Многолепестковые коллиматоры: Исчерпывающее руководство с примерами

Что такое многолепестковый коллиматор?

Многолепестковый коллиматор (МЛК) - это современное устройство, встроенное в аппараты для радиотерапии и позволяющее точно формировать и направлять пучки излучения. Состоящие из множества подвижных створок или экранов из вольфрамового сплава, МЛК заменяют старые методы, такие как индивидуальные блоки на основе свинца, для достижения целевой доставки излучения.

Основная задача MLC - приспособить пучки излучения к форме опухоли, минимизируя воздействие на окружающие здоровые ткани. Благодаря своей высокоплотной конструкции и автоматизированной функциональности MLC обеспечивают более безопасное и эффективное лечение.

Принцип работы многолепестковых коллиматоров

[1]

MLC состоит из 20-80 створок из вольфрамового сплава, каждая из которых независимо перемещается и управляется с помощью компьютерного программного обеспечения. Эти створки могут сдвигаться и раздвигаться, формируя пучок в соответствии с геометрией опухоли, создавая индивидуальное поле облучения.

Этот автоматизированный процесс позволяет:

• Динамическое формирование: Корректировка в режиме реального времени во время лечения.
• Модуляция интенсивности: Изменение интенсивности излучения по всему полю для более эффективной терапии.
• Защита здоровых тканей: Экранирование органов и тканей, прилегающих к опухоли.

Применение в радиотерапии

MLC широко используются для лечения таких онкологических заболеваний, как:

• Рак печени: Защита жизненно важных органов, таких как печень, во время терапии.
• Рак легких: Формирование пучков для обхода деликатных тканей.
• Рак молочной железы: Защита сердца и легких от радиационного воздействия.

Способность создавать индивидуальные поля облучения делает их незаменимыми для таких передовых методов лечения, как IMRT и объемно-модулированная дуговая терапия (VMAT), где точность и контроль имеют первостепенное значение.

Переход от коллиматоров Cerrobend к многолепестковым коллиматорам

Традиционно для создания индивидуальных радиационных блоков для формирования пучка использовались сплавы на основе свинца, такие как Cerrobend. Эти блоки Cerrobend изготавливались вручную для каждого пациента, что требовало трудоемкой работы и приводило к образованию опасных отходов.

Однако переход на MLC в значительной степени устранил необходимость в блоках Cerrobend, что обусловлено следующими факторами:

- Технологический прогресс: MLC обеспечивают динамическое формирование луча без ручного вмешательства.

- Экологические проблемы: Производство и утилизация Cerrobend связаны с использованием токсичных материалов.

- Операционная эффективность: MLC сокращают время подготовки, что делает лечение более быстрым и точным.

Этот переход представляет собой значительный шаг вперед для безопасности пациентов, экологической устойчивости и эффективности здравоохранения.

Пример использования многолепестковых коллиматоров (MLC)

--Обзор

Замена блоков Cerrobend на многолепестковые коллиматоры (MLC) из вольфрамового сплава повышает точность лучевой терапии, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду и здоровье.

-История

Исторически сложилось так, что Cerrobend, сплав на основе свинца, широко использовался в лучевой терапии для создания специализированных блоков для формирования пучков излучения. Однако при производстве Cerrobend образуются опасные отходы, что создает проблемы для окружающей среды из-за его токсичности. Медицинский работник обратился в компанию Stanford Advanced Materials (SAM) за разрешением использовать изображение многощелевых коллиматоров (MLC) для иллюстрации этого перехода в презентации об утилизации отходов в больницах. С развитием технологий MLC из вольфрамового сплава стали более безопасной и экологичной альтернативой.

-Solution

КомпанияSAM поддержала образовательную инициативу, предоставив запрошенные изображения и информацию о МЛК из вольфрамового сплава. Вольфрамовый сплав, плотность которого составляет от 17,0 г/см³ до 18,6 г/см³, обеспечивает превосходное поглощение излучения, гарантируя безопасность пациента во время лечения. В отличие от Cerrobend, вольфрам нетоксичен и не загрязняет окружающую среду, что делает его экологически чистым выбором. Вольфрамовые МЛК имеют от 20 до 80 подвижных экранов или створок, управляемых компьютером, что позволяет точно формировать поля облучения. Эта возможность позволяет снизить воздействие радиации на здоровые ткани и особенно подходит для лечения рака печени, легких и молочной железы.

-Результат

Презентация эффективно продемонстрировала экологические и эксплуатационные преимущества MLC из вольфрамового сплава по сравнению с блоками Cerrobend. Медицинские работники получили ценные сведения о преимуществах МЛК, в том числе:

• Повышенная безопасность: Защита пациентов от ненужного облучения.
• Экологичность: Устранение опасных отходов, связанных с Cerrobend.
• Точность лечения: Создание полей излучения произвольной формы с помощью экранов, управляемых компьютером.

Эта инициатива стимулировала переход больниц на МЛК из вольфрамового сплава, способствуя внедрению более безопасных и устойчивых методов лечения рака и подчеркивая роль SAM в продвижении инновационных технологий, ориентированных на пациентов.

Материалы для многолепестковых коллиматоров

Выбор материалов имеет решающее значение для производительности и безопасности МЛК. Вольфрамовые сплавы являются золотым стандартом благодаря своим уникальным свойствам:

• Высокая плотность: При плотности от 17,0 г/см³ до 18,6 г/см³ вольфрамовый сплав эффективно поглощает излучение, сводя к минимуму утечки и обеспечивая безопасность пациента.
• Нетоксичность: В отличие от материалов на основе свинца, таких как Cerrobend, вольфрам нетоксичен и экологически чист, что делает его более безопасным как для пациентов, так и для медицинского персонала.
• Долговечность: Вольфрамовые сплавы устойчивы к износу и коррозии, что обеспечивает долговечность и стабильную работу радиотерапевтического оборудования.

Хотя были изучены и другие материалы, такие как обедненный уран и тантал, вольфрамовые сплавы остаются предпочтительным выбором благодаря их балансу между производительностью, безопасностью и устойчивостью.

Заключение

Многолепестковые коллиматоры меняют лечение рака, обеспечивая точную, эффективную и экологически безопасную лучевую терапию. Переход от традиционных блоков Cerrobend к MLC из вольфрамового сплава представляет собой значительный скачок вперед в области медицинских технологий, улучшая состояние пациентов и снижая воздействие на окружающую среду. Более подробную информацию о передовых материалах и связанных с ними случаях можно найти на сайте Stanford Advanced Materials (SAM).

Ссылки:

[1] Многолепестковый коллиматор. (2024, 16 мая). В Википедии. https://en.wikipedia.org/wiki/Multileaf_collimator