RU81078U1 - PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES - Google Patents
PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES Download PDFInfo
- Publication number
- RU81078U1 RU81078U1 RU2008139489/22U RU2008139489U RU81078U1 RU 81078 U1 RU81078 U1 RU 81078U1 RU 2008139489/22 U RU2008139489/22 U RU 2008139489/22U RU 2008139489 U RU2008139489 U RU 2008139489U RU 81078 U1 RU81078 U1 RU 81078U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- magnets
- radiation therapy
- superconducting
- helium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Система содержит сверхпроводящий медицинский источник протонно-ионного излучения, сверхпроводящее многоканальное устройство транспортировки излучения и сверхпроводящие устройства лучевой терапии, соединенные по охлаждающему агенту с криогенной станцией и газовыми машинами охлаждения магнитов, а по сигналам контроля безопасности и управления - с комплексом цифровых средств управления. Для обеспечения сверхпроводимости источник протонно-ионного излучения, многоканальное устройство транспортировки излучения и устройства лучевой терапии снабжены блоками магнитов со сверхпроводящими обмотками. Сверхпроводящие обмотки магнитов выполнены из сверхпроводящего кабеля, содержащего мельхиоровую трубку круглого или прямоугольного сечения для канализации жидкого гелия, с внешней стороны которой и вдоль нее проложены токопроводы преимущественно из золота, серебра или меди, с внешней стороны токопроводов установлено противоизломное покрытие из накрученной на токопроводы нихромовой приволоки, с внешней стороны которой последовательно накручены теплоизоляционная каптоновая лента и изоляционная лента из стекловолокна.The system contains a superconducting medical source of proton-ion radiation, a superconducting multi-channel radiation transport device and superconducting radiation therapy devices connected via a cooling agent to a cryogenic station and gas magnet cooling machines, and through a set of safety and control signals, with a set of digital control tools. To ensure superconductivity, the proton-ion source, multichannel radiation transport device and radiation therapy device are equipped with magnet blocks with superconducting windings. The superconducting windings of the magnets are made of a superconducting cable containing a cupronickel tube of round or rectangular cross-section for sewage of liquid helium, on the outside of which and along it conductors are laid mainly of gold, silver or copper, from the outside of the conductors there is an anti-fracture coating made of nichrome wire screwed onto the conductors , on the outside of which the thermal insulation kapton tape and fiberglass insulation tape are sequentially wound.
Гелиевое охлаждение обмоток магнитов позволяет уменьшить их омическое сопротивление практически до нуля и, тем самым, снизить резистивные потери энергии в магнитах, снизить потребляемую мощность в единицы÷десятки раз, решить проблему тепловых перегрузок и повысить надежность систем протонно-ионной терапии в целом. Дополнительное повышение надежности работы системы обеспечивается средствами контроля и аварийной сигнализации. 15 з.п.ф., 3 илл.The helium cooling of the magnet windings makes it possible to reduce their ohmic resistance to almost zero and, thereby, reduce resistive energy losses in the magnets, reduce power consumption by a few to tens of times, solve the problem of thermal overloads and increase the reliability of proton-ion therapy systems in general. An additional increase in the reliability of the system is provided by monitoring and alarm systems. 15 cpf, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к медицинской технике, конкретно к системам протонно-ионной терапии онкологических заболеваний.The utility model relates to medical equipment, specifically to systems of proton-ion therapy of cancer.
Известна система протонно-ионной терапии онкологических заболеваний (US2007018120, G21G 4/00; A61N 5/10; Н05Н 7/00; G21G 4/00; A61N 5/10; Н05Н 7/00, 2007), содержащая генератор заряженных частиц, соединенный через многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения с многоканальным устройством лучевой терапии, снабженным излучающими головками, а также содержащая комплекс цифровых средств управления, соединенных по сигнальным входам и управляющим выходам с соответствующими элементами системы, причем генератор заряженных частиц снабжен ускоряющими и отклоняющими магнитами, многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения - транспортирующими и отклоняющими магнитами, а излучающие головки устройств лучевой терапии - сканирующими и фокусирующими магнитами.A known system of proton-ion therapy for cancer (US2007018120, G21G 4/00; A61N 5/10; H05H 7/00; G21G 4/00; A61N 5/10; H05H 7/00, 2007) containing a charged particle generator connected through a multichannel device for magnetic transportation of radiation with a multichannel radiation therapy device equipped with radiating heads, as well as containing a set of digital controls connected to the signal inputs and control outputs with the corresponding elements of the system, and the charged particle generator is equipped with accelerating and deflecting magnifying magnets, a multichannel device for magnetic transportation of radiation - transporting and deflecting magnets, and the radiating heads of radiation therapy devices - scanning and focusing magnets.
Недостатком прототипа является недостаточная надежность работы, связанная с тепловыми перегрузками ускоряющих, транспортирующих и отклоняющих магнитов в источнике излучения, устройстве транспортировки и в устройствах лучевой терапии.The disadvantage of the prototype is the lack of reliability associated with thermal overloads of accelerating, transporting and deflecting magnets in the radiation source, transport device and radiation therapy devices.
Технической задачей изобретения является устранение недостатка прототипа, а именно повышение надежности работы системы.An object of the invention is to eliminate the disadvantage of the prototype, namely improving the reliability of the system.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи является снижение резистивных потерь энергии в ускоряющих, транспортирующих и отклоняющих магнитах системы.The technical result that provides the solution of this problem is the reduction of resistive energy losses in the accelerating, transporting and deflecting magnets of the system.
