CC BY
167
ПЕРВЫЙ В РОСИИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ КЛИНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ПРОТОННОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ
Карпунин В.О., Клёнов Г.И., Хорошков В.С.
Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва e-mail: karpunin@itep.ru, klenov@itep.ru, khoroshkov@itep.ru
В начале доклада кратко дано обоснование необходимости строительства Клинического центра протонной лучевой терапии (КЦПЛТ). Описано нынешнее состояние проектирования и строительства первого в России КЦПЛТ, а также основные системы и комплексы Центра.
Онкология занимает после сердечно-сосудистых заболеваний второе место по смертности заболевших, как в мире, так и в России. Известен факт, что в развитых странах от 60 % до 70 % онкологических больных получают лучевую терапию (ЛТ). К сожалению, в России по ряду причин этот уровень практически вдвое ниже. Также исследования показывают, что достижение локального контроля злокачественного новообразования в 40% случаев обеспечивает в качестве основного метода ЛТ. На протяжении всей истории развития ЛТ существовали две клинически важные проблемы, вытекающие одна из другой [1]. Первая проблема -снижение лучевой нагрузки на здоровые ткани для снижения уровня постлучевых осложнений. Второй, и не менее важной задачей является максимально возможное увеличение дозы, доставляемой к облучаемому новообразованию, что заметно повышает вероятность локального контроля опухоли. Решение первой проблемы обеспечивает выполнение второй задачи, поскольку именно лучевая нагрузка на здоровые ткани ограничивает, как правило, дозу, подводимую к мишени.
Наибольшие возможности для решения этих клинических проблем предоставляет лучевая терапия пучками ускоренных тяжёлых заряженных частиц (а конкретно: протонов). Сравнение двух планов облучения одной и той же мишени -для гамма-излучения и протонов - показывает, что в последнем случае лучевая нагрузка на здоровые ткани уменьшается примерно вдвое. Это происходит благодаря характерному пику ионизационной активности пучка протонов в конце пробега (пик Брэгга), и позволяет увеличить дозу в облучаемой мишени (опухоли, патологическом очаге), не увеличивая при этом нагрузку на окружающие здоровые ткани. Такая возможность, в свою очередь, позволяет увеличить вероятность локального контроля опухоли, что и используется практически во всех методиках протонной лучевой терапии (ПЛТ). Еще одно безальтернативное преимущество ПЛТ - она обеспечивает возможность облучения мишеней, расположенных в непосредственной близости к критическим радиационно-чувствительным органам и структурам в силу возможностей создавать при использовании протонного излучения высочайшие градиенты дозы на границе мишени. Падение дозы от деструктивной (90%^95%) до безопасной (20%^25%) может быть обеспечено на дистанции 2^3 мм. Таким образом, появляется возможность серьезного расширения сферы использования лучевой терапии для лечения целого ряда локализаций злокачественных новообразований (ЗН), где традиционная лучевая терапия не могла быть использована (внутричерепные опухоли и др. внутричерепные патологии, опухоли глаза и орбиты, опухоли центральной и периферической нервной системы и др.) [2].
Сфера эффективного использования ПЛТ в клинических центрах достигает примерно 30% от всей структуры онкологических заболеваний (всех возможных локализаций ЗН), в отличие от сферы использования протонного лучевого лечения в экспериментальных центрах, где она не превышает 5% -^7% [3]. Это обеспечивается путем использования в клинических центрах с 1990 г. принципиально новых лучевых установок (в частности, установок ротации протонного пучка вокруг лежащего пациента - ГАНТРИ) и всего спектра
современной топометрической аппаратуры для тщательной и адекватной предлучевой подготовки лежащего больного.
К концу 2006 года Россия в трёх экспериментальных центрах ПЛТ аккумулировала около 12 % мирового клинического опыта ПЛТ (ИТЭФ - 4024 больных, ОИЯИ - 526, ПИЯФ - 1327). Учитывая мировой и российский опыт, а также приведённые выше доводы, Московское правительство приняло решение о строительстве первого в России специализированного Клинического центра ПЛТ (КЦПЛТ) на базе ГКБ им. С.П. Боткина (протокол от 23 октября 2004 г.). Генеральной проектировочной организацией нестандартного оборудования и научным руководителем разработки был назначен Институт теоретической и
экспериментальной физики, чей
экспериментальный Центр ПЛТ обладает наибольшим парком протонных лучевых установок в России и имеет наибольший опыт протонного лучевого лечения больных.
