Способ рентгеновской терапии рака легких
METHOD FOR X-RAY THERAPY OF LUNG CANCER

Заявляемое изобретение относится к области медицины и может быть использовано для лечения рака легких путем облучения поверхности ложа опухоли непосредственно в ходе хирургической операции по удалению злокачественной опухоли.
Известен способ рентгеновской терапии рака легких (Линденбратен Л.Д., Лясс Ф.М., Медицинская радиология. - 3-е изд., пераб. и доп. - М.: Медицина, 1986. - 368 с., ил.), при котором облучение пациента производят ионизирующим (гамма- или тормозным рентгеновским) излучением с энергией от нескольких сот кэВ до нескольких десятков МэВ. Дозное поле в теле пациента с максимум дозы в точке расположения злокачественной опухоли создается путем внешнего облучения грудной клетки с нескольких направлений. При этом поле облучения по каждому направлению формируется свинцовыми диафрагмами, ограничивающими первичный пучок ионизирующего излучения до заданных размеров
Однако, вследствие большой проникающей способности используемого высокоэнергичного ионизирующего излучения, в значительном объеме облучаются также и здоровые органы, и ткани, лежащие на пути потока излучения, как перед опухолью, так и за ней.
Помимо этого принципиального недостатка, для проведения терапевтических процедур подобным способом необходимо специальное помещение большой площади, стены, пол и потолок которого с целью соблюдения норм радиационной безопасности для медперсонала полностью поглощают ионизирующее излучение, генерируемое внешним источником.
Соответственно, габариты, вес, энергопотребление и стоимость такого внешнего источника ионизирующего излучения также велики.
Известен также способ рентгеновской терапии, являющий прототипом, при котором прострельная мишень рентгеновской трубки, расположенная на торце анодной трубы, с помощью штативного устройства непосредственно подводится к злокачественной опухоли через разрез в мягких тканях тела пациента. Такой способ используется при терапии онкологических заболеваний молочной железы и позволяет проводить облучение злокачественной опухоли с малого расстояния ( P. etal. A brief history of contact X-ray brachytherapy 50 kVp //Cancer/ - 2020).
Как известно, интенсивность источника рентгеновского излучения (ИРИ) уменьшается пропорционально квадрату расстояния между ИРИ и объектом облучения (Быстров Ю.А., Иванов С.А., Ускорительная техника и рентгеновские приборы: Учебник для ВУЗов по специальности «Электронные приборы». - М.: Высшая школа, 1983. - 288 с., ил.), поэтому указанный способ частично позволяет устранить недостатки способа аналога, так как обеспечивает снижение на несколько порядков интенсивности излучения используемого ИРИ. Соответственно, существенно уменьшаются его габариты, вес и энергопотребление.
Однако конечная, по естественным причинам, длина разреза мягких тканей ограничивает размеры поля облучения. Поэтому облучение может проводиться при одном положении мишени рентгеновской трубки по отношению к злокачественной опухоли и, соответственно, при ограниченных размера поля облучения. В этом случае возможно возникновение метастазов вследствие потенциального обсеменения канцерогенными клетками тканей, окружающих злокачественную опухоль, но во время проведения терапевтической процедуры, находившихся вне поля облучения.
Как известно поверхность ложа опухоли после хирургического удаления злокачественной опухоли легких составляет в среднем полосу 90 мм шириной и 200 мм длиной. В связи с этим способ, описанный выше, не позволяет проводить необходимые терапевтические процедуры по всей площади.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности рентгеновской терапии рака легких путем увеличения размеров облучаемой поверхности.
Для получения технического результата в способе рентгеновской терапии рака легких, включающем в себя облучение поверхности ложа опухоли внешним источником рентгеновского излучения, в качестве источника рентгеновского излучения используется рентгеновская трубка, с вынесенной мишенью, расположенной на торце анодной трубы, которая вводится внутрь грудной полости через межреберный прокол, при этом анодная труба снабжена тубусом, формирующим единичное поле рентгеновского облучения квадратной формы со стороной квадрата А, измеряется расстояние Н между мишенью рентгеновской трубки и поверхности ложа опухоли, участок поверхности ложа опухоли, соответствующий единичному полю облучения, подсвечивается видимым излучением и далее проводится последовательное пошаговое облучение всей поверхности ложа опухоли в автоматическом режиме, при этом величина Н на каждом шаге сканирования связана с величиной А соотношением:
Сущность заявляемого изобретения поясняется фиг. 1 - схема для расчета соотношения расстояния от мишени рентгеновской трубки до поверхности единичного поля облучения Н и стороной единичного поля облучения А, фиг. 2, на которой представлена схема проведения терапевтической процедуры и фиг. 3 - эскиз устройства для рентгенотерапии.