Достижение заявленного технического результата, и как следствие, решение заявленной технической задачи, обеспечивается The achievement of the claimed technical result, and as a result, the solution of the claimed technical problem, is provided
тем, что система протонно-ионной терапии онкологических заболеваний, содержащая генератор заряженных частиц, соединенный через многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения с многоканальным устройством лучевой терапии, снабженным излучающими головками, а также содержащая комплекс цифровых средств управления, соединенных по сигнальным входам и управляющим выходам с соответствующими элементами системы, причем генератор заряженных частиц снабжен ускоряющими и отклоняющими магнитами, многоканальное устройство магнитной транспортировки излучения - транспортирующими и отклоняющими магнитами, а излучающие головки устройств лучевой терапии - сканирующими и фокусирующими магнитами, согласно полезной модели она дополнительно содержит криогенную станцию для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора заряженных частиц, блок холодильных газовых машин для охлаждения газом гелия обмоток магнитов многоканальных устройств транспортировки излучения и лучевой терапии, аппаратуру контроля и аварийной сигнализации, соединенную с комплексом цифровых средств управления, при этом обмотки всех магнитов выполнены сверхпроводящими и снабжены каналами охлаждения, соединенными по парогазовой смеси агента охлаждения с криогенной станцией, а по газовому агенту охлаждения - с холодильными машинами, установленными в непосредственной близости у соответствующих магнитов.the fact that the system of proton-ion therapy of cancer, containing a charged particle generator connected through a multi-channel device for magnetic radiation transport with a multi-channel radiation therapy device equipped with radiating heads, and also containing a set of digital controls connected to the signal inputs and control outputs with the corresponding elements of the system, and the generator of charged particles is equipped with accelerating and deflecting magnets, a multi-channel device of magnesium for transporting radiation with transporting and deflecting magnets, and the radiating heads of radiation therapy devices with scanning and focusing magnets, according to a utility model, it additionally contains a cryogenic station for cooling helium-gas mixtures of charged particle generator magnets with a gas-gas mixture, a block of gas refrigeration machines for cooling magnet magnets with helium gas multichannel radiation transport and radiation therapy devices, monitoring and alarm equipment, connected to the set digital control means, while the windings of all the magnets are made of superconducting and equipped with cooling channels connected via a gas-vapor mixture of the cooling agent to the cryogenic station, and through the gas cooling agent to the refrigeration machines installed in the immediate vicinity of the respective magnets.
При этом криогенная станция выполнена в виде гелиевой установки охлаждения типа КГУ 1600/4.5, снабженной емкостью с жидким гелием, поршневым компрессором типа 1ВУВ-45/150 и/или винтовым компрессором типа «Каскад-80/25, фильтрами осушки гелия, а также - соединительными коллекторами прямого и обратного потока гелия. Холодильная газовая машина выполнена в виде теплообменника In this case, the cryogenic station is made in the form of a helium cooling unit of the KGU 1600 / 4.5 type, equipped with a tank with liquid helium, a 1VUV-45/150 piston compressor and / or a Cascade-80/25 screw compressor, helium drying filters, and also - connecting collectors of direct and reverse helium flow. The gas refrigeration machine is designed as a heat exchanger
газа гелия с жидким азотом. Комплекс цифровых средств управления содержит центральный процессор, сервер и соединенные с ними оптическими интерфейсными линиями связи не менее трех рабочих мест, оснащенных персональными компьютерами для врачей - онкологов, обследующих онкологических больных и разрабатывающих, для них программы лечения, и не менее четырех автоматизированных рабочих мест, оснащенных промышленными компьютерами управления облучением очага онкологии, причем промышленные компьютеры непосредственно размещены у соответствующих устройств лучевой терапии. Сервер содержит магнитные, кремниевые и оптические носители информации, включающие блок постоянной памяти технических параметров системы и ее элементов, блок постоянной памяти стандартных характеристик онкологических заболеваний и блок перепрограммируемой памяти персональных данных онкологических больных. Блок постоянной памяти технических параметров системы и ее элементов содержит субблоки памяти оптимальных и допустимых значений токов, напряжений, радиационного фона, температуры, давления и линейного перемещения конструкционных элементов устройств лучевой терапии. Блок постоянной памяти характеристик онкологических заболеваний включает субблоки памяти содержания признанных Минздравом РФ медицинских онкологических справочников, рентгеновских и томографических снимков типовых опухолей, описаний методов их диагностики и оперативного удаления. Блок перепрограммируемой памяти персональных данных онкологических больных включает субблоки памяти рентгеновских и томографических снимков опухолей, параметры оптимальной фиксации больного для лучевой терапии, а также диапазоны, направления и скорости углового сканирования устройства фиксации и облучающей головки, оптимальные с точки зрения минимального повреждения здоровых тканей при облучении опухоли, описания и параметры текущих процедур helium gas with liquid nitrogen. The complex of digital controls contains a central processor, a server and at least three workstations connected with them with optical interface communication lines equipped with personal computers for oncologists, examining cancer patients and developing treatment programs for them, and at least four workstations, equipped with industrial computers for controlling the radiation of the focus of oncology, and industrial computers are directly located at the corresponding devices of the radiation tera FDI. The server contains magnetic, silicon and optical information carriers, including a permanent memory unit for the technical parameters of the system and its elements, a permanent memory unit for the standard characteristics of oncological diseases, and a reprogrammable memory unit for personal data of cancer patients. The permanent memory block of the technical parameters of the system and its elements contains sub-blocks of memory of the optimal and permissible values of currents, voltages, radiation background, temperature, pressure, and linear displacement of structural elements of radiation therapy devices. The permanent memory block of the characteristics of oncological diseases includes subunits of the memory of the content of medical oncological guides recognized by the Ministry of Health of the Russian Federation, X-ray and tomographic images of typical tumors, descriptions of methods for their diagnosis and surgical removal. The reprogrammable memory block of personal data of cancer patients includes subunits of the memory of x-ray and tomographic images of tumors, parameters of the patient's optimal fixation for radiation therapy, as well as ranges, directions and angular scan rates of the fixation device and irradiating head, optimal from the point of view of minimal damage to healthy tissues during tumor irradiation , descriptions and parameters of current procedures
