В Дубне разрабатывают протонный медицинский ускоритель для терапии онкологий

По словам специалистов, он станет прорывом для флэш-терапии онкологических больных

Медицинский циклотрон MSC-230, создаваемый в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна), станет прорывной машиной для флэш-терапии онкологических больных, при которой излучение точно и недолго воздействует на опухоль при сверхвысокой мощности дозы. Об этом сообщили в среду в пресс-службе ОИЯИ.

Стратегический план долгосрочного развития ОИЯИ до 2030 года предусматривает создание инновационного центра для проведения экспериментальных и клинических исследований в области протонной терапии. Пилотной установкой будущего медицинского центра станет протонный медицинский ускоритель MSC-230, который в планах реализовать уже в 2024 году. Ускоритель будет представлять собой сверхпроводящий изохронный протонный циклотрон для лучевой терапии пациентов с онкологическими заболеваниями и проведения медико-биологических исследований.

"Поскольку при методике флэш происходит облучение ударной дозой заряженных частиц за очень короткий промежуток времени, для этого становится необходимой высокая интенсивность пучка. Перспективы флэш-терапии определили актуальность именно изохронного циклотрона как ускорителя, способного ее обеспечить", - приводит пресс-служба слова доктора физико-математических наук, начальника Научно-экспериментального отдела новых ускорителей Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, где и был создан проект нового высокотехнологичного ускорителя MSC-230, Галины Карамышевой.

Изохронный циклотрон MSC-230 - это ускоритель с непрерывным пучком протонов. Данная характеристика делает циклотрон наиболее перспективным типом ускорителя именно для флэш-терапии, сообщает ТАСС.

При ее применении практически вся доза протонов выделяется точно в цель в конце пробега пучка, в так называемом пике Брэгга. Это позволяет в течение сеанса флэш-терапии сохранить здоровую ткань, усиленно воздействуя только на опухоль. Метод позволяет на порядок сократить количество процедур лечения: с 10-30 до 1-3. В настоящий момент инновационный метод флэш-терапии проходит в мире стадию доклинических исследований. Однако он открывает такие богатые перспективы, что новейшие медицинские ускорители уже разрабатываются непосредственно под этот метод лечения.

История и преимущества нового ускорителя

"Проект не возник с нуля, он опирается на опыт работы ОИЯИ с Институтом физических наук Хэфэй (Китай), в сотрудничестве с которыми мы разрабатывали проект циклотрона SC200, из которого недавно был впервые выведен пучок протонов. Мы также совместно с компанией IBA (Бельгия) разрабатывали циклотроны для адронной терапии, один из них работает сейчас в Димитровграде", - пояснила Карамышева.

Оба ускорителя не были рассчитаны на использование метода флэш: для этого у них слишком маленькая интенсивность пучка, что не позволяет достичь требуемой мощности дозы. По этой же причине использование для флэш-терапии уже существующих протонных медицинских ускорителей ограничено. Именно отсутствие на рынке готовых решений сподвигло команду специалистов под руководством Галины и Олега Карамышевых развивать в ОИЯИ собственный проект.

Проект получил название MSC-230, поскольку будет иметь максимальную энергию протонного пучка в 230 МэВ - для реализации протонной терапии необходимо ускорить пучок протонов до энергий 60-230 МэВ. Сверхпроводящий изохронный четырехсекторный циклотрон на основе магнита броневого типа массой около 100 т с магнитным полем в центре 1,7 Тл будет иметь 3,8 м в диаметре и 1,7 м в высоту.

Циклотрон будет включать в себя магнитную систему из расположенных симметрично медианной плоскости четырех пар секторов магнита и ярма магнита со сверхпроводящими обмотками основных катушек, при этом в зоне вывода форма секторов магнита некруглая и повторяет форму орбиты ускоряемых частиц. В конструкцию ускорителя также заложены сверхпроводящие технологии, разработанные для мегасайенс-проекта NICA в Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ.

MSC-230 будет иметь ряд технических преимуществ перед другими медицинскими циклотронами: высокий темп ускорения, который обеспечивается четырьмя резонаторами, позволяющими избежать потерь в процессе ускорения.

К этим преимущества относятся: внутренний источник протонов, способный обеспечить в невысоком поле высокий коэффициент захвата в ускорение; низкий уровень магнитного поля, являющийся преимуществом для обеспечения высокой интенсивности пучка и способствующий более простому выводу пучка из ускорителя; фаска вдоль траектории пучка, которая позволит организовать его эффективный вывод.