Расчет и проектирование поворотных магнитов для системы гантри
ВВЕДЕНИЕ
Заболеваемость раком является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Несомненные успехи, достигнутые в лечении злокачественных опухолей: 5-летняя выживаемость увеличилась с 5% в начале ХХ века до 45% в конце века. Однако смертность от рака по-прежнему занимает второе место после сердечно-сосудистых заболеваний и, к сожалению, снижается довольно медленно из-за постоянно растущей заболеваемости раком. В настоящее время ежегодно регистрируется до 1500 и более новых онкологических больных на 100 000 жителей (рисунок 1). Это число всегда трагически велико, но различно в разных регионах мира. Эти показатели имеют тенденцию к росту и прогнозы весьма неутешительны. Помимо усиления популяционного мониторинга и статистических исследований, наблюдаемый рост онкологической заболеваемости можно объяснить рядом факторов: успехи в диагностике, успехи медицины в лечении других заболеваний, увеличение средней продолжительности жизни (старение населения), деградация окружающей
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Обзор медицинского использования ионизирующего излучения 7
1.2 Физическая суть ионизирующего излучения 9
1.2.1 Протонное излучение 12
1.2.2 Взаимодействие протонов и биологических объектов 14
1.2.3 Медицинское применение протонной лучевой терапии 16
1.3 Использование протонного излучения для терапии и хирургии злокачественных опухолей 18
1.3.1 Конформная лучевая терапия и ее этапы 19
1.3.1.1 Визуализация мишени 20
1.3.1.2 Маркировка зоны интереса 22
1.3.1.3 Облучение зоны интереса 23
1.4 Новые технические решения 24
1.5 Комплекс протонно-лучевой терапии в составе Курчатовского научно-образовательного медицинского центра ядерной медицины 26
1.6 Гантри. Описание и схема проекта 28
2 ПРОЕКТНО – КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 31
2.1 Разработка структурной и принципиальной схем 32
2.1.1 Схема БТС 32
2.1.2 Схема структурная 33
2.2 Принципы выбора и расчета магнитных элементов 34
2.3 Описание типов и выбор конструкции магнитов 38
2.4 Визуализация конструкции 42
2.5 Схема подключения дипольного магнита 44
3 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 46
3.1 Описание и возможности ПО CST EM Studio 47
3.2 Моделирование системы магнитов и расчеты 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Воробьев Н.А., Михайлов А.В., Смирнова Е.В. и др. Возможности протонной терапии. Клинические аспекты. // РМЖ. – 2017. – 16: с. 1175-1180.
2 Гусев Н. Г., Климанов В. А., Машкович В. П., Суворов А. П. Защита от ионизирующих излучений. В 2-х томах. M., Энергоатомиздат, 1989
3 Ионизирующие излучения и их измерения. Термины и понятия. М., Стандартинформ, 2006.
4 Моисеев А. А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. 2-е изд., перераб. и доп. М., Атомиздат, 1974
5 Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика. — Москва: Физматлит, 2004. — С. 136.
6 Хорошков В.С., Введение в технику протонной лучевой терапии. Учебное пособие. – М:. Издат. отдел УНЦ ДО, 2001 – 60с.
7 Ремизов А.Н., Медицинская и биологическая физика [Электронный ресурс] : учебник / Ремизов А.Н. - 4-е изд., испр. и перераб. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2013. - 648 с. - ISBN 978-5-9704-2484-1 – Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785970424841.html . – (Дата обращения: 10.03.2021).
8 Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биообъектами. М., Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006 – 240 с.: ил. (Биомедицинская инженерия в техническом университете)
9 Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика. — Москва: Физматлит, 2004. — С. 208.
10 Станет ли вся лучевая терапия протонной? Аргументы за и против [Электронный ресурс]. 2016. URL: https://rosoncoweb.ru/news/oncology/2020/03/02-1/
11 Brown AP, et al. Proton beam craniospinal irradiation reduces acute toxicity for adults with medulloblastoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2013 Jun 1; 86(2): 277-84. doi: 10.1016/j.ijrobp.2013.01.014.
12 McDonald MW, Linton OR, Shah MV. Proton therapy for reirradiation of progressive or recurrent chordoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2013. Vol.87, P.1107-1114.
13 Higgins KA, et al. Nation
Все эти средства были результатом исследований в области фундаментальной физики, и переход результатов этих исследований от фундаментальных исследований к практическому здравоохранению происходил и происходит достаточно быстро.
Углубимся в назначение каждого из трех этапов лучевой терапии. После установления диагноза выбирают общую тактику лечения (выбор одного из трех методов: хирургический, химиотерапия, лучевая терапия, отдельно или в комбинации, порядок их проведения и т.д.) и определяют необходимость лучевого лечения.
1.3.1.1Визуализация мишениНа первом этапе подготовки к облучению определяют так называемую клиническую мишень (объем, который затем будет радикально облучаться), в том числе видимый объем распространения опухоли, площадь ее доклинического распространения, пути лимфооттока и зоны профилактического облучения. Также исследуется геометрия и взаимное расположение здоровых тканей, органов и структур, прилегающ