лечения больного. Аппаратура контроля и аварийной сигнализации содержит блок пороговых датчиков радиационного фона, датчиков температуры, датчиков измерения линейного перемещения конструкционных элементов устройств лучевой терапии, выполненных с цифровым выходом и соединенных с комплексом цифровых средств управления оптической линией связи. Многоканальное устройство лучевой терапии содержит не менее четырех аппаратов лучевой терапии с излучающей головкой, стационарное и/или мобильное устройство фиксации пациента, устройство визуализации опухоли, устройство визуализации пучка заряженных частиц, соединенные по двунаправленной активной шине сопряжения с промышленным компьютером управления облучением очага онкологии. Стационарное устройство фиксации выполнено совмещенным с аппаратом лучевой терапии типа «гантри» с горизонтальной фиксацией пациента, а мобильное - автономным и с возможностью фиксации пациента в любом удобном для терапии пространственном положении и возможностью перемещения устройства фиксации вместе с пациентом между автоматизированными рабочими местами врачей - онкологов. Мобильное устройство фиксации выполнено в виде кресла, снабженного приводом с тремя степенями свободы и установленного на мобильной платформе с колесами, причем кресло снабжено прижимными и растяжными механическими упорами для жесткой фиксации облучаемой части тела пациента относительно кресла, а привод выполнен с цифровым управлением и с возможностью качания кресла относительно направления протонно-ионного излучения. Устройство визуализации опухоли содержит позитронно-эмиссионный томограф и компьютерный томограф, соединенные между собой интерфейсной оптической линией связи. Устройство визуализации протонно-ионного излучения выполнено в виде позитронно-эмиссионного томографа. Генератор заряженных содержит последовательно соединенные источник treating a patient. The monitoring and alarm equipment comprises a block of threshold radiation background sensors, temperature sensors, linear measurement sensors for the structural elements of radiation therapy devices made with a digital output and connected to a set of digital optical line control tools. A multichannel radiation therapy device contains at least four radiation therapy devices with a radiating head, a stationary and / or mobile patient fixation device, a tumor imaging device, a charged particle beam imaging device connected via a bi-directional active interface bus to an industrial oncology site radiation control computer. The stationary fixation device is made combined with a gantry-type radiation therapy apparatus with horizontal fixation of the patient, and the mobile one is autonomous and can fix the patient in any spatial position convenient for therapy and the fixation device can be moved together with the patient between the automated workstations of oncologists. The mobile fixation device is made in the form of a chair equipped with a drive with three degrees of freedom and mounted on a mobile platform with wheels, and the chair is equipped with clamping and stretching mechanical stops for rigidly fixing the irradiated part of the patient’s body relative to the chair, and the drive is made with digital control and swing seats relative to the direction of proton-ion radiation. The tumor imaging device contains a positron emission tomograph and a computer tomograph connected to each other by an interface optical communication line. The device for visualization of proton-ion radiation is made in the form of a positron emission tomograph. The charged generator contains a series-connected source
заряженных частиц типа ЛУ-20, а также кольцевой или линейный ускоритель протонов и ионов, снабженный блоком магнитов со сверхпроводящими обмотками и цифровым управлением, причем блок магнитов включает ускоряющие дипольные и квадрупольные магниты, установленные равномерно на оси ускорителя с последовательным их чередованием, а также включает вводной и выводной отклоняющие магниты. Многоканальное устройство транспортировки излучения содержит расположенные на одной оси и соосно транспортирующие дипольные и квадрупольные магниты с последовательным их чередованием, а также содержит расположенные на этой оси не менее восьми отклоняющих магнитов для вывода и транспортировки излучения в излучающие головки устройств лучевой терапии. Сверхпроводящие обмотки магнитов выполнены из сверхпроводящего кабеля, содержащего мельхиоровую трубку круглого или прямоугольного сечения для канализации жидкого гелия, с внешней стороны которой и вдоль нее проложены токопроводы преимущественно из золота, серебра или меди, с внешней стороны токопроводов установлено противоизломное покрытие из накрученной на токопроводы нихромовой приволоки, с внешней стороны которой последовательно накручены теплоизоляционная каптоновая лента и изоляционная лента из стекловолокна.charged particles of the LU-20 type, as well as a ring or linear accelerator of protons and ions, equipped with a magnet block with superconducting windings and digital control, the magnet block includes accelerating dipole and quadrupole magnets mounted uniformly on the axis of the accelerator with sequential alternation, and also includes input and output deflecting magnets. A multi-channel radiation transport device contains dipole and quadrupole magnets located on the same axis and coaxially transporting them in succession, and also contains at least eight deflecting magnets located on this axis for outputting and transporting radiation to the radiating heads of the radiation therapy devices. The superconducting windings of the magnets are made of a superconducting cable containing a cupronickel tube of round or rectangular cross-section for sewage of liquid helium, on the outside of which and along it conductors are laid mainly of gold, silver or copper, from the outside of the conductors there is an anti-fracture coating made of nichrome wire screwed onto the conductors , on the outside of which the thermal insulation kapton tape and fiberglass insulation tape are sequentially wound.
