RU2141860C1 - Method and device for treating malignant tumors by applying neutron-catching therapy - Google Patents
Method and device for treating malignant tumors by applying neutron-catching therapy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141860C1 RU2141860C1 RU98102730/14A RU98102730A RU2141860C1 RU 2141860 C1 RU2141860 C1 RU 2141860C1 RU 98102730/14 A RU98102730/14 A RU 98102730/14A RU 98102730 A RU98102730 A RU 98102730A RU 2141860 C1 RU2141860 C1 RU 2141860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron
- biological
- biological object
- polyethylene
- working chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
- A61N2005/1076—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus using a dummy object placed in the radiation field, e.g. phantom
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
- A61N2005/109—Neutrons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, к лучевой терапии при предварительном введении препаратов в организм, и может быть использовано для нейтрон-захватной терапии злокачественных опухолей с использованием гадолиний- и/или борсодержащих препаратов. The invention relates to medicine, radiation therapy with the preliminary introduction of drugs into the body, and can be used for neutron capture therapy of malignant tumors using gadolinium and / or boron-containing drugs.
Известен способ лечения злокачественных опухолей, в частности опухолей головного мозга, путем введения в опухоль металлических клипс, что при лучевой терапии снижает экспозиционную дозу излучения на величину дополнительного рассеянного излучения в ≈1,5 раза. Исключая хирургическое вмешательство, используют комплексные соединения радиоактивных изотопов, которые способны накапливаться в опухолевых клетках и уничтожать их действием своего радиоактивного излучения. Однако процесс накопления в опухолевых клеток весьма продолжителен (несколько часов), что сопровождается облучением здоровых тканей организма в процессе миграции препарата по органам и тканям организма. There is a method of treating malignant tumors, in particular brain tumors, by introducing metal clips into the tumor, which during radiation therapy reduces the exposure dose of radiation by the amount of additional scattered radiation by ≈1.5 times. Excluding surgical intervention, complex compounds of radioactive isotopes are used, which are able to accumulate in tumor cells and destroy them by the action of their radioactive radiation. However, the process of accumulation in tumor cells is very long (several hours), which is accompanied by irradiation of healthy body tissues during the migration of the drug to the organs and tissues of the body.
Известен способ лечения злокачественных опухолей методом нейтрон-захватной терапии. Метод заключается в предварительном накоплении в опухоли соединений со стабильными изотопами 10B или 157Gd, последующем облучении опухоли потоком тепловых нейтронов. При этом атомы 10B поглощают нейтроны с испусканием вторичного излучения α-частиц и низкоэнергетических γ-квантов, которое полностью поглощается клетками опухоли, что приводит их к гибели. Поглощенная опухолью доза излучения пропорциональна произведению потока тепловых нейтронов в сечении их захвата атомами 10B. При использовании 157Gd в опухоли возникает вторичное γ-излучение, электроны конверсии и Оже-электроны. Сечение захвата тепловых нейтронов 157Gd в 66 раз больше сечения захвата 10B, что увеличивает число актов взаимодействия в единице объема опухоли. Данное техническое решение, используемое для лечении меланомы, принято за прототип.A known method of treating malignant tumors by neutron capture therapy. The method consists in preliminary accumulation in the tumor of compounds with stable 10 B or 157 Gd isotopes, followed by irradiation of the tumor with a thermal neutron flux. In this case, 10 B atoms absorb neutrons with the emission of secondary radiation of α-particles and low-energy γ-quanta, which is completely absorbed by the tumor cells, which leads to their death. The radiation dose absorbed by the tumor is proportional to the product of the flux of thermal neutrons in the cross section for their capture by 10 B atoms. When using 157 Gd, secondary γ radiation, conversion electrons, and Auger electrons appear in the tumor. The thermal neutron capture cross section 157 Gd is 66 times larger than the 10 B capture cross section, which increases the number of interaction events per unit volume of the tumor. This technical solution used to treat melanoma is taken as a prototype.