На данный момент завершено техническое проектирование нестандартного оборудования Центра и идёт создание рабочего проекта. При этом уже практически утверждён проект здания Центра, внешний вид которого показан на рис.1, на основе которого в конце 2008 г. - начале 2009 г. планируется начать строительство.
КЦПЛТ будет базироваться на специализированном медицинском ускорителе типа «синхротрон», позволяющем облучать мишени, размещенные на глубине до 32 см при поперечном сечении самой мишени 25*25 см , дозой 2 Гр за время не более 4-х минут. Энергия протонного пучка - переменная, обеспечивающая облучение мишеней, размещенных на глубине от 35 до 320 мм с дискретом по глубине не хуже 5 мм.
В состав КЦПЛТ войдут четыре протонные лучевые установки, размещенные в трех процедурных кабинах (каньонах):
• Лучевая установка ротационного типа для облучения пациента в положении лежа (ГАНТРИ) - 2 шт., 2 каньона (рис.2);
• Лучевая установка на горизонтальном пучке для облучения пациента в положении сидя - 1 шт;
• Лучевая установка на горизонтальном пучке для облучения пациента в положении лежа - 1 шт.
Ускоритель и лучевые установки спроектированы таким образом, чтобы обеспечить независимую и одновременную работу трех процедурных кабин, т.е. любой сбой в работе, приводящий увеличению времени лучевого сеанса в каком-либо каньоне, не отражается на работе двух других. Лучевые установки на горизонтальных пучках, размещаемые в одном каньоне, будут работать попеременно.
Диаметр установки ГАНТРИ составляет около 10 метров. Поэтому сами каньоны, в которых располагаются эти установки, а также зал ускорителя и все тракты пучка в здании КЦПЛТ (рис. 3) будут размещаться на трех уровнях (этажах), полностью занимая второй этаж, и частично - первый и третий.
Рис.1. Внешний вид здания КЦПЛТ
Рис.2. Установка ГАНТРИ со стороны машинного отделения
Наряду с установками ГАНТРИ и установками с горизонтальными фиксированными пучками, КЦПЛТ будет укомплектован лучевыми установками
для проведения конвенциональной дистанционной (рентгеновской, гамма и электронной) лучевой терапии. Существуют, по крайней мере, две причины, диктующие такое решение. Во-первых, современный опыт проведения ПЛТ показывает, что большая часть (30%^50%) лучевого лечения в Рис.3. Комплекс ускорителя, трактов пучка и подобных центрах осуществляется в протонных лучевых установок сочетанном (протоны плюс гамма
излучение, протоны плюс электроны, протоны плюс рентгеновское облучение) варианте, что окажется невозможным без укомплектования центра конвенциональными лучевыми установками. Во-вторых, никогда нельзя исключать (и мировой опыт это подтверждает) отказа оборудования центра: аварийной остановки «сердца» КЦПЛТ - ускорителя. При этом временно прекращается облучение текущего потока больных на всех четырех протонных лучевых установках, что недопустимо. В случае наличия в составе Центра конвенциональных лучевых установок именно на них в случае отказа ускорителя протонов временно продолжается (или завершается) лучевое фракционированное лечение текущего потока больных. Эффективность лечения, несомненно, несколько снижается, но отказ ускорителя протонов не приводит к катастрофическим результатам - прекращению лучевого лечения всего текущего потока онкологических больных.
В соответствии с технологией ПЛТ, которая тоже разрабатывается в рамках проекта на основе опыта Центра ПЛТ ИТЭФ, самым первым этапом лучевого лечения при поступлении пациента в Центр является проведение полной диагностики заболевания для наиболее точной локализации новообразования (будущей мишени), а также для получения полной топометрической информации, необходимой при последующем планировании протонного, конвенционального или сочетанного облучения. Поэтому КЦПЛТ будет оснащен всем спектром диагностического оборудования, таким как компьютерный томограф (КТ), магнитно-резонансный томограф (МРТ), трехмерный ультразвуковой сканер (3D-УЗИ), цифровая рентгеновская аппаратура. В состав Центра будет входить отделение позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) со всем сопутствующим оборудованием для наработки радиофармпрепаратов.