Введение криогенной станции для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора заряженных частиц, блока холодильных машин для охлаждения жидким гелием обмоток магнитов многоканального устройства магнитной транспортировки излучения и лучевой терапии, а также снабжение обмоток всех магнитов каналами охлаждения, соединенными по парогазовой смеси агента охлаждения с криогенной станцией, а по жидкому агенту охлаждения - с холодильными машинами, установленными в непосредственной близости у соответствующих магнитов позволяет уменьшить омическое Introduction of a cryogenic station for cooling a coil of helium with magnet windings of a charged particle generator, a chiller unit for liquid helium cooling of magnets of a multi-channel device for magnetic radiation transport and radiation therapy, as well as supplying windings of all magnets with cooling channels connected through a gas-vapor mixture of a cooling agent to a cryogenic station and for liquid cooling agent - with refrigeration machines installed in close proximity to the respective magnets pos olyaet reduce ohmic
сопротивление обмоток практически до нуля и, тем самым, снизить резистивные потери энергии в магнитах, снизить потребляемую мощность в единицы÷десятки раз, решить проблему тепловых перегрузок и повысить надежность систем протонно-ионной терапии в целом. Введение не менее четырех устройств лучевой терапии и соответствующего количества отводов в многоканальном устройстве магнитной транспортировки излучения позволяет не только расширить пропускную способность системы по количеству обслуживаемых онкологических больных, но и снизить опасный радиоактивный уровень источника до лечебного уровня в аппаратах лучевой терапии, снизить требования по надежности их излучающих головок. Дополнительное повышение надежности работы системы обеспечивается введением аппаратуры контроля и аварийной сигнализации.the resistance of the windings to almost zero and, thereby, reduce the resistive energy loss in the magnets, reduce the power consumption by units ÷ tens of times, solve the problem of thermal overloads and increase the reliability of proton-ion therapy systems in general. The introduction of at least four radiation therapy devices and the corresponding number of taps in a multi-channel device for magnetic radiation transportation allows not only to expand the system capacity in terms of the number of cancer patients served, but also to reduce the dangerous radioactive source level to the treatment level in radiation therapy devices, and reduce their reliability requirements emitting heads. An additional increase in the reliability of the system is provided by the introduction of control equipment and alarm systems.
Конструктивное решение элементов системы, их взаимосвязь с системой контроля и аварийной сигнализации и комплексом цифровых средств управления, указанных в зависимых пунктах формулы изобретения, дополнительно позволяет рациональным образом контролировать надежность работы системы. Это объясняется тем, указанный комплекс аппаратуры обеспечивает тотальный контроль технических средств системы, процесс терапии и при аварийной ситуации и ошибках наведения протонно-ионного излучения на раковую опухоль - своевременное отключение неисправных элементов и радиационно опасного излучения.The constructive solution of the elements of the system, their relationship with the control and alarm systems and a set of digital controls indicated in the dependent claims further allows a rational control of the reliability of the system. This is explained by the fact that the indicated equipment complex provides total control of the system’s technical means, the therapy process, and in case of an emergency and errors in pointing the proton-ion radiation to the cancerous tumor — timely shutdown of faulty elements and radiation hazardous radiation.
На фигуре 1 представлена функциональная схема системы протонно-ионной терапии онкологических заболеваний, на фиг.2 - функциональная схема многоканального устройства лучевой терапии, на фиг.3 - конструкция сверхпроводящего кабеля.The figure 1 presents a functional diagram of a system of proton-ion therapy for cancer, figure 2 is a functional diagram of a multi-channel radiation therapy device, figure 3 is a design of a superconducting cable.
Система протонно-ионной терапии онкологических заболеваний содержит генератор 1 заряженных частиц, многоканальное устройство 2 транспортировки излучения и многоканальное устройство 3 лучевой терапии, соединенные по охлаждающему агенту с системой 4 охлаждения, а по сигналам контроля безопасности и управления - с центральной ЭВМ 5 и аппаратурой 6 контроля и аварийной сигнализации. Система 4 охлаждения содержит криогенную станцию 7 для охлаждения парогазовой смесью гелия обмоток магнитов генератора 1 заряженных частиц, блок 8 холодильных газовых машин 9 для охлаждения газообразным охлажденным гелием обмоток магнитов устройства 2 транспортировки излучения и многоканального устройства 3 лучевой терапии. Газовые машины (криокулеры) 9 выполнены в виде теплообменников газа гелия с охлажденным азотом. Генератор 1 заряженных частиц, многоканальные устройства 2 и 3 снабжены блоками магнитов 10 со сверхпроводящими обмотками. Сверхпроводящие обмотки магнитов 10 выполнены из сверхпроводящего кабеля, содержащего мельхиоровую трубку 11 круглого или прямоугольного сечения для канализации охлаждающего агента: парогазовой смеси для охлаждения обмоток магнитов генератора 1 заряженных частиц или - канализации охлажденного газа гелия для охлаждения обмоток магнитов устройств 2 и 3. С внешней стороны трубки 11 и вдоль нее проложены токопроводы 12 преимущественно из золота, серебра или меди. С внешней стороны токопроводов 12 установлено противоизломное покрытие 13 из накрученной на токопроводы нихромовой проволоки, с внешней стороны которой последовательно накручены теплоизоляционная каптоновая лента 14 и изоляционная лента 15 из стекловолокна. Каналы трубок 11 охлаждения сверхпроводящих обмоток магнитов 9 генератора 1 парогазовой смесью гелия соединены с криогенной станцией 6, а каналы трубок 11 охлаждения магнитов 9 устройств 2 и 3 - с соответствующими The proton-ionic cancer therapy system contains a charged particle generator 1, a multi-channel radiation transport device 2 and a multi-channel radiation therapy device 3, connected by a cooling agent to a cooling system 4, and by a safety and control signal from a central computer 5 and control equipment 6 and alarms. The cooling system 4 contains a cryogenic