В период с 1967 по 1972 гг. осуществлялось создание медицинского протонного комплекса на базе Ленинградского института ядерной физики им. Б.П. Константинова (ныне – НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ) при участии врачей - радиологов Центрального научно-исследовательского рентгенорадиологического института Министерства здравоохранения СССР (ныне – РНЦРХТ Минздрава РФ).

Исследования на пучке протонов синхроциклотрона Ленинградского института ядерной физики применительно к целям терапии проводились с 1971г. Дозиметрические и радиобиологические характеристики пучка синхроциклотрона ЛИЯФ изучались в воздухе и при прохождении протонов через вещество. Исследования проводились на тканеэквивалентных фантомах, мелких биологических объектах (дрожжевых клетках, дрозофилах и асцитных опухолевых клетках), на собаках и фантоме-манекене человека.

В январе 1973 года был введен в эксплуатацию медицинский протонный тракт 1000 МэВ синхроциклотрона Ленинградского института ядерной физики им Б.П. Констатинова.

Это был третий в СССР и шестой в мире медицинский протонный комплекс. Одновременно в ЦНИРРИ (ныне – РНЦРХТ) было создано отделение протонной терапии. Его основателем и бессменным руководителем в течение четверти века был профессор Б.А. Коннов, благодаря которому этот метод лучевого лечения стал одним из ведущих высокотехнологичных направлений деятельности института.

Результаты исследования, касающиеся использования протонного пучка в лучевой терапии опухолей гипофиза и заболеваний центральной нервной системы, были одобрены Комитетом по новой медицинской технике Управления по внедрению лекарственных средств и медицинской техники Министерства здравоохранения СССР 13 марта 1980г.

Преимущества протонной терапии

Преимущества протонной терапии при сравнении с хирургическими методами лечения:

  • лечение проводится без повреждения целостности черепа и разрушения ткани   головного мозга.
  • нет жизненно опасных или ведущих к инвалидности осложнений;
  • эффект реализуется через 6-12 месяцев, что дает организму плавно адаптироваться изменениям гормонального фона после протонной терапии (ПТ) передней трети гипофиза;
  • женщины детородного периода через 1-2 года после лечения имеют возможность забеременеть и, при желании, родить здорового ребенка, что нереально после хирургического вмешательства

Таким образом, ПТ является эффективным, бескровным методом лечения. Не имеет жизненно важных осложнений и может являться полноценной альтернативой как хирургическим так и медикаментозным методам лечения.

proton1

Рис. 1. Фото установки протонной стереотаксической терапии (УПСТ)

Накопленный за десятилетия опыт клинического использования пучка протонов с энергией 1 ГэВ позволяет считать, что наиболее рационально их применение в области радио-нейрохирургии - т.е. не инвазивного воздействия на различные структуры головного мозга.

С учетом малого рассеяния высокоэнергетического пучка, можно создать дозное поле с резким градиентом дозы за пределами мишени при использовании облучения «напролет» ("shoot-through") с применением двухосевого маятникового качания в сочетании с ротацией.

Для обеспечения стереотаксического облучения был разработан комплекс оборудования, позволяющий осуществлять прецизионную центрацию пучка протонов в зоне мишени. Эффект достигается смещением объекта вокруг двух осей вращения, расположенных в различных плоскостях. Основной элемент установки - стол, на который укладывается больной, совершающий в горизонтальной плоскости маятникообразное движение в диапазоне ±40° (рис. 2).

Передняя часть стола представляет собой прибор-фиксатор головы, дека которого маятникообразно качается вокруг горизонтальной продольной оси с дугой ±36°, либо одновременно с поворотами деки стола, либо независимо. Обе оси качания, вертикальная и горизонтальная, а также перпендикулярная к ним ось пучка излучения пересекаются в одной точке (0), являющейся изоцентром вращений. Перед облучением пациента проводится юстировка оси протонного пучка на изоцентр и выведение на него мишени путем перемещения деки прибора-фиксатора головы. Для центрации больного используется специально адаптированный к данным условиям рентгеновский диагностический аппарат с возможностью вращения вокруг изоцентра (угол поворота от 0⁰ до 90⁰).

Пучок протонов направлен вдоль оси Y 1- траектория пучка на поверхности головы пациента при последовательных вращениях стола, пациента и прибора-фиксатора; 2- траектория пучка на поверхности при одновременных вращениях стола, пациента и прибора-фиксатора. Распределение дозных полей для пучка протонов с размерами: Х=6 мм, Z=6 мм по 50% изодозе

proton2.png

Рис. 2.  Схема вращения головы больного при двухосевом (оси Z и X) маятниковом облучении.

Благодаря использованию данной методики подвижного облучения достигается отношение поглощенной в очаге дозы к поверхности порядка 200:1. Точность наведения составляет доли миллиметра.

 

ОПЫТ протонной стереотаксической радиохирургии на синхроциклотроне (С-1000) ПИЯФ

Болезни

Количество пациентов

1. Облучение гипофиза (рак молочной железы, рак предстательной железы, офтальмопатия, диабетическая ретинопатия)

404                    1*

2. Аденомы гипофиза (Иценко-Кушинга, пролактиновая, соматотропная, гормонально неактивная)

477                    4*

3. Облучение мозга (артериально-венозные мальформации, артериальные мальформации, эпилепсия)

513                146*

Всего

1394              151*

* Повторное облучение

Всего с 1975 года по настоящее время протонная терапия (ПТ) на синхроциклотроне ПИЯФ осуществлена 1394 пациентам (табл. 1). В 151 случаях она осуществлялась повторно.

proton3

В настоящее время проводится модернизация комплекса протонной терапии.