Известно устройство для лучевой терапии содержащее ядерный реактор с биологической защитой; радиальные горизонтальные каналы, в которых размещены фильтры из тяжелых металлов: W, Pb, Bi для формирования необходимой мощности потока. Данное устройство позволяет облучать биологические объекты тремя видами излучений: быстрыми нейтронами, тепловыми нейтронами и позитронами. В реакторе установлена сложноорганизованная активная зона, снаружи которой размещены два подвижных кольца-замедлителя, содержащих жидкий состав с различными поглотителями. Устройство содержит 4 радиальных канала, соединяющие активную зону с рабочими камерами, а поворотные кольца замедлителя обеспечивают заданный режим облучения. Однако для нейтрон-захватной терапии подвижные кольца замедлителя не обеспечивают в радиальных каналах необходимое уменьшение плотности потока быстрых нейтронов и γ-лучей. A device for radiation therapy containing a nuclear reactor with biological protection; horizontal radial channels in which filters of heavy metals are placed: W, Pb, Bi to form the necessary flow power. This device allows you to irradiate biological objects with three types of radiation: fast neutrons, thermal neutrons and positrons. A complexly organized core is installed in the reactor, on the outside of which are two movable moderator rings containing a liquid composition with various absorbers. The device contains 4 radial channels connecting the active zone with the working chambers, and the rotary rings of the moderator provide a given exposure mode. However, for neutron capture therapy, the movable moderator rings do not provide the necessary reduction in the flux density of fast neutrons and gamma rays in radial channels.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип предложенного устройства, является устройство для облучения опухоли, включающее активную зону реактора, горизонтальный канал с графитовым рассеивателем, фильтр, коллиматор переменного сечения, рабочую камеру со столом для размещения биологического объекта внутри биологической защиты. Данное устройство обеспечивает увеличение мощности потока нейтронов с энергиями до 0,4-0,8 МэВ при снижении доли тепловых нейтронов с энергиями ниже 0,4 МэВ для уменьшения теплового поражения здоровых тканей. Технический уровень водо-водяного реактора в стандартном исполнении обеспечивает следующие характеристики полей излучения: плотность потока тепловых нейтронов - 3•108 тн/см2•с, плотность потока быстрых нейтронов - 1,2•107 бн/см2•с при мощности дозы фонового γ-излучения 1,2 Р/с. Указанные параметры не обеспечивают эффективности нейтрон-захватной терапии, поскольку плотность потока тепловых нейтронов мала и его использование удлиняет время облучения, что из-за высокой мощности фонового γ-излучения приводит к радиационному поражению биологического объекта.The closest technical solution adopted for the prototype of the proposed device is a device for irradiating the tumor, including the reactor core, a horizontal channel with a graphite diffuser, a filter, a collimator of variable cross section, a working chamber with a table for placing the biological object inside the biological defense. This device provides an increase in the power of the neutron flux with energies up to 0.4-0.8 MeV while reducing the fraction of thermal neutrons with energies below 0.4 MeV to reduce the thermal damage to healthy tissues. The technical level of the pressurized water reactor in the standard version provides the following characteristics of the radiation fields: thermal neutron flux density - 3 • 10 8 tn / cm 2 • s, fast neutron flux density - 1.2 • 10 7 bn / cm 2 • s doses of background γ radiation of 1.2 R / s. These parameters do not ensure the effectiveness of neutron capture therapy, since the thermal neutron flux density is small and its use lengthens the exposure time, which, due to the high power of the background γ radiation, leads to radiation damage to the biological object.
Единой технической задачей, на которую направлена группа изобретений, является повышение эффективности нейтрон-захватной терапии путем создания высокой концентрации атомов 10B и 157Gd в ткани опухоли, увеличения плотности потока тепловых нейтронов при снижении (мощности) фонового γ-излучения.The single technical task to which the group of inventions is directed is to increase the efficiency of neutron capture therapy by creating a high concentration of 10 B and 157 Gd atoms in the tumor tissue, increasing the thermal neutron flux density with a decrease in (power) of background γ-radiation.
Указанная задача решена тем, что в способе нейтрон-захватной терапии злокачественных опухолей в эксперименте, включающем введение в биологический объект бор- и/или гадолинийсодержащих препаратов, облучение объекта потоком нейтронов и оценку эффективности терапии, согласно изобретению в биологический объект вводят бор- и/или гадолинийсодержащее соединение в пролонгированной лекарственной форме и затем его облучают пучком тепловых нейтронов диаметром 20-150 мм с потоком 5•108-109 тн/см2с с мощностью дозы фонового γ-излучения в пучке не более 0,14 Р/с, в течение 15-60 мин. В качестве биологического объекта используют мелких лабораторных животных с перевитыми опухолями или фантом головы человека, с плоскими полиэтиленовыми емкостями, заполненными пролонгированными лекарственными формами бор- и/или гадолинийсодержащих соединений, а бор- и/или гадолинийсодержащие соединения в виде пролонгированных лекарственных форм вводят непосредственно в опухоли за 5 мин до облучения потоком нейтронов.This problem is solved by the fact that in the method of neutron-capture therapy of malignant tumors in an experiment, which includes introducing boron and / or gadolinium-containing preparations into a biological object, irradiating the object with a neutron flux and evaluating the effectiveness of therapy, according to the invention, boron and / or a gadolinium-containing compound in a prolonged dosage form and then it is irradiated with a beam of thermal neutrons with a diameter of 20-150 mm with a flux of 5 • 10 8 -10 9 t / cm 2 s with a dose rate of background γ-radiation in the beam not greater its 0.14 R / s, for 15-60 minutes As a biological object, small laboratory animals are used with transplanted tumors or a phantom of the human head, with flat polyethylene containers filled with prolonged dosage forms of boron and / or gadolinium-containing compounds, and boron and / or gadolinium-containing compounds in the form of prolonged dosage forms are injected directly into the
