| 4.1. | Фундаментальная
научная
проблема,
на решение
которой
направлен
проект: Данная работа направлена на создание новой технологии конформного облучения онкологических больных с использованием основных видов ионизирующего излучения: протонов и фотонов. Все необходимые источники ионизирующего излучения, требуемые для проведения исследований, имеются в ИЯИ РАН. На базе линейного ускорителя протонов ИЯИ РАН создана протонная облучательская установка. Протоны обладают важнейшим преимуществом: они выделяют основную часть энергии в рассчитанной точке остановки и не повреждают ткани, расположенные глубже. Облучение фотонами будет производиться на медицинском ускорителе электронов СЛ-75-5-МТ, имеющемся в ИЯИ РАН. Этот вид лучевой терапии может проводиться как в сочетании с облучением протонами, так и для самостоятельного лечения. Перспективным направлением является также нейтрон-захватная лучевая терапия с использованием потоков тепловых нейтронов и гадолиния, вводимого в организм. |
| 4.2. | Конкретная
фундаментальная
задача в
рамках
проблемы,
на решение
которой
направлен
проект: Конкретной фундаментальной задачей является разработка и создание технических и инженерных средств, позволяющих минимизировать лучевые повреждения здоровых тканей. Для этого требуется выполнить следующие дополнительные исследования и инженерные разработки: 1) Для протонной и фотонной облучательских установок требуется разработать единую компьютерную систему предлучевой подготовки, контроля процесса лучевой терапии, анализа результатов лечения, накопления и архивирования результатов. 2) Для обеих облучательских установок требуется разработать автоматизированные мехнические устройства, служащие для минимизации объема здоровых тканей, подвергающихся облучению. 3) Для нейтрон-захватной лучевой терапии с использованием гадолиния требуется создать инженерную установку, обеспечивающую требуемые потоки тепловых нейтронов. |
| 4.3. | Предлагаемые
методы и
подходы: Предлагаемые методы и подходы: 1) Разработка полуавтоматического многолепесткового коллиматора, дополняющего штатные коллиматоры СЛ-75-5-МТ. Это поднимет конформность облучения на СЛ-75-5-МТ на более высокий уровень, соответствующий мировым стандартам (2006 г.). 2) Модификация и развитите программного обеспечения облучения с учетом использования многолепестковых коллиматоров и других механических устройств (2006 г.). 3) Проведение численных расчетов для системы формирования пучка протонов и на этой основе изготовление индивидуальных устройств, формирующих и модулирующих пучки протонов (2006 г.). 4) Создание и ввод в строй установки конвенциальной лучевой терапии на базе медицинского ускорителя электронов с системами, обеспечивающими конформное облучение пациентов (2006 год). В составе этой установки будут системы индивидуального формирования пучка, для которых в России существуют единичные аналоги. Будут внедрены новые методики планирования и контроля облучения. 5) Разработка инженерного обеспечения установки облучения биологических образцов тепловыми нейтронами (2006 г.). 6) Создание протонной облучательской установки с индивидуальными системами формирования пучка, фиксации и перемещения пациента и контроля облучения (2007 год). Будут разработаны и внедрены системы, по своим характеристикам не имеющие аналогов в России. 7) Разработка методики нейтрон-захватной терапии с использованием потоков тепловых нейтронов и гадолиния. вводимого в организм (2007 г.). 8) Создание единого комплекса для сочетанного облучения пациентов на пучках протонов и фотонов (2008 год). Обеспечение автоматизированного процесса подготовки облучения, облучения пациента и контроля за результатом лечения. Ввод в состав комплекса исследовательской установки нейтрон-захватной терапии. В России не существует аналогичных комплексов. |
| 4.4. | Ожидаемые
в конце 2005
года
научные
результаты: Ожидаемые в конце первого года результаты: 1) Практическое лечение пациентов на ускорителе электронов в Троицке. 2) Будет создана цифровая рентгеновская система центрации пациента, позволяющая с помощью компьютера контролировать положение и перемещение пациента в процедурной протонной терапии (или в процедурной с другим ионизирующим излучением) с точностью выше 0.5 мм. 3) Будет получена полуавтоматическая система коллимации пучка фотонов, которая позволит индивидуально коллимировать пучок на опухоль любого размера с точностью лучше, чем 0.5 см. 4) Будет подготовлена установка для облучения биологических образцов на потоках тепловых нейтронов. |
| 4.5. | Современное
состояние
исследований
в данной
области
науки,
сравнение
ожидаемых
результатов
с мировым
