опухолей, залегающих на глубине 10 - 40 мм, облучение проводят радионуклидами, испускающими фотонное излучение с энергией 20 - 100 кэВ, через многоканальные коллиматоры с фокусным расстоянием 25 - 45 мм. 1. METHOD FOR RADIOTHERAPY OF EYE TUMORS, including remote focused photon irradiation, characterized in that, in order to reduce the radiation load on healthy tissues when irradiating tumors lying at a depth of 10 - 40 mm, irradiation is carried out with radionuclides emitting photon radiation with an energy of 20 - 100 keV, through multichannel collimators with a focal length of 25 - 45 mm.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при облучении очага поражения заднего отдела глазного яблока на глубине 10 - 25 мм формируют однородное дозное поле радионуклидами, испускающими фотонное излучение с энергией 25 - 40 кэВ, через многоканальный фокусирующий коллиматор с фокусным расстоянием 25 - 30 мм при соотношении сагиттального и фронтального сечений фикального пятна 1 : 2. 2. The method according to claim 1, characterized in that when irradiating the lesion of the posterior eyeball at a depth of 10 - 25 mm, a uniform dose field is formed by radionuclides emitting photon radiation with an energy of 25-40 keV through a multi-channel focusing collimator with a focal length of 25 - 30 mm with a ratio of sagittal and frontal sections of the focal spot 1: 2.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при облучении очага поражения орбиты глаза на глубине 25 - 40 мм формируют однородное дозное поле радионуклидами, испускающими фотонное излучение с энергией 50 - 100 кэВ, через многоканальный фокусирующий коллиматор с фокусным расстоянием 40 - 45 мм при соотношении сагиттального и фронтального сечений фронтального пятна 1 : 5. 3. The method according to claim 1, characterized in that when irradiating the lesion of the orbit of the eye at a depth of 25 - 40 mm, a uniform dose field is formed by radionuclides emitting photon radiation with an energy of 50 - 100 keV through a multi-channel focusing collimator with a focal length of 40 - 45 mm with a ratio of sagittal and frontal sections of the frontal spot 1: 5.