Указанная задача решена также тем, что в устройстве, содержащем ядерный реактор с каналом, соединяющим активную зону и рабочую камеру, с подвижным столиком для размещения биологического объекта и с биологической защитой, а также систему формирования нейтронного пучка с рассеивателем, фильтром, коллиматором переменного сечения, согласно изобретению в нем горизонтальный канал с графитовым рассеивателем размещен по касательной к активной зоне водяного ядерного реактора и на выходе в рабочую камеру закрыт диафрагмой с диаметром отверстия от 20 до 150 мм; система формирования нейтронного пучка состоит из пяти шиберных колец, в трех центральных из которых вставлен конусообразный коллиматор с углом расходимости α = 1-2o, выполненный из полиэтилена высокого давления с плотностью ρ - 0,97 г/см3, при этом в 3-м по ходу пучка шиберном кольце установлен фильтр из поликристаллического висмута с плотностью ρ - 9,75 г/см3, отношение которого l к расстоянию до диафрагмы L равно l/L=1/(30-40); при этом в первом шиберном кольце размещены свинцовая и полиэтиленовая втулки, а биологическая защита рабочей камеры снабжена подвижным, соединенным со столиком блоком, поверхность которого выполнена в виде уступов, сопрягаемых с аналогичными уступами внутренней поверхности рабочей камеры; стационарная биологическая защита рабочей камеры выполнена из стальных каркасов, заполненных послойно свинцом и борированным полиэтиленом с толщиной слоя 5-6 см. При этом на столике установлены параллельно две рамки, на первой, перед диафрагмой, выполнены фиксаторы для крепления биологического объекта или фантома головы, на второй рамке, на закрепленной на ней пластине из оргстекла нанесены юстировочные концентрические окружности для ориентации нейтронного пучка и установке детекторов-дозиметров.This problem was also solved by the fact that in a device containing a nuclear reactor with a channel connecting the active zone and the working chamber, with a movable stage for placing a biological object and with biological protection, as well as a neutron beam formation system with a scatterer, a filter, a collimator of variable cross section, according to the invention therein, a horizontal channel with a graphite diffuser is placed tangentially to the core of a water nuclear reactor and is closed by a diaphragm with a hole diameter at the outlet to the working chamber from 20 to 150 mm; the neutron beam formation system consists of five slide rings, in the three central of which a cone-shaped collimator with an angle of divergence α = 1-2 ° inserted from high-density polyethylene with a density ρ of 0.97 g / cm 3 is inserted, with 3- m along the beam, a polycrystalline bismuth filter with a density ρ - 9.75 g / cm 3 is installed in the gate ring, the ratio of which l to the distance to the diaphragm L is l / L = 1 / (30-40); at the same time, lead and polyethylene bushings are placed in the first slide ring, and the biological protection of the working chamber is equipped with a movable unit connected to the table, the surface of which is made in the form of ledges mating with similar ledges of the inner surface of the working chamber; stationary biological protection of the working chamber is made of steel frames filled with layers of lead and borated polyethylene with a layer thickness of 5-6 cm. At the same time, two frames are mounted on the table in parallel, on the first, in front of the diaphragm, clamps are made for attaching a biological object or head phantom to the second frame, on which a plexiglass plate is mounted, alignment concentric circles are applied to orient the neutron beam and install dosimeter detectors.
Заявленная группа изобретений соответствует требованию "единство изобретения", поскольку предложенное устройство предназначено для осуществления способа, и оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого полезного результата. The claimed group of inventions meets the requirement of "unity of invention", since the proposed device is designed to implement the method, and both objects are aimed at solving the same problem with obtaining a single useful result.
Полезный результат заключается в том, что на стандартном реакторе получен поток тепловых нейтронов с плотностью 5•108-109 тн/см2•с, что выше, чем в прототипе (в 30 раз), c мощностью дозы фонового γ-излучения в пучке 0,14 Р/с (снижена в 8 раз). В сочетании с предлагаемым устройством применение пролонгированных лекарственных форм бор- и/или гадолинийсодержащих соединений позволяет получить высокий терапевтический эффект нейтрон-захватной терапии злокачественных опухолей (около 80%).A useful result is that a thermal neutron flux with a density of 5 • 10 8 -10 9 tn / cm 2 • s was obtained in a standard reactor, which is higher than in the prototype (30 times), with a dose rate of background γ-radiation in a beam of 0.14 R / s (reduced by 8 times). In combination with the proposed device, the use of prolonged dosage forms of boron and / or gadolinium-containing compounds allows to obtain a high therapeutic effect of neutron capture therapy of malignant tumors (about 80%).