station 7 for cooling a coil-helium mixture of helium windings of magnets of a charged particle generator 1, a unit 8 of gas refrigeration machines 9 for cooling gaseous cooled helium windings of magnets of a radiation transporting device 2 and a multi-channel radiation therapy device 3. Gas machines (cryocoolers) 9 are made in the form of helium gas heat exchangers with cooled nitrogen. The generator of charged particles 1, multi-channel devices 2 and 3 are equipped with blocks of magnets 10 with superconducting windings. The superconducting windings of the magnets 10 are made of a superconducting cable containing a cupronickel tube 11 of circular or rectangular cross-section for the canalization of a cooling agent: a gas-vapor mixture for cooling the windings of the magnets of the charged particle generator 1 or - the canalization of cooled helium gas for cooling the windings of the magnets of devices 2 and 3. From the outside the tube 11 and along it laid conductors 12 mainly of gold, silver or copper. On the outside of the conductors 12, an anti-fracture coating 13 of nichrome wire wound onto the conductors was installed, on the outside of which heat-insulating Kapton tape 14 and fiberglass insulation tape 15 were successively wound. The channels of the cooling tubes 11 of the superconducting windings of the magnets 9 of the generator 1 with a gas-vapor mixture of helium are connected to the cryogenic station 6, and the channels of the cooling tubes 11 of the magnets 9 of the devices 2 and 3 are connected to the corresponding
машинами 9 охлаждения газа гелия, установленными непосредственно у соответствующих магнитов 10. Криогенная станция 7 выполнена в виде гелиевой установки охлаждения типа КГУ 1600/4.5, снабженной емкостью с жидким гелием, поршневым компрессором типа 1 ВУВ-45/150 и/или винтовым компрессором типа «Каскад- 80/25, фильтрами осушки гелия, а также - соединительными коллекторами прямого и обратного потока гелия (Криогенные технологии в сверхпроводящем ускорителе. М:, «Наука», 2008, с. 771). Центральная ЭВМ 5 входит в состав комплекса цифровых средств управления системой и содержит процессор 16, сервер 17 и соединенные с ними оптическими интерфейсными линиями связи 18 не менее трех автоматизированных рабочих мест 19, оснащенных персональными компьютерами 20 для врачей - онкологов, обследующих онкологических больных и разрабатывающих, для них программы лечения, и не менее четырех автоматизированных рабочих мест 21, оснащенных промышленными компьютерами 22 управления облучением очага онкологии. При этом промышленные компьютеры 22 непосредственно размещены у соответствующих установок 23 лучевой терапии устройства 3. Сервер 17 содержит магнитные, кремниевые и оптические носители информации, включающие блок постоянной памяти технических параметров системы и ее элементов, блок постоянной памяти стандартных характеристик онкологических заболеваний и блок перепрограммируемой памяти персональных данных онкологических больных (на фигурах не показано). Блок постоянной памяти технических параметров системы и ее элементов содержит субблоки памяти оптимальных и допустимых значений токов, напряжений, радиационного фона, температуры, давления и линейного перемещения конструкционных элементов устройств лучевой терапии. Блок постоянной памяти характеристик онкологических заболеваний включает субблоки памяти содержания признанных Минздравом РФ helium gas cooling machines 9 installed directly at the respective magnets 10. The cryogenic station 7 is made in the form of a KGU 1600 / 4.5 type helium cooling unit equipped with a liquid helium tank, type 1 VUV-45/150 piston compressor and / or screw type compressor Cascade 80/25, filters for drying helium, as well as connecting collectors for forward and reverse helium flow (Cryogenic technologies in a superconducting accelerator. M :, Nauka, 2008, p. 771). The central computer 5 is part of a set of digital system management tools and contains a processor 16, a server 17, and at least three automated workstations 19 connected to them with optical interface communication lines 18, equipped with personal computers 20 for oncologists, examining and treating cancer patients, for them are treatment programs, and at least four workstations 21 equipped with industrial computers 22 for managing the focus of oncology focus. In this case, industrial computers 22 are directly located at the respective radiation therapy facilities 23 of the device 3. Server 17 contains magnetic, silicon, and optical information carriers, including a permanent memory unit for the technical parameters of the system and its elements, a permanent memory unit for standard characteristics of oncological diseases, and a personal programmable personal memory unit data of cancer patients (not shown in the figures). The permanent memory block of the technical parameters of the system and its elements contains sub-blocks of memory of the optimal and permissible values of currents, voltages, radiation background, temperature, pressure, and linear displacement of structural elements of radiation therapy devices. The permanent memory block of the characteristics of oncological diseases includes subunits of the memory of the content recognized by the RF Ministry of Health
медицинских онкологических справочников, рентгеновских и томографических снимков типовых опухолей, описаний методов их диагностики и оперативного удаления. Блок перепрограммируемой памяти персональных данных онкологических больных включает субблоки памяти рентгеновских и томографических снимков опухолей, параметры оптимальной фиксации больного для лучевой терапии, а также диапазоны, направления и скорости углового сканирования устройства фиксации и облучающей головки, оптимальные с точки зрения минимального повреждения здоровых тканей при облучении опухоли, описания и параметры текущих процедур лечения больного. Процессор 16 и сервер 17 по сигнальным входам соединен с аппаратурой 23 контроля и аварийной сигнализации. Аппаратура 23 содержит пороговое устройство, соединенное с датчиками радиационного фона, датчиками температуры, датчиками линейных перемещений конструкционных элементов устройств лучевой терапии (на фигурах не показано), установленных на соответствующих объектах контроля, выполненных с цифровым выходом и соединенных с комплексом цифровых средств 16, 17 управления оптической линией связи 18. Многоканальное устройство 3 лучевой терапии (фиг.2) содержит не менее четырех аппаратов 23 лучевой терапии с излучающей головкой 24, стационарное и/или