1 апреля 2022

ОИЯИ планирует создать центр прикладных исследований в области протонной терапии

Стратегический план долгосрочного развития ОИЯИ до 2030 года предполагает создание инновационного центра для проведения экспериментальных и клинических исследований в области протонной терапии. Базовой установкой центра в будущем станет протонный медицинский ускоритель MSC-230. Сейчас в Лаборатории ядерных проблем им. В. П. Джелепова ведется совершенствование методов, технологий, режимов планирования и проведения лучевой терапии, а также обсуждается размещение будущего ускорителя.

На семинаре «Перспективы развития методов протонной терапии в ЛЯП ОИЯИ» 30 марта научный сотрудник НХП «Отдел фазотрона», к. т. н. Алексей Агапов рассказал о текущем положении дел в Медико-техническом комплексе ОИЯИ, рассмотрев возможность реализации в планируемом центре ряда методик облучения.

К уже освоенным в МТК ОИЯИ методикам относится стандартный метод трехмерного конформного протонного облучения, который использовался при лечении онкопациентов с 2000 по 2019 годы. По словам докладчика, метод наилучшим образом подходит в качестве прототипа методики облучения флэш-методом на будущем ускорителе.

В МТК была проведена экспериментальная апробация метода динамического облучения, реализация которого также возможна на MSC-230. Кроме этого, для применения на MSC-230 предлагается не реализованный в МТК, но широко распространенный в мире метод сканирования.

Изучению новаторского метода флэш-терапии в ОИЯИ уделяется особое внимание. Специфика метода состоит в том, что опухоль облучается мгновенной ударной дозой. При этом здоровые ткани вокруг практически не страдают, в отличие от более медленных способов облучения. Метод флэш-терапии на МТК изучается с 2020 года. За это время был создан лучевой стенд для облучения биологических объектов, был получен протонный пучок с мощностью до 70 Гр/с, с помощью которого в режиме флэш была облучена сотня подопытных мышей, проведено облучение клеточных культур, создана плоскопараллельная мониторная ионизационная камера.

Создание в ОИЯИ инновационного центра прикладных исследований в области протонной терапии – обширный проект, в котором задействовано несколько лабораторий Института. Базовой установкой нового центра станет сверхпроводящий изохронный циклотрон MSC-230 с протонным пучком на максимальную энергию 230 МэВ, что является наиболее подходящей энергией для проведения протонной терапии. Ускоритель будет компактным: 3,5 м диаметром и 1,7 м в высоту и с небольшим по сравнению с аналогами весом магнита – 94 т. Максимальный ток пучка – до 10 микроампер. Такие характеристики позволят получить мощность дозы около 100 Гр/сек.

«Такой задел по интенсивности позволит нам проводить различные эксперименты, в том числе по изучению флэш-эффекта», — отметил Алексей Агапов.

Научный сотрудник НХП «Отдел фазотрона», к. т. н. А. В. Агапов

Сотрудники МТК ОИЯИ предполагают, что наилучшим вариантом размещения протонного ускорителя было бы отдельное здание, конструкторский проект которого уже подготовлен для согласования. Проект, в частности, включает в себя комнату для подготовки и хранения радиобиологических препаратов и две процедурных кабины. Первая предназначена для проведения исследований в области радиобиологии и протонной терапии с использованием стандартного и динамического метода облучения, вторая – для методики активного облучения без поворотной магнитной системы (гантри). В отсутствие отдельного здания сборку, размещение и тестирование ускорителя планируется проводить в корпусе № 5 ЛЯП.

В ЛЯП ОИЯИ в рамках работ по созданию нового протонного ускорителя MSC-230 ведется разработка новых технологий. Для изменения энергии направленного пучка протонов в циклотроне специалисты ЛЯП ОИЯИ придумали способ изменения конечной энергии протонного пучка, используемого для флэш-терапии. Кроме этого, была решена задача кратного повышения производительности протонного медицинского циклотрона MSC-230. Это изобретение продолжает идею, защищенную в предыдущем патенте — «Устройство для резонансного заряда конденсатора», которое было признано Федеральной службой по интеллектуальной собственности РФ одним из ста лучших изобретений России за второе полугодие 2020 года.

Технический проект Медицинского сверхпроводящего циклотрона на 230 МэВ ускорителя был подготовлен Объединенным институтом в конце 2021 года, в планах ОИЯИ –создать такой ускоритель в каждой стране-участнице.