Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Многофункциональная ионизационная камера и ее электронный тракт для применения на медицинском ускорителе «Прометеуc»

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-3-229-240

Аннотация

В статье описывается предлагаемая новая многофункциональная ионизационная камера (МИК) предназначенная для измерения дозных профилей при работе медицинского ускорителя «Прометеуc» в режиме сканирующего «карандашного пучка». Цифровой детектор получения изображений (ЦДПИ) с тканеэквивалентным водным фантомом применяется для калибровки ускорителя перед сеансом лучевой терапии. Рассмотрено применение ЦДПИ на пучке протонного ускорителя, работающего в режиме дробления пучка на споты при сканирующем пучке. Детектор ЦДПИ позволяет за несколько импульсов ускорителя в режиме on-line увидеть, как энерговыделение каждого спота распределяется по области облучаемой мишени, что является фактической калибровкой ускорителя перед сеансом протонной терапии. В процессе проведения сеанса протонной терапии предполагается устанавливать МИК непосредственно перед пациентом. Камера МИК содержит в себе две ионизационные камеры работающие одновременно, — это падовая камера (ПК) работающая на газе или «теплой жидкости» и стриповая ионизационная камера (СК) работающая только на газе. На ускорителе «Прометеус» предлагается использование МИК, который будет применяться при режиме работы методом активного сканирования «карандашным» протонным пучком. Применение работы МИК предназначено для контроля плотности интенсивности пучка в процессе облучения «мишени» у пациента в процессе сеанса протонной терапии. В случае нарушения запланированного режима работы ускорителя и выхода пучка за заранее заданные перед сеансом параметры, система контроля обнаружения отклонений (СКОО) отключит ускоритель. Описывается устройство считывающей электроники (СЭ) камеры МИК и СКОО. Данный предлагаемый детектор включающий камеру МИК и СКОО и обслуживающую его считывающую электронику позволит повысить качество подведения терапевтического пучка, благодаря точному определению плотности поглощенной дозы, подводимой сканирующим пучком к каждому споту облучаемой мишени, и поэтому формируемое поле распределения высокой дозы будет соответствовать облучаемому объему у пациента и повысит безопасность и контроль облучения мишени у пациента. ПК входящая в МИК сконструирована на «теплой жидкости» (либо на газе) и представляет собой высокоточную ионизационную камеру с координатной чувствительностью по ширине облучаемой мишени. СК входящая в МИК работает на газе и контролирует направление падающего пучка на данный спот в мишени. Разработан вариант исполнения зарядовочувствительного предусилителя и системы СЭ предназначенной для экспериментальной проверки прототипа МИК. Схема СКОО работающая совместно с камерой МИК позволяет контролировать заранее заданные параметры облучения границ мишени пациента и отключает ускоритель в случае ухода этих параметров от первоначально заданных.

Об авторе

В. В. Сиксин
Физический институт им. П.Н.Лебедева, РАН
Россия

Ленинский просп., д. 53, Москва, 119991

Сиксин Виктор Валентинович



Список литературы

1. Сиксин В. В. Пути совершенствования детектора ДТеТ // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. 2018. Т. 45, № 12. C. 78—82.

2. Сиксин В. В. Измерение профилей пиков Брэгга детектором ДТеТ // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. 2019. Т. 46, № 2. С. 47—52.

3. Сиксин В. В. Пилотная установка по очистке «теплой жидкости» тетраметилсилана и проведения «неускорительных экспериментов» // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2019. Т. 22, № 2. С. 118—127. DOI: 10.17073/1609-3577-2019-2-118-127

4. Pyramid Technical Consultants, Inc. URL: www.ptcusa.com

5. Сиксин В. В. Детектор на «теплой жидкости» для измерения дозных профилей от ионизирующих излучений // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2019. Т. 22, № 3. C. 228—236. DOI: 10.17073/1609-3577-2019-3-228-236

6. Дорохов Д. В., Купер Э. А. Система измерения тока ионизационной камеры в экспериментах с синхротронным излучением // Автометрия. 2015. Т. 51, № 1. С. 92—98.