мобильное устройство 25 фиксации пациента, устройство 26 визуализации опухоли, устройство 27 визуализации пучка заряженных частиц. Для уменьшения травмируемости здоровых тканей онкобольного головка 24 аппарата 23 снабжена фокусирующим и сканирующим магнитами с гелиевым охлаждением и цифровым управлением, соединенными по двунаправленной активной шине сопряжения с промышленным компьютером 21 управления облучением очага онкологии. Устройство 26 визуализации опухоли содержит позитронно-эмиссионный томограф и компьютерный томограф, соединенные между собой интерфейсной medical oncological guides, X-ray and tomographic images of typical tumors, descriptions of methods for their diagnosis and surgical removal. The reprogrammable memory block of personal data of cancer patients includes subunits of the memory of x-ray and tomographic images of tumors, parameters of the patient's optimal fixation for radiation therapy, as well as ranges, directions and angular scan rates of the fixation device and irradiating head, optimal from the point of view of minimal damage to healthy tissues during tumor irradiation , descriptions and parameters of current patient treatment procedures. The processor 16 and the server 17 at the signal inputs are connected to the equipment 23 for monitoring and alarm. The apparatus 23 comprises a threshold device connected to background radiation sensors, temperature sensors, linear displacement sensors of structural elements of radiation therapy devices (not shown in the figures) installed on the corresponding monitoring objects, made with a digital output and connected to a set of digital control means 16, 17 optical communication line 18. The multi-channel device 3 of radiation therapy (figure 2) contains at least four devices 23 of radiation therapy with a radiating head 24, stationary and / or m abundant patient fixation device 25, tumor imaging device 26, charged particle beam imaging device 27. To reduce the trauma of healthy tissues of an oncological patient, the head 24 of the apparatus 23 is equipped with focusing and scanning magnets with helium cooling and digital control connected via a bi-directional active interface bus to the oncology center radiation control computer 21. The tumor imaging device 26 contains a positron emission tomograph and a computer tomograph interconnected by an interface
оптической линией связи. Устройство визуализации 27 пучка заряженных частиц выполнено в виде позитронно-эмиссионного томографа. Стационарное устройство 25 фиксации выполнено совмещенным с аппаратом 23 лучевой терапии, например типа «гантри» с горизонтальной фиксацией пациента, а мобильное 25 - с возможностью фиксации пациента в любом удобном для терапии пространственном положении и возможностью перемещения устройства 25 фиксации вместе с пациентом между автоматизированными рабочими местами 19, 21 врачей-онкологов. Мобильное устройство 25 фиксации выполнено в виде кресла, снабженного приводом с тремя степенями свободы и установленного на мобильной платформе с колесами, причем кресло снабжено прижимными и растяжными механическими упорами для жесткой фиксации облучаемой части тела пациента относительно кресла, а привод выполнен с цифровым управлением и с возможностью качания кресла относительно направления протонно-ионного излучения. Генератор 1 заряженных частиц содержит последовательно соединенные сменный источник 28 заряженных частиц, преимущественно ионов изотопа углерода (С9, С11, С12, С13) или протонов, а также кольцевой или линейный ускоритель 29 заряженных частиц, снабженные блоком магнитов со сверхпроводящими обмотками и цифровым управлением. При этом сменный источник 28 конструктивно выполнен типа ЛУ-20, блок магнитов включает ускоряющие дипольные 30 и квадрупольные 31 магниты, установленные равномерно на оси ускорителя 29 с последовательным их чередованием, а также включает вводной 32 и выводной 33 отклоняющие магниты. Через вводной магнит 32 ускоритель 29 соединен с выходом источника 28 заряженных частиц, а через выводной магнит 33 с многоканальным устройством 2 транспортировки протонно-ионного излучения. Устройство 2 содержит расположенные на одной оси и соосно транспортирующие квадрупольные 34 и дипольные optical line of communication. The imaging device 27 of a beam of charged particles is made in the form of a positron emission tomograph. The stationary fixation device 25 is made combined with the radiation therapy apparatus 23, for example, a gantry type with horizontal fixation of the patient, and the mobile 25 - with the possibility of fixing the patient in any spatial position convenient for therapy and the possibility of moving the fixation device 25 together with the patient between workstations 19, 21 oncologists. The mobile fixation device 25 is made in the form of a chair equipped with a drive with three degrees of freedom and mounted on a mobile platform with wheels, the chair being equipped with clamping and stretching mechanical stops for rigidly fixing the irradiated part of the patient’s body relative to the chair, and the drive is digitally controlled and can rocking the chair relative to the direction of proton-ion radiation. The charged particle generator 1 contains a series-connected interchangeable source of 28 charged particles, mainly carbon isotope ions (C 9 , C 11 , C 12 , C 13 ) or protons, as well as a ring or linear charged particle accelerator 29, equipped with a magnet block with superconducting windings and digital control. In this case, the replaceable source 28 is structurally made of the LU-20 type, the magnet block includes accelerating dipole 30 and quadrupole 31 magnets mounted uniformly on the axis of the accelerator 29 with their alternating rotation, and also includes input 32 and output 33 deflecting magnets. Through the input magnet 32, the accelerator 29 is connected to the output of the charged particle source 28, and through the output magnet 33 with a multi-channel proton-ion radiation transport device 2. The device 2 contains located on the same axis and coaxially transporting quadrupole 34 and dipole
35 магниты с последовательным их чередованием, а также содержит расположенные на этой оси не менее четырех отклоняющих магнитов 36 для вывода и транспортировки излучения в излучающие головки 24 аппаратов 23 лучевой терапии.35 magnets with sequential alternation, and also contains at least four deflecting magnets 36 located on this axis for outputting and transporting radiation to the radiating heads 24 of the radiation therapy apparatus 23.
