сотрудник
сотрудник
сотрудник
сотрудник
сотрудник
сотрудник
Россия
ГРНТИ 76.03 Медико-биологические дисциплины
ГРНТИ 76.33 Гигиена и эпидемиология
ОКСО 14.04.02 Ядерные физика и технологии
ОКСО 31.06.2001 Клиническая медицина
ОКСО 31.08.08 Радиология
ОКСО 32.08.12 Эпидемиология
ББК 51 Социальная гигиена и организация здравоохранения. Гигиена. Эпидемиология
ББК 534 Общая диагностика
ТБК 5708 Гигиена и санитария. Эпидемиология. Медицинская экология
ТБК 5712 Медицинская биология. Гистология
ТБК 5734 Медицинская радиология и рентгенология
ТБК 6212 Радиоактивные элементы и изотопы. Радиохимия
Цель: Методы лучевой терапии с использованием тяжёлых заряженных частиц приобретают всё большую популярность как эффективное средство лечения онкологических больных. В то же время, использование таких частиц неизменно связано с вкладом вторичного излучения, образующегося в результате ядерных взаимодействий, которое может оказывать существенное влияние на ткани и органы пациентов, лежащие вне поля мишени облучения. Дозы в органах вне поля облучения должны рассматриваться с точки зрения радиационной безопасности. В настоящей работе проводилось математическое моделирование поглощённых доз в различных органах пациента при облучении предстательной железы ионами углерода и последующее сравнение полученных значений доз с существующими референсными значениями от КТ‑процедур при использовании известных рекомендаций по радиологической защите применительно к принятой практике углеродной лучевой терапии. Материал и методы: В качестве среды моделирования использовали FLUKA — комплекс программ для моделирования процесса переноса ионизирующего излучения в веществе с использованием метода Монте-Карло, а в качестве модели тела пациента — один из наиболее детализированных воксельных антропоморфных фантомов Vishum. В модели оценивались дозы, поглощённые отдалёнными от мишени сегментированными органами в результате воздействия ионов углерода, энергетический спектр которых был подобран таким образом, чтобы модифицированный пик Брэгга позволял равномерно распределить дозу по всему объему простаты. После проведения вычислений дозы в органах нормировались на общую дозу в простате. Это является качественной оценкой терапевтического воздействия, которое позволяет проанализировать дозы в отдаленных органах, лежащих вне пучка, с точки зрения радиологической защиты для ионной лучевой терапии в соответствии с рекомендациями МКРЗ 127. Результаты: Показано, что при проведении углеродной терапии с одного выбранного направления дозы в удалённых от простаты органах весьма низкие — на два порядка ниже доз, в среднем получаемых при рентгеновской КТ всего тела, и сравнимы по величине с дозами, получаемыми экипажами коммерческих авиалиний. Заключение: Таким образом, полученные результаты моделирования могут представлять интерес для дальнейшего изучения отдалённых эффектов углеродной терапии с точки зрения анализа рисков, в том числе возникновения вторичных радиационно-индуцированных раков или иных последствий лечения.
метод Монте-Карло, ионная терапия, распределение доз, антропоморфный фантом, воксельный фантом, простата, вторичное излучение, модифицированный пик Брэгга
1. Каприн А.Д., Ульяненко С.Е. Адронная терапия - точки развития. Медицина: целевые проекты. 2016;23:56-59.
2. Соловьев А.Н., Гулидов И.А., Мардынский Ю.С., Ульяненко С.Е. и др. Современные тенденции в мире частиц. Краткие итоги конференции PTCOG56. Радиационная биология. Радиоэкология. 2017;57(5):548-50.
3. Durante M, Paganetti H. Nuclear physics in particle therapy: a review. Reports on Progress in Physics. 2016;79:096702 DOI:https://doi.org/10.1088/0034-4885/79/9/096702.
4. Grassberger C, Paganetti H. Elevated LET components in clinical proton beams. Phys Med Biol. 2011;56:6677-91. DOI:https://doi.org/10.1088/0031-9155/56/20/011.
5. Ульяненко С.Е., Лычагин А.А., Корякин С.Н., Чернуха А.Е., и др. Распределение дозы и ЛПЭ в биообъектах при облучении протонами. Медицинская физика. 2018;1(77):68-74.
6. Соловьев А.Н., Гулидов И.А., Мардынский Ю.С., Ульяненко С.Е. и др. Современные тенденции в мире частиц. Краткие итоги конференции PTCOG56. Радиационная биология. Радиоэкология. 2017;57(5):548-50.