7. Сиксин В. В. Импульсный рентгеновский источник (ИРИ) для калибровки микродозиметров на «теплых жидкостях» и тестирования детекторов телевизионного типа // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. 2018. Т. 45, № 7. С. 9—16.

8. Патент 1338154 (SU). Способ контроля параметров пучка в процессе протонной терапии / Е. А. Дамаскинский, Д. Л. Карлин, О. Е. Прокофьев, В. С. Самсоненков, 1988.

9. Патент 2684567 (РФ). Способ реконструктивного дозиметрического контроля в протонной терапии сканирующим лучом / A. Е. Чернуха, О. Г. Лепилина, С. Е. Ульяненко и др., 2018.

10. Патент 2704012 (РФ). Способ авторегулирования и стабилизации интенсивности синхроциклотрона при протонно-лучевом облучении больных и устройство для его осуществления / Е. М. Иванов, В. И. Максимов, Г.Ф. Михеев, 2019.

11. PTW. The Dosimetry Company: OCTAVIUS Detector 1500XDR. URL: https://www.ptwdosimetry.com/en/products/octavius-detector-1500xdr/

12. Кудашкин И. В. Разработка и создание устройств систем диагностики и мониторирования внутренних и выведенных пучков ускорителя нуклотрон: дис. …канд. физ.-мат. наук. М., 2015. 88 с.

13. Балдин А. А., Берлев А. И., Кудашкин И. В., Федоров А. Н. Детектор на основе микроканальных пластин для контроля пространственно-временных характеристик циркулирующего пучка нуклотрона. // Письма в ЭЧАЯ. 2014. Т. 11, № 2. С. 209—218. URL: http://www1.jinr.ru/Pepan_letters/panl_2014_2/09_bal.pdf

14. Baldin A., Feofilov G., Gavrilov Yu., Tsvinev A., Valiev F. Proposals for a new type of microchannel-plate-based vertex detector // Nucl. Instr. Meth. A. 1992. V. 323, Iss. 1–2. P. 439—444. DOI: 10.1016/0168-9002(92)90329-3

15. Бутенко А. В. Ускорение пучков тяжелых ионов c массовым числом более 100 в сверхпроводящем синхротроне нуклотрон: дисс. … канд. техн. наук. Дубна: ОИЯИ, 2012. 101 с.

16. Barnes P. G., Cross G. M., Drumm B. S., Fisher S. A., Payne S. J., Pertica A., Wilcox C. C. A micro-channel plate based gas ionization profile monitor with shaping field electrodes for the ISIS H-injector // Proc. IPAC. San Sebastián, Spain, 2011. URL: https://accelconf.web.cern.ch/IPAC2011/papers/tupc147.pdf

17. Connolly R., Fite J., Jao S., Tepikian S., Trabocchi C. Residual-gas-ionization beam profile monitors in RHIC // Proc. BIW10. Santa Fe (New Mexico, US), 2010. URL: https://accelconf.web.cern.ch/BIW2010/papers/tupsm010.pdf

18. Teterev Yu. G., Kaminski G., Huong P. T., Kozik E. Ionization beam profile monitor for operation under hard environmental conditions // Nucl. Phys. Atomic Energy. 2011. V. 12, N 1. P. 98—103.

19. Quinteros T., DeWitt D. R., Paál A., Schuch, R. Three-dimensional ion beam-profile monitor for storage rings // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 1996. V. 378, Iss. 1–2. P. 35—39. DOI: 10.1016/0168-9002(96)00278-1

20. Международные практические рекомендации по дозиметрии, основанные на эталонах единицы поглощенной дозы в воде. При поддержке IAEA, WHO, PAHO и ESTRO // Серия технических докладов № 398. Вена: Международное агентство по Атомной энергии, 2004. URL: https://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/trs398r_web.pdf


Рецензия

Для цитирования:


Сиксин В.В. Многофункциональная ионизационная камера и ее электронный тракт для применения на медицинском ускорителе «Прометеуc». Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(3):229-240. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-3-229-240

For citation:


Siksin V.V. Multifunctional ionization chamber and its electronic path for use on the medical accelerator "Prometeus". Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2020;23(3):229-240. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-3-229-240

Просмотров: 291


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)