РЕНТГЕНОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ

Предлагаемое техническое решение относится к области медицинской техники, точнее к рентгенотерапевтическим аппаратам дистанционного облучения. Заявляемый рентгенотерапевтический аппарат предназначен в первую очередь для лечения онкологических заболеваний, например рака молочной железы, а также для лучевой терапии неопухолевых заболеваний, например кожного лишая и пяточных шпор.
Известен рентгенотерапевтический аппарат РУМ-11 для дистанционного облучения патологических образований, содержащий излучатель с коллимирующим тубусом, закрепленный на штативе и соединенный с высоковольтным генератором и системой охлаждения, подключенными к пульту управления аппаратом (Справочник по рентгенологии и радиологии под редакцией Г.А.Зедгенидзе. - М.: Медицина, 1972, С. 714 [1]).
Рентгенотерапевтический аппарат РУМ-11 в технически устарел и в настоящее время не выпускается.
Известны также современные аппараты фирмы TuR: Т-160,Т-200, T-300 для дистанционной лучевой терапии, содержащие излучатель с коллимирующим тубусом, закрепленный на штативе и соединенный с высоковольтным генератором и системой охлаждения, подключенными к пульту управления аппаратом (Каталог фирмы TuR Conventional X-RAy Therapy Systems, 2005 [2]).
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является рентгенотерапевтический аппарат, содержащий излучатель, закрепленный на штативе и соединенный с высоковольтным генератором и системой охлаждения, подключенными к пульту управления, имеющий набор сменных дополнительных фильтров и комплект сменных коллиматоров рентгеновского пучка (Патент РФ №132355 от 18.04.2013 г. МПК A61N 5/10 [3]).
Рентгенотерапевтический аппарат [3] выбран нами в качестве прототипа.
Недостатком аппарата [3] является то, что в нем отсутствует автоматическая система контроля терапевтического облучения пациента. Этот недостаток является достаточно существенным, так как может привести к переоблучению пациента.
Целью настоящей работы является создание рентгенотерапевтического аппарата, оснащенного автоматической системой контроля терапевтического облучения пациента.
Технический результат полезной модели выражается в повышении безопасности рентгенотерапевтического аппарата и повышении точности выполнения терапевтического облучения. Он достигается тем, что в рентгенотерапевтическом аппарате, содержащем излучатель, закрепленный на штативе и соединенный с высоковольтным генератором и системой охлаждения, подключенными к пульту управления, имеющий набор сменных дополнительных фильтров и комплект сменных коллиматоров рентгеновского пучка, в излучателе установлен детектор рентгеновского излучения, датчик сменного дополнительного фильтра, датчик сменного коллиматора рентгеновского пучка, определяющий связь между используемым дополнительным фильтром и напряжением генерирования рентгеновского излучателя, содержащий схему коррекции сигнала детектора рентгеновского излучения от используемого дополнительного фильтра и напряжения генерирования рентгеновского излучения, а также от используемого коллиматора пучка излучения, кроме того, пульт управления дополнен схемой формирования экспозиции и системой контроля мощности дозы рентгеновского излучения, отключающей аппарат при отклонениях мощности дозы генерируемого излучения от заранее установленных параметров на пульте управления.
На прилагаемом рисунке приведена блок-схема заявляемого аппарата.
Источником рентгеновского излучения в рентгенотерапевтическом аппарате является рентгеновский излучатель 1, содержащий рентгеновскую трубку 2 с выходным окном 3 из бериллия, пропускающего мягкое излучение (10 кэВ), которое обычно используется в рентгенотерапии кожных заболеваний. Выходное бериллиевое окно 3 рентгеновской трубки 2 является основным фильтром рентгеновского излучателя 1.В рентгеновском излучателе 1 также установлены съемный дополнительный фильтр 4 с датчиком 5 типа фильтра, детектор рентгеновского излучения 6, в качестве которого используется проходная ионизационная камера с коэффициентом ослабления не более 0,1 мкм в алюминиевом эквиваленте, коллиматор рентгеновского пучка (тубус) 7 с датчиком 8 типа тубуса. В комплект аппарата входит 10 дополнительных сменных фильтров, которые отличаются между собой толщиной и материалом (Al, Cu), а также комплект из 11 сменных тубусов 7, отличающихся формой и размерами.
Рентгеновская трубка 2 подключена посредством высоковольтного кабеля 9 к рентгеновскому генератору 10, а через проточную магистраль 11 - к системе охлаждения 12. Рентгеновский генератор 10 и система охлаждения 12 электрически связаны с пультом управления 13. Формирование рабочей величины анодного напряжения на рентгеновском генераторе 10 производится с учетом типа съемочного дополнительного фильтра 4, электрически связанного через датчик 5 типа фильтра и блок 14 формирования установки анодного напряжения с рентгеновским генератором 10.