Большой объём и разнообразие состава информации, особенности ее генерации, транспортировки и использования позволили при проектировании информационной системы КЦПЛТ логически выделить в ней следующие уровни и обслуживающие их системы в соответствии с общепринятой классификацией:
• госпитальный уровень - Медицинская Информационная Система (МИС);
• топометрия и управление всей диагностической информацией -Радиологическая Информационная Система (РИС);
• планирование лучевого лечения - Система Планирования Облучения (СПО);
• обслуживание процесса лучевой терапии - Автоматизированная Система Управления Технологическим Процессом (АСУТП).
МИС КЦПЛТ предназначена для автоматизации основных функций руководства, медицинского персонала, структурных подразделений, медицинских технологических процессов, ведения электронной документации по пациентам (истории болезни, амбулаторной карты и пр.), сбора, хранения, систематизации,
обработки и представления информации для обеспечения диагностики и лечения пациентов методами лучевой терапии (протонного и сочетанного облучения пациентов), достоверного учета объемов оказанных услуг, формирование документов для проведения расчетов со страховыми компаниями по ОМС и другими сторонними организациями. Таким образом, МИС в КЦПЛТ является интегрирующей информационной системой, обеспечивающей взаимодействие всех программных систем, составляющих информационную систему КЦПЛТ.
Для планирования протонного, конвенционального и сочетанного облучения в ИТЭФ будет разрабатываться система планирования ProCom+. В состав ProCom+ в качестве подсистемы планирования конвенционального облучения, вероятно, будет закупаться самостоятельная российская система планирования «Амфора». В добавлении к ней с каждым закупаемым аппаратом конвенциональной ЛТ будет идти в комплекте своя система планирования облучения с уже введёнными в неё параметрами установки. Для планирования протонного и сочетанного облучения на базе уже функционирующей в ИТЭФ системы ProCom будет создана принципиально новая система планирования нового поколения ProCom#, которая наряду с конвенциональными системами войдёт в состав ProCom+. К концу 2008 г. планируется создание в ЦПЛТ ИТЭФ первых макетов системы ProCom+ и испытание их самих, а также взаимодействия ProCom+ и РИС.
DICOM-совместимая РИС [4] и предназначена для автоматизации процессов комплексной топометрии в КЦПЛТ, а также организации информационных потоков, обеспечивающих процесс планирования облучения, передачу информации о результатах планирования комплексам, обеспечивающих исполнение плана, протоколирование плана и диагностический контроль последствий лучевого лечения. В РИС также будет включено всё диагностическое и топометрическое оборудование Центра.
АСУТП в КЦПЛТ будет обеспечивать на аппаратном (нижнем) уровне проведение протонной и конвенциональной лучевой терапии больных с использованием наиболее современных аппаратных и методических средств, а также высокий уровень диагностических исследований и всех этапов предлучевой подготовки.
В КЦПЛТ для размещения тяжёлых и иногородних больных предусматривается стационар на 30 койко-мест в одноместных палатах, располагающихся по периметру на 7-8 этажах Центра вокруг атриума с зимним садом.
Пуск Центра в эксплуатацию намечен на 2011-2012 год. Пропускная способность КЦПЛТ после разработки и апробации основных методик (протоколов) ПЛТ различно локализованных ЗН, пропускная способность будет доведена до 1000-1100 пациентов в год.
1. H. Suit, D. Phil. Грядущие технические достижения в радиоонкологии (пер. Карпунина В.О. под ред. Хорошкова В.С.) / Медицинская физика, 2005, №1, с. 6680.
2. Проект Клинического центра протонной лучевой терапии на базе ГКБ им. С.П. Боткина. Медико-технические требования.
3. Хорошков В.С. Эволюция технологий лучевой терапии: от рентгена к адронам /Ядерная физика, 2006, т.69, №10, с.1760-1780.
4. Карпунин В.О., Рязанцев О.Б. Международный стандарт DICOM 3 как система унификации информационных потоков цифровых медицинских изображений// «Открытое образование» (приложение, сборник трудов IT+M&Ec'2005), с.52-53.