Изготовленная экспериментальная установка смонтирована на базе водо-водяного реактора ИРТ. Проведенные дозиметрические измерения показали полное соответствие параметров установки указанным в изобретении и требованиям действующиx НРБ и ОСП. Установка способна работать с использованием в качестве биологических объектов мелких лабораторных животных или фантома головы. Приготовленные пролонгированные формы бор- и/или гадолинийсодержащих соединений отличаются замедленным всасыванием из места введения и злокачественной опухоли, что обеспечивает поддержание нужных нейтрон-захватной терапии концентраций 10B и 157Gd во все время облучения. Предлагаемое изобретение как в части устройства, так и в части лекарственных форм используется в экспериментальных исследованиях. Таким образом, предложение заявителя соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".The manufactured experimental setup was mounted on the basis of the IRT pressurized water reactor. The dosimetric measurements showed that the installation parameters are fully consistent with the requirements specified in the invention and the requirements of the current NRB and OSP. The facility is capable of working using small laboratory animals or a head phantom as biological objects. The prepared prolonged forms of boron and / or gadolinium-containing compounds are characterized by delayed absorption from the injection site and the malignant tumor, which ensures the maintenance of the necessary neutron-capture therapy at concentrations of 10 B and 157 Gd during the entire exposure. The present invention, both in part of the device, and in the part of dosage forms is used in experimental studies. Thus, the proposal of the applicant meets the criteria of the invention of "industrial applicability".
Проведенный авторами поиск по патентным и научно-техническим источникам не выявил аналогов для способа и устройства заявленной группы, характеризуемой признаками, идентичными по своим свойствам и полученному результату в своей совокупности существенным признакам известных технических решений в данной области, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретению "изобретательский уровень". Отдельные элементы устройства и материалы для их изготовления известны, однако, их использование для нейтрон-захватной терапии в указанной в изобретении совокупности не известно и практически не применяется. Аналогично не известны пролонгированные лекарственные формы бор- и гадолинийсодержащих соединений. A search by the authors for patent and scientific and technical sources did not reveal analogues for the method and device of the claimed group, characterized by features that are identical in their properties and the result obtained in their totality to the essential features of known technical solutions in this field, which allows us to consider the proposal of the applicant in accordance with the criteria of the invention "inventive step". The individual elements of the device and the materials for their manufacture are known, however, their use for neutron capture therapy in the aggregate indicated in the invention is not known and is practically not used. Similarly, prolonged dosage forms of boron and gadolinium-containing compounds are not known.
При сравнении предложения заявителя с прототипами выявлено, что способ отличается характером биологического объекта, лекарственных форм бор- и гадолинийсодержащих соединений и характеристиками потока нейтронов, а устройство отличается геометрическим расположением и устройством канала для формирования потока тепловых нейтронов, экспериментально подобранными материалами и геометрией основных элементов устройства, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию изобретения "новизна". When comparing the applicant’s proposals with prototypes, it was revealed that the method differs in the nature of the biological object, the dosage forms of boron and gadolinium-containing compounds and the characteristics of the neutron flux, and the device differs in the geometric arrangement and channel structure for generating the thermal neutron flux, experimentally selected materials and the geometry of the main elements of the device, which allows us to consider the proposal of the applicant in accordance with the criteria of the invention of "novelty."
Суть изобретения заключается в том, что для формирования пучка тепловых нейтронов по предлагаемому способу на стандартном водяном реакторе ИРТ мощностью 2,5 МэВ потребовалось создать горизонтальный канал, касательный к активной зоне, отстоящий от ее центра на 395 мм, что позволило уменьшить долю быстрых нейтронов и γ-излучения в пучке. В касательном канале в плоскости A3 установлен графитовый рассеиватель длиной 400 мм, который в зависимости от толщины и материала увеличивает вклад тепловых нейтронов в потоке. При этом количество быстрых нейтронов уменьшается в 20 раз, а γ-излучения - в 50 раз (в случае использования графита толщиной 150-200 мм) (фиг. 1 и 5). Для формирования пучка тепловых нейтронов в касательном канале в трех центральных шиберных кольцах установлен коллиматор из полиэтилена высокого давления. Выбор полиэтилена высокого давления обусловлен наличием в нем максимального числа рассеивающих γ-излучение центров по сравнению с другими марками полиэтилена. Экспериментально установлено, что расходимость коллиматора α = 1,8 - 2,0o, что обеспечивает фокусирование тепловых нейтронов и уменьшение доли быстрых нейтронов и γ-излучения в пучке. Коллиматор представляет собой усеченный конус с диаметром входного отверстия 126 мм и выходного - 60 мм. Полиэтилен высокого давления, с выбранной плотностью ρ - 0,97 г/см3 обеспечивает дополнительный сбор тепловых нейтронов.The essence of the invention lies in the fact that for the formation of a thermal neutron beam by the proposed method on a standard 2.5 MeV IRT water reactor, it was necessary to create a horizontal channel tangent to the core, located 395 mm from its center, which made it possible to reduce the fraction of fast neutrons and γ radiation in the beam. A 400 mm long graphite diffuser is installed in the tangent channel in the A3 plane, which, depending on the thickness and material, increases the contribution of thermal neutrons in the flux. In this case, the number of fast neutrons decreases by 20 times, and γ radiation - by 50 times (in the case of using graphite with a thickness of 150-200 mm) (Fig. 1 and 5). To form a thermal neutron beam in a tangent channel, a high pressure polyethylene collimator is installed in the three central gate rings. The choice of high-pressure polyethylene is due to the presence in it of the maximum number of centers scattering γ-radiation in comparison with other brands of polyethylene. It was experimentally established that the collimator divergence is α = 1.8 - 2.0 ° , which ensures focusing of thermal neutrons and a decrease in the fraction of fast neutrons and γ radiation in the beam. The collimator is a truncated cone with an inlet diameter of 126 mm and an outlet diameter of 60 mm. High-pressure polyethylene, with a selected density ρ - 0.97 g / cm 3 provides an additional collection of thermal neutrons.
