Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Рассмотрена задача программного сопровождения радионуклидной вертебропластики. Описаны требования к системам предоперационной подготовки и послеоперационного анализа. Предметная область (оперируемый позвонок и его окрестности) моделируется с использованием КТ-снимков а) прецизионно, на основе воксельного представления и б) приближенно, для использования в on-line интерактивных расчётах. Воксельная модель изготавливается в двух версиях: для расчёта дозных и температурных полей. Для вычисления дозы используется программа MCNP. В серийных расчётах проведена селекция радионуклидов-излучателей, выявлены оптимальные по совокупности характеристик “кандидаты” на применение в данной процедуре. Создана программа, позволяющая интерактивно решать как прямую задачу (определение дозных полей вблизи вводимого костного цемента при заданной активности радионуклида), так и обратную (расчёт необходимой активности вводимого радионуклида по заданной дозе в конкретной локализации вблизи цементного “ядра”). Получены коэффициенты усиления лучевого и теплового воздействия. Определены области радикального и паллиативных терапевтических эффектов для конкретных условий вертебропластики. На основе результатов расчётно-экспериментальных исследований создана бета-версия программы планирования радионуклидной вертебропластики.
Ключевые слова: радионуклидная вертебропластика, синергизм облучения и нагрева, воксельные модели, дозные и температурные поля, программы расчёта, планирование облучения
The problem of program maintenance of the radionuclide vertebroplasty is considered as a whole. Requirements to systems of preoperative preparation and the postoperative analysis are described. The object domain (an operated vertebra and its vicinities) is modelled with use of KT-pictures of a) precisely, on the basis of voxel representation and b) approximately, for use in on-line interactive calculations. The voxel model is made in two versions: for dose and temperature calculation. The MCNP code is applied for dose calculation. Selection of radionuclides is carried out in serial calculations; “candidates”, optimal on set of characteristics, are revealed for application in this procedure.The code allowing to solve online as a direct problem (dose calculation close to entered bone cement at the specified activity of radionuclide), as well an inverse one (calculation of necessary radionuclide activ-ity to be entered in concrete localization near the cement “kernel” and will produce specified dose). The amplifier gains for beam influence are received, and areas of radical and palliative therapeutic effects for specific vertebroplasty conditions are defined.The beta version of the code for the radionuclide vertebroplasty planning is created on the basis of experiment-calculated results.
Key words: radionuclide vertebroplasty, synergism of irradiation and heating, voxel models, codes for dose and temperature computation, radiation therapy planning