уровнем: Протонная лучевая терапия рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений развития радиологии. С развитием компьютеров и математических методов возможности конформной лучевой терапии принципиально расширились. В наиболее развитых странах интенсивно создаются центры протонной терапии (сейчас их действует около 30 во всем мире). Однако из-за технической сложности создания центров протонной терапии своевременное лечение получает лишь несколько процентов от числа пациентов, которым рекомендована конформная лучевая терапия. Все разработки данного проекта имеют большое прикладное значение, поскольку направлены на сохранение здоровья и жизни онкологических больных. Они крайне востребованы отечественной радиационной медициной и могут быть использованы в большинстве государственных и коммерческих медицинских учреждений, имеющих радиотерапевтические установки. В России сейчас не существует сравнимых по параметрам цифровых рентгеновских центраторов и многолепестковых коллиматоров, а любые зарубежные аналоги дороже в десятки раз. Нейтрон-захватная терапия с использованием гадолиния находится в начальной исследовательской стадии развития. В ведущих зарубежных радиологических центрах связывают большие перспективы с этой технологией. |
| 4.6. | Имеющийся
у
коллектива
научный
задел по
предлагаемому
проекту;
полученные
ранее
результаты: Имеющийся у претендента задел по предлагаемому проекту: 1.Совместно с ГСПИ разработан проект Комплекса протонной терапии ИЯИ РАН (2002). Проект прошел Государственную экспертизу. 2.Создан и сдан в эксплуатацию медицинский канал транспортировки протонов от ускорителя до камеры облучения (2003). 3.Разработан проект размещения линейного медицинского ускорителя электронов СЛ-75-5-МТ в ИЯИ РАН (2004). 4.Построена амбулатория для онкологических пациентов в здании Экспериментального комплекса ИЯИ РАН (2004). 5.Построен каньон для ускорителя СЛ-75-5-МТ с необходимым инженерным обеспечением (2005). 6.Разработаны и созданы уникальные системы и приборы для протонной облучательской установки, включая системы диагностики пучка, центрации и фиксации пациента, дозиметрии и контроля облучения и др. (2001-2005). 7.Подготовлена и подана заявка на патент «Тонкостенная многоканальная воздушная ионизационная камера для лучевой терапии» (2005). |
| 4.7.1. | Список
основных
публикаций
коллектива,
наиболее
близко
относящихся
к
предлагаемому
проекту: 1.Лучевая терапия аденокистозного рака трахеи, В.И.Ильин и др., «Вопросы онкологии», 6 (1999) 9. 2.Лечение плоскоклеточного рака трахеи, В.И.Ильин и др., «Вопросы онкологии», 6 (1999) 12. 3.Тонкостенная многоканальная воздушная ионизационная камера, С.И.Поташев, С.В.Акулиничев и др., «Приборы и техника эксперимента», 4 (2004) 103. 4.A thin-wall air-ionization chamber for proton therapy, С.И.Поташев и др.,Пленарный доклад на 10-ой Международной конференции по приборостроению (The Tenth Vienna Conference on Instrumentation), Вена, 2004. 5.A thin-walled air-ionization chamber for proton therapy, S.I.Potashev, S.V.Akulinichev et al, Nuclear Instruments and Methods A535 (2004) 115. 6.Radiological centre based on INR proton linac, S.V.Akulinichev, L.V.Kravchuk and V.A.Matveev, International conference RuPAC-2004 (2004) Dubna (пленарный доклад). 7.Серебряная медаль ВВЦ за Проект Комплекса протонной терапии ИЯИ РАН в 2003 г. |
| 4.7.2. | Список
основных
публикаций
руководителя
проекта в
рецензируемых
журналах
за
последние 3
года: 1.Тонкостенная многоканальная воздушная ионизационная камера, С.И.Поташев, С.В.Акулиничев и др., «Приборы и техника эксперимента», 4 (2004) 103. 2.A thin-wall air-ionization chamber for proton therapy, С.И.Поташев, С.В.Акулиничев и др.,Пленарный доклад на 10-ой Международной конференции по приборостроению (The Tenth Vienna Conference on Instrumentation), Вена, 2004. 3.A thin-walled air-ionization chamber for proton therapy, S.I.Potashev, S.V.Akulinichev et al, Nuclear Instruments and Methods A535 (2004) 115. 4.Radiological centre based on INR proton linac, S.V.Akulinichev, L.V.Kravchuk and V.A.Matveev, International conference RuPAC-2004 (2004) Dubna (пленарный доклад, опубликовано в трудах конференции в 2005 г.). |
| 4.8. | Перечень
оборудования
и
материалов,
имеющихся
у
коллектива
для
выполнения
проекта: 1.Сильноточный линейный ускоритель протонов ИЯИ РАН. 2.Медицинский линейный ускоритель электронов СЛ-75-5-МТ. 3.Протонная облучательская установка с биологической защитой и инженерным обеспечением. 4.Системы лазерной и цифровой рентгеновской центрации пациента. 5.Медицинский канал транспортировки протонов с системами мониторинга и управления пучком. 6.Сканер медицинский ультразвуковой Philips-ATL HDI 1500. 7.Система трехмерного компьютерного планирования облучения протонами и фотонами ProGam. 8.Амбулатория с помещениями для персонала и пациентов (включает систему бесперебойного питания большой мощности, систему кондиционирования воздуха и др.). 9.Вычислительная техника, собственная компьютерная сеть, собственная мини-АТС, оргтехника. 10.Опытное производство, конструкторское бюро. |
| 4.9. | Перечень
оборудования
и
материалов,
которые
необходимо
дополнительно
приобрести,
изготовить
или
отремонтировать
для
успешного
выполнения
проекта: 1. Компьютеры - 3 шт. ( 60 т. руб.) -необходимо для проведения расчетов и контроля облучения. 2. Контроллеры, АЦП, и другая электроника ( 150 т. руб.) - необходимо для обеспечения работы детекторов и мониторов. 3. Сервер - 1 шт.(30 т. руб.) - необходим для сбора и обработки информации со всех устройств. 4. Высокопроизводительный сетевой принтер - 1 шт. (25 т. руб.) - распечатка результатов облучения и топометрической подготовки. 5. Копировальный аппарат А3 - 1 шт. (25 т. руб.) - копирование конструкторской документации и материалов, полученных на рентгеновских установках. |