Для ослабления выходящего из канала потока γ\-излучения в 3-м шиберном кольце по ходу пучка нейтронов установлен фильтр из поликристаллического висмута. Из различных материалов - уран, молибден, свинец, висмут - был выбран поликристаллический висмут с плотностью ρ - 9,75 г/см3 (фиг. 2), который незначительно уменьшает количество тепловых нейтронов, но эффективно поглощает γ-излучение. Выбор поликристаллического висмута объясняется также тем, что он имеет требуемую кристаллическую структуру и является доступным материалом. Экспериментально было установлено, что оптимальное размещение фильтра определяется следующей формулой:
l/L=1/(30-40),
где l - толщина фильтра, L - расстояние между фильтром и диафрагмой, 30-40 - экспериментально подобранный коэффициент.To attenuate the γ \ radiation flux emerging from the channel, a filter made of polycrystalline bismuth is installed along the neutron beam in the 3rd gate ring. Of the various materials — uranium, molybdenum, lead, bismuth — polycrystalline bismuth with a density ρ of 9.75 g / cm 3 was selected (Fig. 2), which slightly reduces the amount of thermal neutrons, but effectively absorbs γ radiation. The choice of polycrystalline bismuth is also due to the fact that it has the desired crystalline structure and is an available material. It was experimentally established that the optimal placement of the filter is determined by the following formula:
l / L = 1 / (30-40),
where l is the thickness of the filter, L is the distance between the filter and the diaphragm, 30-40 is an experimentally selected coefficient.
Зависимость плотности потока тепловых нейтронов и интенсивности фонового γ-излучения и их отношения от положения висмутового фильтра приведены на фиг. 6 и 7. The dependence of the thermal neutron flux density and the intensity of the background γ radiation and their ratio on the position of the bismuth filter are shown in FIG. 6 and 7.
В первом шиберном кольце, расположенном вблизи диафрагмы, установлены полиэтиленовая и свинцовая втулки, которые определяют окончательную мощность фонового γ-излучения, равную 0,10-0,14 Р/с. In the first slide ring located near the diaphragm, polyethylene and lead bushings are installed, which determine the final power of the background γ-radiation, equal to 0.10-0.14 P / s.
Таким образом, каждый элемент устройства вносит свой вклад в сохранение потока тепловых нейтронов вблизи биологического объекта и снижает уровень потока быстрых нейтронов и мощность фонового γ-излучения в пучке. При этом значения двух последних соответствуют требованиям действующих НРБ и ОСП. Thus, each element of the device contributes to the preservation of the thermal neutron flux near the biological object and reduces the level of fast neutron flux and the power of the background γ radiation in the beam. At the same time, the values of the last two correspond to the requirements of the current NRB and OSB.
Величина диаметра диафрагмы, формирующего пучок тепловых нейтронов, устанавливается в диапазоне 10-150 мм, что соответствуют геометрии биологического объекта - лабораторным животным с перевитыми опухолями или фантому головы. The diameter of the diaphragm forming a beam of thermal neutrons is set in the range of 10-150 mm, which corresponds to the geometry of a biological object - laboratory animals with transplanted tumors or a phantom of the head.
Рабочая камера, в которой размещается столик с биологическим объектом, окружена биологической защитой (фиг. 3 и 4). Защита состоит из стационарного и четырех подвижных, соединенных со столиком блоков. Замковая конфигурация стационарного и подвижных блоков в закрытой рабочей камерой позволяет избежать прямых прострелов нейтронов и γ-излучения. Стационарные блоки выполнены из монолитного железобетона. Подвижные блоки состоят из слоев свинца и нейтроностоп-борированного полиэтилена толщиной 5-6 см. The working chamber, which houses a table with a biological object, is surrounded by biological protection (Fig. 3 and 4). Protection consists of stationary and four movable blocks connected to the table. The castle configuration of stationary and moving blocks in a closed working chamber avoids direct shots of neutrons and γ-radiation. Stationary blocks are made of monolithic reinforced concrete. Movable blocks consist of layers of lead and neutron-stop-borated polyethylene 5-6 cm thick.