Система протонно-ионной терапии онкологических заболеваний работает следующим образом. На автоматизированных рабочих местах 19 и/или 21 врач-онколог с помощью устройства 25 фиксации фиксирует больного. Далее соединяет цифровой вход привода устройства 25 фиксации с соответствующим компьютером 20, 22. Затем подключает к соответствующему компьютеру 20, 22 устройство 26 визуализации опухоли и с помощью него обследует онкологического больного, изучает на мониторе соответствующего компьютера 20, 22 изображение опухоли и место ее расположения, разрабатывает программу обработки опухоли путем имитации облучения опухоли последовательным указанием на мониторе точек опухоли и направления их облучения. При этом автоматически по командам управления соответствующего компьютера 20, 22 вращается устройство 25 фиксации. Врач визуально наблюдает отработку устройством 25 отработку его целеуказания на компьютере. Данные датчиков каждого положения устройства 25 одновременно фиксируются компьютером и вводятся в его память в виде программы сканирования устройства 25 при облучении опухоли. Аналогичным образом для каждой точки воздействия на раковую опухоль без включения облучающей головки 24 аппарата 23 лучевой терапии имитируют программу фокусирования, углового направления и скорости сканирования луча головки 24 для уменьшения вероятности повреждения здоровых тканей. Результаты обследования, включая снимки раковой опухоли, ее месторасположение, антропологические данные пациента, расположение и программы сканирования, требуемая мощность, время и порядок выполнения лечебных процедур, а также предполагаемая The system of proton-ion therapy for cancer works as follows. On automated workstations 19 and / or 21, an oncologist with the help of the device 25 fixation fixes the patient. Next, it connects the digital input of the drive of the fixation device 25 to the corresponding computer 20, 22. Then it connects the tumor imaging device 26 to the corresponding computer 20, 22 and with it examines the cancer patient, examines the image of the tumor and its location on the monitor of the corresponding computer 20, 22, develops a program for treating the tumor by simulating the irradiation of the tumor by sequentially indicating on the monitor the points of the tumor and the direction of their irradiation. In this case, automatically according to the control commands of the corresponding computer 20, 22, the locking device 25 rotates. The doctor visually observes the development of the device 25, the development of its target designation on the computer. The data of the sensors of each position of the device 25 are simultaneously recorded by a computer and entered into its memory in the form of a scanning program of the device 25 during tumor irradiation. Similarly, for each point of exposure to a cancer tumor without turning on the irradiating head 24 of the radiation therapy apparatus 23, a program for focusing, angular direction and scanning speed of the beam of the head 24 is simulated to reduce the likelihood of damage to healthy tissues. The results of the examination, including pictures of the cancer tumor, its location, anthropological data of the patient, location and scanning programs, the required power, time and procedure for performing medical procedures, as well as the estimated
доза облучения автоматически запоминаются в соответствующем персональном компьютере 20, 22 и далее передаются в сервер 17 в его блок памяти персональных данных больного. Далее зафиксированного больного подвергают первому по разработанной процедуре лечения облучению протонно-ионным пучком с помощью излучающей головки 24 аппарата 23 лучевой терапии. При использовании мобильного устройства 25 фиксации предварительно перевозят его к аппарату 23, подключают его к промышленному компьютеру 22 управления, переносят персональные данные больного с сервера 17 в память компьютера 22. Далее проводят уточнение данных программ сканирования на мониторе компьютера 22 при пониженной мощности излучающее головки 24 с помощью устройств визуализации 26 и 27. Это необходимо для компенсации ошибок юстировки и возможных сдвигов больного в мобильном устройстве 25 фиксации в процессе перевозки. Затем нажатием кнопки Enter компьютеру 22 управления облучением дают разрешение на выполнение программы первого облучения. При этом головка 24 излучения включается на требуемую мощность, ее луч последовательно фокусируется на месте расположения опухоли с различных направлений путем одновременного поворота устройства 25 фиксации и направления излучения луча головки 24 в заданных программой облучения пределах. Одновременно врач-онколог по монитору компьютера 22 следит за правильностью выполнения программы облучения. Одновременно процедурные данные и процесс облучения передаются на сервер 17 и центральный процессор 16. Процессор 16 контролирует процесс облучения путем сравнения текущих данных облучения с допустимыми значениями. Одновременно он через аппаратуру 6 контроля и аварийной сигнализации опрашивает датчики радиационного фона, датчики температуры, датчики измерения линейного перемещения конструкционных элементов устройств лучевой терапии, а также датчики технических параметров генератора 1 the radiation dose is automatically stored in the corresponding personal computer 20, 22 and then transferred to the server 17 in its memory block of the patient’s personal data. Next, the patient is fixed subjected to the first treatment procedure developed by irradiation with a proton-ion beam using the emitting head 24 of the apparatus 23 of radiation therapy. When using a mobile fixation device 25, it is preliminarily transported to the apparatus 23, it is connected to an industrial control computer 22, the patient’s personal data is transferred from the server 17 to the computer’s memory 22. Next, the data of the scanning programs on the computer monitor 22 are updated at a reduced power emitting head 24 s using visualization devices 26 and 27. This is necessary to compensate for alignment errors and possible patient shifts in the mobile fixation device 25 during transportation. Then, by pressing the Enter button, the exposure control computer 22 is given permission to execute the first exposure program. In this case, the radiation head 24 is turned on at the required power, its beam is sequentially focused on the location of the tumor from various directions by simultaneously rotating the fixation device 25 and the radiation direction of the beam of the head 24 within the limits specified by the irradiation program. At the same time, the oncologist on the computer monitor 22 monitors the correct implementation of the irradiation program. At the same time, the procedural data and the irradiation process are transmitted to the server 17 and the central processor 16. The processor 16 monitors the irradiation process by comparing the current irradiation data with acceptable values. At the same time, he interrogates radiation sensors, temperature sensors, sensors for measuring linear displacement of structural elements of radiation therapy devices, as well as sensors for technical parameters of the generator through the monitoring and alarm equipment 6;