Предлагаемый способ основан на следующих расчетах. Как известно, для достижения терапевтического эффекта неравномерность дозы облучения D по всей облучаемой поверхности не должна превышать 20% (Линденбратен Л.Д., Лясс Ф.М., Медицинская радиология. - 3-е изд., пераб. и доп. - М.: Медицина, 1986. - 368 с., ил.). Доза облучения D прямо пропорциональна интенсивности излучения, используемого для целей терапии. Поэтому и квадраты величин расстояний от ИРИ до любой точки единичного поля облучения не должны отличаться более чем на 20%.
Пусть D - доза облучения в точке на поверхности мишени рентгеновской трубки ИРИ, D1 - доза облучения в самой близкой к ИРИ точке единичного поля облучения, a D2 - доза облучения в самой удаленной от ИРИ точке единичного поля облучения, то условие допустимой неравномерности дозы облучения имеет вид:
Из фиг. 1 следует , а
На основании выражения (1) после математических преобразований можно получить выражение, связывающее расстояние между мишенью рентгеновской трубки и поверхностью ложа опухоли Н, а также сторону квадрата единичного поля облучения А:
Терапевтическая процедура проводится следующим образом (фиг. 2).
Хирург вручную с помощью робота-манипулятора вводит мишень 3, расположенную на торце анодной трубы 2 рентгеновской трубки 1 в грудную полость пациента через межреберный прокол. Затем он также вручную проводит оконтуривание ложа опухоли 7, чтобы робот смог «запомнить» участок внутренней поверхности грудной клетки, подлежащий облучению. Единичное поле рентгеновского облучения 6 квадратной формы со стороной квадрата А, формируется тубусом 4, расположенным на анодной трубе 2. Далее, робот-манипулятор в автоматическом режиме по шагам сканирует этот участок поверхности, воссоздает и отображает на дисплее его трехмерную модель. После сканирования с помощью специального программного обеспечения проводится расчет дозы облучения на каждом шаге сканирования, результаты которого выводятся на дисплей. Затем по команде хирурга устройство, также в автоматическом режиме, облучает ложе опухоли 7. Для объективного контроля процесса терапевтического облучения каждое действие робота-манипулятора записывается в электронный журнал.
По завершению терапевтической процедуры робот-манипулятор выводит из тела пациента мишень рентгеновской трубки.
В случае возникновения непредвиденных ситуаций во время сканирования или облучения (например, смещение тела пациента) у хирурга есть возможность оперативно и безопасно извлечь мишень трубки 3 из тела пациента, нажав на кнопку аварийного извлечения, после чего робот-манипулятор самостоятельно извлекает мишень трубки 3 и перемещает источник рентгеновского излучения (рентгеновскую трубку 1) на безопасное расстояние от пациента.
В устройстве (фиг. 3), реализуемом данный способ, используется ИРИ 8 моноблочного типа РАП 50М-3Н, робот-манипулятор 9UR5e, крупноформатный сенсорный дисплей 10 и приборная стойка 11 с персональным компьютером (ПК).
В ИРИ 8 используется рентгеновская трубка 0,15БТВ-50(II) с полусферической мишенью прострельного типа, вынесенной из вакуумного баллона трубки на анодной трубе диаметром 10 мм и длинной 300 мм. Кроме того, в комплект ИРИ 8 входят жидкостная система принудительного охлаждения мишени рентгеновской трубки, состоящая из водяной «рубашки», надеваемой на анодную трубу, водяного бочка и помпы, а также светодиод подсветки, датчик дальности и миниатюрная web-камера, установленные на анодной трубе.
Основу конструкции стойки 11 составляет жесткий металлический каркас, на который навешиваются декоративные пластмассовые панели. В приборной стойке 11 расположены процессорный блок ПК, низковольтные источники питания ИРИ, бочок и помпа системы охлаждения. На поверхности приборной стойки закреплены робот-манипулятор 9 и сенсорный дисплей 10. Стойка 11 снабжена 4-я колесами с механическими тормозами.
В результате осуществления данного способа за счет увеличения размеров облучаемой поверхности значительно повышается эффективность рентгеновской терапии рака легких.