На столике установлены две параллельные рамки из оргстекла. На рамке, отстоящей от диафрагмы на 6 см, фиксируется биологический объект. Вторая рамка отстоит от первой на 30 см и снабжена сменной пластиной из оргстекла с нанесенными на ней с шагом 1-2 см (в зависимости от размеров биологического объекта) концентрическими окружностями, центр которых совпадает с осью пучка тепловых нейтронов. Окружности предназначены для юстировки пучка и размещения детекторов-дозиметров. Two parallel plexiglass frames are installed on the table. A biological object is fixed on a
Пример реализации способа. An example implementation of the method.
Экспериментальные исследования по нейтрон-захватной терапии были проведены на лабораторных животных - мышах и крысах в количестве 250 шт. и фантоме головы. Фантом головы представляет собой шар из оргстекла с каналами, оборудованными ячейками для вставки полиэтиленовых пакетов с пролонгированными лекарственными формами бор- и гадолинийсодержащих соединений и пластинчатых детекторов излучения (фиг. 4). Приготовленные пролонгированные лекарственные формы бор- и гадолинийсодержащих соединений вводились непосредственно в перевитую опухоль за 5 мин до облучения животных тепловыми нейтронами. Эксперименты проводились на саркомах Йенсена, Уокера и S45. Использование пролонгированных лекарственных форм обеспечивает содержание 10B в опухоли на уровне не ниже 35 мкг/г и 157Gd - не ниже 180 мкг/г в течение 50-60 мин. Полученные результаты экспериментальной проверки предлагаемого способа и устройства для нейтрон-захватной терапии злокачественных опухолей на лабораторных животных приведены в таблице, а с использованием фантомов - на фиг. 8,9. На фиг. 8а представлено глубинное распределение доз в гомогенном фантоме крысы, где 1 - поток тепловых нейтронов; 2 - доза γ-излучения вдоль оси пучка излучения реактора; 3 - поток тепловых нейтронов (х20); 4 - доза γ-излучения (х10) для нормального сечения на расстоянии 70 мм вправо от оси пучка. На фиг. 8б представлено распределение доз в фантоме крысы с моделью опухоли, содержащей гадолиний, на глубине 0,6 см от поверхности, где 1 - керма нейтронов; 2 - доза γ-излучения. На фиг. 8в - то же, что на фиг. 8б, но для локализации модели опухоли на глубине 1 см от поверхности. На фиг. 9 представлено глубинное распределение доз в гомогенном фантоме головы человека, где 1 - керма нейтронов; 2 - доза γ-излучения.Experimental studies on neutron capture therapy were carried out on laboratory animals - mice and rats in the amount of 250 pcs. and head phantom. The head phantom is a plexiglass ball with channels equipped with cells for inserting plastic bags with prolonged dosage forms of boron and gadolinium-containing compounds and plate radiation detectors (Fig. 4). The prepared prolonged dosage forms of boron and gadolinium-containing compounds were injected directly into the transplanted
На животных с другими перевитыми опухолями получены следующие величины выживаемости: 80±4% (саркома Уокера) и 82±5 (саркома S45). The following survival rates were obtained on animals with other transplanted tumors: 80 ± 4% (Walker sarcoma) and 82 ± 5 (S45 sarcoma).
Устройство изображено на фиг. 1-4, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - размещение и устройство канала для формирования пучка тепловых нейтронов; на фиг. 3 - подвижный столик для размещения биологического объекта с блоками защиты; на фиг. 4 - фантом головы. The device is depicted in FIG. 1-4, where in FIG. 1 shows a General view of the device; in FIG. 2 - placement and device channel for the formation of a beam of thermal neutrons; in FIG. 3 - a movable table for placing a biological object with protection units; in FIG. 4 - phantom of the head.
