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ProBeam supraleitendes Zyklotron

Ein supraleitendes Zyklotron hat mehrere Vorteile gegenüber einem herkömmlichen Zyklotron:

  • kompaktes Design, reduziertes Gewicht
  • hohe Effizienz der Strahlextraktion, die sich in einer hohen Dosisleistung ausdrückt
  • hoch lineare, reproduzierbare Anlagenfunktion
  • geringerer Stromverbrauch

 

ProBeam Superconducting Cyclotron

ProBeam supraleitendes Zyklotron

Das Varian ProBeam® System arbeitet mit einem isochronen Zyklotron (ISC) mit supraleitenden Spulen (auch supraleitendes Zyklotron genannt).
Die erzeugte Energie ermöglicht die Verabreichung der Strahlendosis an tief sitzende Tumoren, mit dem breitesten Energiespektrum, das ohne Range Shifter möglich ist (Tumortiefe von 4 bis 30 cm).
Weitere Funktionen des ProBeam Zyklotron:

  • Keine Aufwärmphase, Für eine maximale Effizienz läuft das Zyklotron kontinuierlich.
  • kontinuierlicher Strahl
  • skalierbare Strahlintensität
  • Pillendosen-Design für einfachen Zugang mit automatischem Hebesystem für das obere Eisenjoch
  • kompakte interne Ionenquelle für reduzierte Größe und Kosten
  • kompakte Größe für reduzierte strukturelle Kosten und eine verbesserte Wartungsfähigkeit
  • Kein hoher Stromverbrauch und Wärmeableitung aufgrund der Erhitzung des Raums durch Elektromagneten erforderlich
  • Erwiesene Leistung
Superconducting Cyclotron

Supraleitendes Zyklotron – Funktionen

Die supraleitenden Magnetspulen des ISC bieten eine hohe Extraktionseffizienz, geringen Energieverbrauch, hervorragende Zuverlässigkeit und reduzierte Gesamtbetriebskosten.
Im Gegensatz zu einigen anderen Beschleunigern ist die Funktionsweise des Varian ISC sehr linear und vorhersagbar.
Dies verbessert die Automatisierung der Einrichtung; eine Justierung des Zyklotrons durch einen Bediener ist nicht erforderlich.
 Ein minimaler Bedarf an Eingriffen durch einen Bediener kann zu maximaler Effizienz im Klinikalltag führen.

Proton Accelerator ISC Cyclotron

ISC Zyklotron für IMPT

Der ISC-Beschleuniger von Varian ist kompakt mit hoher thermaler Stabilität.
Er war 2007 der erste ISC mit supraleitender Spule für den medizinischen Einsatz, der auf den Markt kam.
Sein kontinuierlicher und stabiler Protonenstrahl ermöglicht die Verabreichung einer intensitätsmodulierten Protonentherapie (IMPT) in kürzerer Zeit und einer höher konformalen Dosis, als mit passiver Protonentherapie-Streustrahlung, wenngleich dies die heute meist in Protonentherapiezentren verwendete Technik ist.

ProBeam Proton Delivery Pencil Beam Scanning or Passive Scattering

Art der Protonenbehandlung:
Pencil Beam Scanning oder passiver Streustrahl – ein Vergleich

Die Art der Protonentherapie ist eine wichtige Frage: Pencil Beam Scanning oder passive Streustrahlung Die passive Streustrahlung stammt aus einer früheren Generation der Protonentherapie und wird derzeit noch von den meisten etablierten Protonentherapiezentren verwendet. Heute gibt es Pencil Beam Scanning, eine präzisere Form der Protonentherapie und Technik der Wahl in der Mehrheit der neuen Protonentherapiezentren. Manche Zentren mit passiver Streustrahlungstechnik sind zwar in der Lage, einzelne Bestrahlungsräume aufzurüsten. Dieser Vorgang kann sich allerdings sehr langwierig gestalten mit umfassenden technologischen Veränderungen, die sogar die Verfügbarkeit des Zentrums für die Bestrahlung beeinträchtigen können.