заряженных частиц, устройства 2 канализации излучения и устройств 23 лучевой терапии. Сравнивает полученные данные с допустимыми пределами и в случае выхода параметров за допустимые пределы, опасные для жизни больного и врачей, а также в случае предаварийной ситуации на оборудовании системы выдает команды на автоматическое безаварийное отключение аппаратуры системы. Аналогичным образом функционирует система при работе на других автоматизированных рабочих местах врачей-онкологов.charged particles, radiation canalization device 2 and radiation therapy devices 23. It compares the data obtained with the permissible limits and, if the parameters exceed the permissible limits that are dangerous for the life of the patient and doctors, as well as in the event of a pre-emergency situation on the system equipment, issues commands to automatically turn off the system equipment without fail. The system functions in a similar way when working at other automated workplaces of oncologists.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения. Готовится разработка технического проекта и опытного образца системы протонно-ионной терапии онкологических заболеваний.The utility model is developed at the technical proposal level. The development of a technical project and a prototype of a system of proton-ion therapy for cancer is being prepared.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139489/22U RU81078U1 (en) | 2008-10-06 | 2008-10-06 | PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139489/22U RU81078U1 (en) | 2008-10-06 | 2008-10-06 | PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU81078U1 true RU81078U1 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=40528931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008139489/22U RU81078U1 (en) | 2008-10-06 | 2008-10-06 | PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU81078U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2491107C2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-08-27 | Открытое акционерное общество "Головной центр сервисного обслуживания и ремонта Концерна ПВО "Алмаз-Антей" "Гранит" | Method for pancreatic malignancy exposure to hadron beam |
RU2620931C2 (en) * | 2010-12-22 | 2017-05-30 | Нуклетрон Оперейшнз Б.В. | Mobile x-ray apparatus |
RU2792417C1 (en) * | 2019-12-13 | 2023-03-22 | Кабусики Кайся Тосиба | Scanning coil, scanning magnet and method for manufacturing scanning coil |
-
2008
- 2008-10-06 RU RU2008139489/22U patent/RU81078U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2620931C2 (en) * | 2010-12-22 | 2017-05-30 | Нуклетрон Оперейшнз Б.В. | Mobile x-ray apparatus |
RU2491107C2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-08-27 | Открытое акционерное общество "Головной центр сервисного обслуживания и ремонта Концерна ПВО "Алмаз-Антей" "Гранит" | Method for pancreatic malignancy exposure to hadron beam |
RU2792417C1 (en) * | 2019-12-13 | 2023-03-22 | Кабусики Кайся Тосиба | Scanning coil, scanning magnet and method for manufacturing scanning coil |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6643830B2 (en) | Patient positioning system | |
JP4616843B2 (en) | Multi-chamber irradiation treatment system | |
US7960710B2 (en) | Particle radiation therapy equipment | |
US20150035942A1 (en) | Camera systems and methods for use in one or more areas in a medical facility | |
JP6827114B2 (en) | Medical imaging system with magnet unit and irradiation unit | |
US20120307973A1 (en) | Radiotherapy system | |
CN110559004B (en) | Medical system | |
US20080234531A1 (en) | Bi-polar treatment facility for treating target cells with both positive and negative ions | |
US20100150309A1 (en) | Real time treatment parameter algorithm for moving targets | |
JP2009160308A (en) | Radiotherapy system, radiotherapy support apparatus and radiotherapy support program | |
US20120207372A1 (en) | Radiotherapy system and control method for radiotherapy system | |
US9324152B2 (en) | Image processing of images that include marker images | |
CN104981205A (en) | Directed x-ray fields for tomosynthesis | |
US11904188B2 (en) | Fully-spherical radiation therapy system | |
JPH10113400A (en) | Radiotherapy system | |
RU81078U1 (en) | PROTON ION THERAPY SYSTEM OF ONCOLOGICAL DISEASES | |
CN111068186B (en) | CT imaging and image-guided radiotherapy device | |
CN110740782A (en) | System and method for magnetic field localization of charged particle beam end point | |
Niranjan et al. | Gamma knife radiosurgery | |
US9538964B2 (en) | Inclined pet device and pet combined device | |
US11679281B1 (en) | Scalable slim radiotherapy treatment delivery system topology | |
KR20150065611A (en) | Cone-Beam CT / Magnetic Resonance hybrid simulation system and method for generating reference images for radiotherapy | |
RU2423156C2 (en) | Method of breast cancer exposure to hadron beam and related apparatus for implementation thereof | |
RU2420332C2 (en) | Method of hadron beam irradiation of malignant pulmonary tumours and device for implementation thereof | |
RU2417804C2 (en) | Method of carrying out irradiation of malignant liver tumours with beams of hadrons and device for its realisation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20091007 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20120920 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131007 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20151020 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161007 |