Устройство (фиг. 1) содержит активную зону 1 с горизонтальным касательным каналом 2, на выходе которого установлена свинцовая диафрагма 3 в рабочей камере 4. Канал проходит через пять шиберных колец 5. Подвижные блоки защиты 6 имеют замковую поверхность в виде уступов со стационарной защитой 7 рабочей камеры. На подвижном столике 8 установлены рамки 9 для фиксации биологического объекта для юстировки и дозиметрии пучка. The device (Fig. 1) contains an
В канале (фиг. 2) в плоскости A3 установлен графитовый рассеиватель 10. В центральных шиберных кольцах (II, III, IV) установлен конусообразный коллиматор 11 из полиэтилена высокого давления. В шиберном кольце III размещен висмутовый фильтр 12. В шиберном кольце 1 установлены полиэтиленовая 13 и свинцовые 14 втулки. A
На подвижном столике (фиг. 3) расположены рамки 15, на одной из которых фиксируется биологический объект 16, а на другую нанесены юстировочные кольца 17 и установлены детекторы-дозиметры 18. On the movable table (Fig. 3) there are
Работа устройства. Биологический объект и детекторы-дозиметры фиксируются на рамках подвижного столика, после чего столик с защитой задвигается в рабочую камеру. Открываются шиберные кольца, фиксируется время облучения. Облучение прекращается закрыванием шиберных колец, выдвигается столик, снимаются детекторы для спектрометрического анализа и дозиметры для расчета доз и биологический объект (животные) для последующего наблюдения. The operation of the device. The biological object and dosimeter detectors are fixed on a movable stage, after which the stage with protection slides into the working chamber. Sliding rings open, the exposure time is fixed. Irradiation is stopped by closing the gate rings, a table is pulled out, detectors for spectrometric analysis and dosimeters for dose calculation and a biological object (animals) are removed for subsequent observation.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98102730/14A RU2141860C1 (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Method and device for treating malignant tumors by applying neutron-catching therapy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98102730/14A RU2141860C1 (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Method and device for treating malignant tumors by applying neutron-catching therapy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98102730A RU98102730A (en) | 1999-11-10 |
| RU2141860C1 true RU2141860C1 (en) | 1999-11-27 |
Family
ID=20202327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98102730/14A RU2141860C1 (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Method and device for treating malignant tumors by applying neutron-catching therapy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2141860C1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2210316C2 (en) * | 2001-04-16 | 2003-08-20 | Кумахов Мурадин Абубекирович | ROENTGENOSCOPY WITH THE USE OF Kα - RADIATION OF GADOLINIUM |
| RU2210315C2 (en) * | 2001-11-13 | 2003-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" | Biotissue phantom and indicator for photosensitizer's content |
| RU2212260C2 (en) * | 2001-04-26 | 2003-09-20 | Медицинский радиологический научный центр РАМН | Method for planning neutron capture therapy |
| WO2005004557A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Rossiisky Federalny Jaderny Tsentr - Vserossiisky Nauchno-Issledovatelsky Institut Tekhnicheskoi Fiziki Im. Akad. E.I. Zababakhina (Rfyats - Vniitf) | Neutron-producing target device |
| RU2252798C2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-05-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики" при Томском политехническом университете Министерства образования Российской Федерации | Irradiating device for carrying out neutron capture therapy |
| RU2313377C2 (en) * | 2005-11-15 | 2007-12-27 | Дмитрий Юрьевич Чувилин | Method of realizing of neutron-catch therapy of oncological diseases |
| RU2326513C2 (en) * | 2003-07-02 | 2008-06-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина (РФЯЦ-ВНИИТФ) | Neutron-producing target assembly |
| RU2424832C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Therapeutic apparatus for oncological diseases |
| RU2442620C2 (en) * | 2009-11-16 | 2012-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Медицинский радиологический научный центр" (ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России) | Device for fast neutrons radiation cancer therapy |
| RU2538761C2 (en) * | 2010-03-10 | 2015-01-10 | Зэ Саус Эфрикан Ньюклиэ Энерджи Корпорэйшн Лимитид | Method of producing radionuclides |
| RU2589446C1 (en) * | 2015-09-24 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр инноваций" | Medical neutron source, nuclear reactor for medical neutron source, method for using medical neutron source |
| RU189287U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-20 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Device for the formation of a neutron beam |
| RU2778110C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-08-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" | Neutron-producing target assembly |
| EP4056229A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-14 | Adelphi Technology, Inc. | Neutron source with beam shaping apparatus for cancer treatment |
| US11794033B2 (en) | 2017-08-15 | 2023-10-24 | Westinghouse Electric Company Llc | Surgically positioned neutron flux activated high energy therapeutic charged particle generation system |
| CN118001622A (en) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 华硼中子科技(杭州)有限公司 | Normal tissue protection device for BNCT (brain-based cancer therapy) treatment of lung cancer |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1706647A1 (en) * | 1987-07-06 | 1992-01-23 | Предприятие П/Я В-2679 | Method for treating the malignant tumors |
| SU1762945A1 (en) * | 1990-03-23 | 1992-09-23 | Физико-энергетический институт | Device for remote neutron control therapy |
-
1998
- 1998-02-06 RU RU98102730/14A patent/RU2141860C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1706647A1 (en) * | 1987-07-06 | 1992-01-23 | Предприятие П/Я В-2679 | Method for treating the malignant tumors |