Сигнал от детектора рентгеновского излучения 6, пройдя усилитель 15, поступает в блок 16 коррекции спектральной чувствительности детектора рентгеновского излучения и далее в блок 17 коррекции погрешности от типа тубуса. Результирующий сигнал приходит в блок 18 контроля мощности дозы рентгеновского излучения и высвечивается на индикаторе 19 мощности дозы на срезе тубуса.
Рентгенотерапевтический аппарат работает следующим образом.
Рентгеновское излучение формируется рентгеновской трубкой 2. Энергия фотонов рентгеновского излучения определяется анодным напряжением, а необходимая лечебная доза - током трубки и временем экспозиции. При выполнении лечебных процедур изменяется спектр рентгеновского пучка при помощи съемных дополнительных фильтров 4.
В отдельных случаях возможно применение разных фильтров для одного напряжения генерирования рентгеновского излучения. Для обеспечения безопасности пациента (минимизации вероятности переоблучения) в аппарате реализовано автоматическое формирование установки анодного напряжения по типу съемного дополнительного фильтра 4, закрепленного в излучателе 1. Конкретные значения определяются методикой лучевой терапии и вносятся в блок 14 формирования установки анодного напряжения. Формирование установки осуществляется следующим образом: после закрепления дополнительного фильтра 4 в излучателе 1 аппарата, тип фильтра определяется датчиком 5 типа фильтра и код типа фильтра передается в блок 14 формирования установки анодного напряжения, который генерирует код установки анодного напряжения для рентгеновского генератора 10. Работой рентгеновского генератора 10 управляет электронная схема задания экспозиции, расположенная в пульте управления 13 аппаратом. Этот же пульт 13 управляет системой охлаждения 12 анода рентгеновской трубки. Система охлаждения 12 через проточную магистраль 11 подает охлаждающую жидкость в рентгеновскую трубку 2 в необходимом количестве.
Включение рентгеновского излучения производится оператором после установки дополнительного фильтра 4, коллиматора пучка 7 и экспозиции. Экспозиция в аппарате задается в мониторных единицах и формируется с использованием сигнала обратной связи анодного тока рентгеновской трубки из рентгеновского генератора 10. Сигнал обратной связи анодного тока поступает в схему задания экспозиции, расположенную в пульте управления 13 аппаратом, где интегрируется по времени. Применение данной схемы определения экспозиции учитывает переходные процессы при установке режимов облучения и компенсирует возникающую погрешность. Отключение облучения производится по достижении заданного значения экспозиции.
Аппарат содержит дозиметрическую систему, состоящую из детектора рентгеновского излучения 6, усилителя 15, блока коррекции спектральной чувствительности детектора рентгеновского излучения 16, блока коррекции погрешности от типа тубуса 17, индикатора 19 мощности дозы на срезе тубуса и блока 18 контроля мощности дозы рентгеновского излучения, выход которого электрически соединен с пультом управления 13. Дозиметрическая система включается в момент включения облучения. Сигнал, пропорциональный мощности дозы рентгеновского излучения поступает с выхода детектора рентгеновского излучения 6, установленного в рентгеновском пучке между дополнительным фильтром 4 и коллиматором пучка 7, поступает на вход усилителя 15. Выход усилителя 15 подключен к блоку коррекции спектральной чувствительности детектора рентгеновского излучения 16, на другой вход которого подается код типа фильтра, установленного в излучатель. В блоке коррекции 16 нивелируется погрешность детектора рентгеновского излучения 6 от эффективной энергии фотонов рентгеновского излучения. Затем сигнал пропорциональный мощности дозы приходит в блок коррекции погрешности от типа тубуса 17, куда также вводится код коллиматора пучка с выхода датчика 8 типа коллиматора пучка. Здесь устраняется погрешность измерения мощности дозы от особенностей, применяемого во время лечения тубуса 7 - формы выходного отверстия, кожнофокусного расстояния. Код мощности дозы рентгеновского излучения на срезе тубуса с выхода блока 17 выводится на индикатор мощности дозы 19 и на вход блок контроля мощности дозы рентгеновского излучения 18.
Для контроля мощности дозы рентгеновского излучения используются следующие параметры работы аппарата: код установки анодного напряжения, сигнал обратной связи по напряжению на рентгеновской трубке от рентгеновского генератора 10, код типа коллиматора пучка, а также информация от блока управления экспозицией, расположенного в пульте управления 13, о режиме работы аппарата. Диапазон отклонений мощности дозы от заданных значений (+5%) вводится в блок контроля 18 при изготовлении аппарата. В случае отклонения кода мощности дозы за пределы допустимого значения (+5%), блок контроля мощности дозы рентгеновского излучения 18 запрещает выполнение облучения, отключая аппарат.