Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).

МЕТОД КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЗЫ ПРИ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ НА ПУЧКАХ ФОТОНОВ
А.Г. Синельников, А.П. Черняев, Е.Н. Лыкова, Е.П. Морозова, С.М. Варзарь

В последние годы стали внедряться радиотерапевтические методики, которые позволяют конролировать положение опухоли в процессе облучения, сокращая время процедуры и минимизируя негативное воздействие на пациента.
Нами предлагается новый метод, который может стать способом оценки распределения дозы в теле пациента непосредственно при облучении на медицинских ускорителях электронов. Метод основан на регистрации аннигиляционных фотонов. Образующиеся позитроны испытывают ионизационное торможение и затем аннигилируют с образованием двух фотонов с энергией 0,511 МэВ. Регистрируя такие фотоны на совпадение, можно получить распределение актов аннигиляции в облучаемой области тканей. Создана математическая модель, позволяющая по этому распределению оценить распределение поглощенной дозы в данном участке тканей.
В рамках выполненного компьютерного эксперимента с использованием пакета GEANT4 оценена корреляция между распределением поглощенной дозы первичного потока фотонов и распределением плотности аннигиляций вторичных позитронов. Получены глубинные распределения поглощенной дозы и числа аннигиляций, а также подобрана эмпирическая функция пересчета из распределения числа аннигиляций в глубинное распределение поглощенной дозы.

Ключевые слова: тормозные фотоны, аннигиляционные фотоны, поглощенная доза, моделирование методом Монте-Карло

Реферат

THE METHOD FOR CONTROL OF DOSE DISTRIBUTION IN RADIATION THERAPY ON PHOTON BEAMS
S.M. Varzar, E.N. Lykova, E.P. Morozova, A.G. Sinelnikov, A.P. Chernyaev

In recent years, radiotherapeutic techniques have begun to be introduced, which allow to control the position of the tumor directly during irradiation, reducing the procedure time and minimizing the negative impact on the patient.
We propose a method that can become a way to assess the dose distribution to the patient’s body at the time of irradiation by medical electron accelerators. The electron-positron pairing is one of the processes that occurs when photons with the energy of more than 1.22 MeV interact with matter. The positrons that have arisen subsequently annihilate with the formation of photons. Registration of these photons makes possible to obtain information that will make it possible to draw a conclusion about the dose distribution after appropriate processing.
To study the proposed method, a computer experiment was performed using the GEANT4, based on the Monte Carlo method. The correlation between the distribution of the absorbed dose of photon and positron radiation and the distribution of positron annihilation sites was evaluated. The energy spectra of the bremsstrahlung and annihilation photons were analyzed.
The depths dose distributions and the number of annihilations were obtained, and a conversion function was obtained that allows to obtain the depths dose distribution from the distribution of the number of annihilations.

Key words: bremsstrahlung photons, annihilation photons, absorbed dose, Monte-Carlo modeling