7. Durante M, Paganetti H. Nuclear physics in particle therapy: a review. Reports on Progress in Physics. 2016;79:096702 DOI:https://doi.org/10.1088/0034-4885/79/9/096702.
8. Grassberger C, Paganetti H. Elevated LET components in clinical proton beams. Phys Med Biol. 2011;56:6677-91. DOI:https://doi.org/10.1088/0031-9155/56/20/011.
9. Ульяненко С.Е., Лычагин А.А., Корякин С.Н., Чернуха А.Е., и др. Распределение дозы и ЛПЭ в биообъектах при облучении протонами. Медицинская физика. 2018;1(77):68-74.
10. Polf JC, Newhauser WD, Titt U. Patient neutron dose equivalent exposures outside of the proton therapy treatment field. Radiat Protect Dosimetry. 2005;115:154-8.
11. Zacharatou J, Lee C, Bolch C, Xu W, Paganetti H. Assessment of organ specific neutron doses in proton therapy using whole-body age-dependent voxel phantoms. Phys Med Biol. 2008;53:693-714. DOI:https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/3/012.
12. Корякина Е.В., Потетня В.И. Цитогенетические эффекты низких доз нейтронов в клетках млекопитающих. Альманах клинической медицины. 2015;41:72-8.
13. Gunzert-Marx K, Iwase H, Schardt D, Simon RS. Secondary beam fragments produced by 200 MeV 12C ions in water and their dose contributions in carbon ion radiotherapy. New J Phys. 2008;10:075003. DOI:https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/075003.
14. Iwase H, Gunzert-Marx K, Haettner E, Schardt D, Gutermuth F, Kraemer M et al. Experimental and theoretical study of the neutron dose produced by carbon ion therapy beams. Radiat Protect Dosimetry. 2007;126(1-4):615-8.
15. Hultqvist M, Gudowska I. Secondary doses delivered to an anthropomorphic male phantom under prostate irradiation with proton and carbon ion beams Radiat Measurements. 2010;45:1410-3. DOI:https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2010.05.020.
16. Hultqvist M, Gudowska I. Secondary absorbed doses from light ion irradiation in anthropomorphic phantoms representing an adult male and a 10 year old child. Phys Med Biol. 2010;55:6633-53. DOI:https://doi.org/10.1088/0031-9155/55/22/004.
17. Xu XG, Bednarz B, Paganetti H. A review of dosimetry studies on external beam radiation treatment with respect to second cancer induction. Phys Med Biol. 2008;53(13):193-241. DOI:https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/13/R01.
18. ICRP. Radiological Protection in Ion Beam Radiotherapy. ICRP Publication 127. Annals of the ICRP. 2014;43(4)
19. Zankl M, Fill U, Petoussi-Henss N, Regulla D. Organ dose conversion coefficients for external photon irradiation of male and female voxel models. Phys Med Biol. 2002;47:2367-85.
20. Ballarini F, Battistoni G, Campanella M, Carboni M, Cerutti F, Empl A, et al. The FLUKA code: an overview. J Phys: Conference Series. 2006;41:151-60.
21. Schlattl H, Zankl M, Becker J, Hoeschen C. Dose conversion coefficients for CT examinations of adults with automatic tube current modulation. Phys Med Biol. 2010;55(20):6243-61. DOI:https://doi.org/10.1088/0031-9155/55/20/013.
22. ICRU. Reference Data for the Validation of Doses from Cosmic-Radiation Exposure of Aircraft Crew. ICRU Report 84 (prepared jointly with ICRP). ICRU. 2010;10(2).
23. Osama M, Sishc BJ, Saha J, Pompos A, Rahimi A, Story M, et al. Carbon Ion Radiotherapy: A Review of Clinical Experiences and Preclinical Research, with an Emphasis on DNA Damage/Repair. Cancers. 2017;9(66) DOI:https://doi.org/10.3390/cancers9060066.
24. Антипов Ю.М., Бритвич Г.И., Иванов С.В., Костин М.Ю., и др. Формирование поперечно-плоского дозового поля и первые радиобиологические эксперименты на углеродном пучке, выведенном из У-70. Приборы и техника эксперимента. 2015;58(4):107-16. DOI:https://doi.org/10.7868/S0032816215040011
25. Бекетов Е.Е., Исаева Е.В., Трошина М.В., Лычагин А.А. и др. Результаты предварительных исследований биологической эффективности пучка ионов углерода ускорителя У-70. Радиационная биология. Радиоэкология. 2017;57(5):462-70
26. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К. и др. Синтез фундаментальных и прикладных исследований - основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику. Радиация и риск. 2017;26(2):26-40. DOI:https://doi.org/10.21870/0131-3878-2017-26-2-26-40
