Почему циклотроны малопригодны для высокоэффективной протонной терапии ?

В настоящее время в мире разработаны и продолжают разрабатываться различными компаниями ускорители для протонной и ионной терапии на основе циклотрона.

 

По нашему мнению, этот тип ускорителей малопригоден для новой высокоэффективной технологии лечения онкологических заболеваний.


Дело в том, что циклотроны, по принципу своего действия, могут производить пучки с фиксированной энергией частиц, на которую они спроектированы. Между тем лучевая терапия требует изменения энергии в широком диапазоне. Для изменения энергии на имеющихся циклотронных установках пучок пропускается через поглотитель энергии, в котором он тормозится до нужной величины. При этом из-за взаимодействия с веществом поглотителя происходит не только потеря энергии, но и рассеивание частиц, и узкий пучок выходит из поглотителя в виде веера. Затем этот пучок рассеивается еще больше дополнительным рассеивателем. Для того, чтобы облучать только опухоль, широкий пучок проходит через коллиматор, который имеет отверстие по профилю опухоли с данного ракурса. Кроме того, чтобы пучок остановился на нужной глубине, после коллиматора ставится компенсатор (см. схему).

В чем недостаток этой технологии:

  1. Видно, что при этой схеме облучения повышенную дозу, равную дозе в опухоли, получает и часть здоровой ткани.

  2. Для облучения пациента необходимо механическое изготовление коллиматоров и компенсаторов, то есть при больнице должна быть механическая мастерская.

  3. Коллиматоры представляют собой достаточно тяжелые изделия и требуют дополнительного персонала для переноски и установки.

  4. Коллиматоры становятся радиоактивными после использования и требуют хранения в радиационно-защищенном помещении в течение нескольких месяцев до дальнейшей утилизации.

  5. Большая доля ускоренного первичного пучка тормозится коллиматорами, в которых, в результате ядерных реакций, генерируются нейтроны. Эти нейтроны попадают в пациента и могут быть причиной вторичного рака.

  6. Самый важный недостаток заключается в том, что при такой технологии практически невозможно облучение опухоли со многих направлений, так как это потребовало бы изготовления индивидуальных коллиматоров и компенсаторов для каждого направления.

  7. При существующих технологиях невозможно также использование режима IMPT и в особенности оптимизированной IMPT, что также не позволяет иметь предельно высокое отношение дозы в опухоли к дозе в здоровой ткани.

Таким образом, перечисленные недостатки (в особенности 6 и 7) показывают, что применение циклотронных ускорителей для новой, высокоэффективной терапии не имеет перспективы.

© Protom. 2017