Моделювання коліматора

для протонної мініпучкової терапії

 

Є.Л. Момот ^1,2, В.М. Пугач¹, Й. Презадо³

 

¹Інститут ядерних досліджень НАН України

²Київський національний університет ім. Тараса Шевченка

³Лабораторія моделювання для нейробіології та онкології CNRS (Франція)

 

Найбільшою складністю при розробці адекватного коліматора для протонної мініпучкової терапії (pMBRT — proton minibeam radiation therapy) є максимальне зменшення розмивання пучка протонів на стінках коліматора.

В даній роботі представлено вивчення коліматорів для  pMBRT шляхом моделювання у програмному пакеті GATE v_6.2.  GATE — це програмне середовище розроблене для моделювання у сфері медичної фізики та створене на базі Geant4 v_9.5.

 Було змодельовано випадок ідеального коліматора. В даному моделюванні використовувалась енергія протонів 105 МеВ, розмір поля (1х1) см², (2х2) см², два коліматора з латуні та свинцю різних розмірів та форми, а також циліндричний водний фантом довжиною 16 см та радіусом 8 см, ширина пучка, тобто відстань між коліматорами, рівна 0,7 мм. Відстань між водневим фантомом та коліматорами складає 20 см. Розглядається лише випадок, коли пучок нерухомий і працює лише в одному напрямку. Чутливі зони, де вимірюється поглинута доза, розташовані на глибинах 1 см, 2 см, 3 см, 4 см, 5 см, 6 см 7 см та 8 см фантому.

У просторових фракціонованих методів РТ профілі дози складаються з піків та западин, тобто високі дози на шляху пучка та низькі дози — між пучками. Мінімум дози в центральному регіоні між двома пучками називається западиною дози, а доза в центрі пучка — це сам пік дози. Відношення цих величин називається PVDR (peak-to-valley dose ratio) і грає ключову роль в біологічній реакції. В практичних застосуваннях важливо, щоб PVDR було максимальним для того, щоб забезпечити збереження і виживання нормальних тканин.

В наведеній роботі представлені розрахунки PVDR та порівняння для різних типів полів, різних типів коліматорів та визначено найбільш ефективний варіант для pMBRT.