| SU1762945A1 (en) * | 1990-03-23 | 1992-09-23 | Физико-энергетический институт | Device for remote neutron control therapy |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 3. Онкология//Под ред.Н.Н.Трапезникова, Ш.Экхардта. - М.: Медицина, 1981, с.136 - 182. * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2210316C2 (en) * | 2001-04-16 | 2003-08-20 | Кумахов Мурадин Абубекирович | ROENTGENOSCOPY WITH THE USE OF Kα - RADIATION OF GADOLINIUM |
| RU2212260C2 (en) * | 2001-04-26 | 2003-09-20 | Медицинский радиологический научный центр РАМН | Method for planning neutron capture therapy |
| RU2210315C2 (en) * | 2001-11-13 | 2003-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" | Biotissue phantom and indicator for photosensitizer's content |
| RU2252798C2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-05-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики" при Томском политехническом университете Министерства образования Российской Федерации | Irradiating device for carrying out neutron capture therapy |
| WO2005004557A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Rossiisky Federalny Jaderny Tsentr - Vserossiisky Nauchno-Issledovatelsky Institut Tekhnicheskoi Fiziki Im. Akad. E.I. Zababakhina (Rfyats - Vniitf) | Neutron-producing target device |
| RU2326513C2 (en) * | 2003-07-02 | 2008-06-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина (РФЯЦ-ВНИИТФ) | Neutron-producing target assembly |
| RU2313377C2 (en) * | 2005-11-15 | 2007-12-27 | Дмитрий Юрьевич Чувилин | Method of realizing of neutron-catch therapy of oncological diseases |
| RU2442620C2 (en) * | 2009-11-16 | 2012-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Медицинский радиологический научный центр" (ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России) | Device for fast neutrons radiation cancer therapy |
| RU2424832C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Therapeutic apparatus for oncological diseases |
| RU2538761C2 (en) * | 2010-03-10 | 2015-01-10 | Зэ Саус Эфрикан Ньюклиэ Энерджи Корпорэйшн Лимитид | Method of producing radionuclides |
| RU2589446C1 (en) * | 2015-09-24 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр инноваций" | Medical neutron source, nuclear reactor for medical neutron source, method for using medical neutron source |
| WO2017052418A1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр инноваций" | Nuclear reactor for medical neutron source |
| US11291862B2 (en) | 2015-09-24 | 2022-04-05 | Research And Development Center For Innovations | Medical source of neutrons, nuclear reactor for a medical neutron source, and method of application of a medical neutron source |
| RU2803384C2 (en) * | 2017-08-15 | 2023-09-12 | Вестингхаус Электрик Компани Ллс | Surgically positioned neutron flux activated system for generating therapeutic charged high energy particles |
| US11794033B2 (en) | 2017-08-15 | 2023-10-24 | Westinghouse Electric Company Llc | Surgically positioned neutron flux activated high energy therapeutic charged particle generation system |
| RU189287U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-20 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Device for the formation of a neutron beam |
| EP4056229A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-14 | Adelphi Technology, Inc. | Neutron source with beam shaping apparatus for cancer treatment |
| RU2778110C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-08-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" | Neutron-producing target assembly |
| CN118001622A (en) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 华硼中子科技(杭州)有限公司 | Normal tissue protection device for BNCT (brain-based cancer therapy) treatment of lung cancer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2141860C1 (en) | Method and device for treating malignant tumors by applying neutron-catching therapy | |
| CA3135519C (en) | Neutron capture therapy system | |
| JP7763880B2 (en) | Neutron Capture Therapy System | |
| Suzuki et al. | Impact of accelerator-based boron neutron capture therapy (AB-BNCT) on the treatment of multiple liver tumors and malignant pleural mesothelioma | |
| JP2023518740A (en) | Animal irradiation system and its irradiation fixing device | |
| CN210728446U (en) | Neutron capture therapy system | |
| RU98102730A (en) | METHOD OF NEUTRON-CAPTIVE THERAPY OF MALIGNANT TUMORS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2252798C2 (en) | Irradiating device for carrying out neutron capture therapy | |
| Agosteo et al. | Photoneutron dose in soft tissue phantoms irradiated by 25 MV X-rays | |
| Liu et al. | Improved apparatus for neutron capture therapy of rat brain tumors | |
| SU1762945A1 (en) | Device for remote neutron control therapy | |
| Sheino | Dose-supplementary therapy of malignant tumors | |
| Riley et al. | The design, construction and performance of a variable collimator for epithermal neutron capture therapy beams | |
| MATSUMOTO et al. | Present status of the medical irradiation facility at the Musashi reactor | |
| Sardjono et al. | A design of boron neutron capture therapy for cancer treatment in Indonesia | |
| Pandey et al. | Radioactive skin bandages incorporating 32P for treatment of superficial tumors | |
| RU2776333C1 (en) | Neutron capture therapy system | |
| Kobayashi et al. | Effective Thermal Neutron Collimation for Neutron Capture Therapy Using Neutron Absorption and Scattering Reactions | |
| Kacperek | Dose verification by activation in vivo following proton beam eye radiotherapy | |
| RU2781650C1 (en) | Neutron capture therapy system | |
| Zaidi | Beam shaping assembly optimization for boron Neutron Capture Therapy (BNCT) | |
| Zhu et al. | Dose optimization of extended collimators in boron neutron capture therapy | |
| Harling | Boron neutron capture therapy research at the MIT Research Reactor | |
| Inada et al. | Characteristics of neutron beam generated by 500 MeV proton beam | |
| Martínez Rovira | Monte Carlo and experimental small-field dosimetry applied to spatially fractionated synchrotron radiotherapy techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060207 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070910 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090207 |