Weitere Informationen

ProBeam Passive Scatter Delivery

Passiver Streustrahl

Bei der passiven Streuung wird der Protonenstrahl aufgeweitet und mithilfe von Streumaterial, auf seinem Weg dem Tumor angepasst. Einige Merkmale der passiven Streustrahlung:

  • Es werden patientenspezifische Strahlformungsvorrichtungen verwendet, um die Dosis anzupassen. Solche tumorspezifischen Vorrichtungen müssen vor Ort hergestellt oder von externen Anbietern bezogen werden.
  • Die Patienten müssen auf den Behandlungsbeginn warten, bis die Strahlformungsvorrichtungen fertig sind.
  • Die Strahlformungsvorrichtungen werden verstrahlt und müssen nach der Verwendung monatelang (in einem speziellen Lagerbereich) verwahrt werden. 
  • Wenn der gestreute Protonenstrahl auf das Streumaterial oder die Strahlformungsvorrichtungen trifft, entstehen Neutronen, also eine sekundäre Strahlung.
  • Dadurch wird das gesunde Gewebe proximal des Ziels unnötig verstrahlt.
  • Wenn Protonen auf Streumaterial und Strahlformungsvorrichtungen treffen, verlieren sie Energie bzw. den für die Bestrahlung des Patienten benötigten Bereich.
  • Weniger konforme Dosisleistung.
  • Für manche Behandlungsprotokolle eignet sich die passive Protonenstreustrahlung besser als die herkömmliche Strahlentherapie, aber sie bietet keine intensitätsmodulierte Protonentherapie (IMPT) – das kann nur Pencil Beam Scanning.

 

Pencil Beam Scanning oder passiver Streustrahl – ein Vergleich

Technologische Betrachtungen Pencil Beam Scanning Passiver Streustrahl
Bietet intensitätsmodulierte Protonentherapie (IMPT) Ja Nein
Für jede Bestrahlung patientenspezifische Kompensatoren und Kollimatoren erforderlich.
  • Mögliche Verzögerung des Bestrahlungsbeginns, da diese individuell angefertigt werden müssen.
  • Solche Vorrichtungen erfordern in der Regel längere Einrichtungszeiten für jede Bestrahlung.
  • Diese Vorrichtungen verursachen ggf. zusätzliche Kosten für die Behandlung.
  • Es werden spezielle Verfahren zum Anheben und Lagern dieser radioaktiven Elemente benötigt.
Nein Ja
Sekundärstrahlung beim Auftreffen der Protonen auf die Strahlformungsvorrichtungen Nur wenn Range Shifter benötigt werden Viel stärkere Sekundärstrahlung, da solche Vorrichtungen für alle Bestrahlungen verwendet werden
Kontrolle des Energieverlusts Kontrollierter Energieverlust, wenn Range Shifter verwendet werden Unkontrollierter Energieverlust durch die Verwendung von Strahlformungsvorrichtungen bei jeder Bestrahlung
Behandlungsdauer Die Behandlung mit „Beam on“ kann nur wenige Minuten dauern. Je nach Bestrahlungsplan beträgt die Einschaltdauer des Strahls (Beam on) eventuell nur wenige Minuten, für die Einrichtung mit Kompensatoren und Kollimatoren wird im Tagesverlauf mehr Zeit aufgewandt.
Bestrahlungsfeldgröße Größere Feldgröße als bei Streustrahl Kleinere Feldgröße als bei PBS
Präzision der Dosisverabreichung Dosis wird direkt in den Tumor verabreicht, die Dosis für das umgebende Gewebe ist geringer. Dies ist besonders bei Kindern wichtig, wenn sich der Tumor in der Nähe einer wichtigen Struktur befindet. Dosis wird in den Tumor abgegeben, wobei eine höhere Dosis in das umliegende gesunde Gewebe gelangt.
Scan-Penetration Ja, auf präzisere Weise, was die Behandlung tiefsitzender bzw. komplexer Tumoren unterstützt Ja, weniger präzise
Jahr der Einführung der Technologie für die Behandlung von Patienten 2007 1980er Jahre*
Von der Mehrheit der Zentren in den letzten drei Jahren gewählte Technik Ja Nein

 

* Quelle:Particle Therapy Cooperative Group

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