Моделирование методом Монте-Карло взаимодействия адронов и ионов с тканеэквивалентными средами Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

АДРОНОВ И ИОНОВ С ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНЫМИ СРЕДАМИ

Н.М.Соболевский Институт ядерных исследований РАН, Москва E-mail: sobolevs@inr.ru

Применение адронов и легких ионов в терапии онкологических заболеваний имеет значительные преимущества по сравнению с традиционными методами радиотерапии благодаря малой расходимости пучка тяжелых частиц и резкому максимуму энерговыделения в пике Брэгга. Терапевтические ионные пучки уже имеются в Японии (HIMАС) и Германии (GSI, DKFZ). Аналогичные проекты реализуются в Швеции, Италии и Франции.

Однако продукты фрагментации первичных ионов в мишени создают дополнительную радиационную нагрузку на окружающие здоровые ткани, а также определенный нейтронный фон в помещении. Поэтому необходимы детальные исследования процесса взаимодействия терапевтического пучка с биологической тканью при энергии снаряда в несколько сотен МэВ на единицу массы.

В ИЯИ РАН разработан и используется универсальный адронный транспортный код SHIELD, позволяющий решать указанные задачи. Специальная медицинская версия этого кода SHIELD-HIT (Heavy Ion Therapy) [1,2] используется также в Королевском Институте (Стокгольм) и в DKFZ (Гейдельберг).

Рисунок иллюстрирует некоторые возможности кода SHIELD-HIT. Показаны профили энерговыделения в водном фантоме в геометрии широкого пучка. Энергии снарядов выбраны так, чтобы средняя длина пробега до остановки в воде была одинакова для всех снарядов и равнялась 26.2 см. Можно видеть определенный «хвост» энерговыделения за пиком Брэгга (т.е. в здоровой ткани) за счет продуктов фрагментации иона-снаряда, а также продуктов аннигиляции антипротона. Но, с другой стороны, соотношение дозы на плато и в пике Брэгга для ионов, и особенно для антипротонов, значительно лучше, чем для протонного пучка.

1.1.Gudowska, N.Sobolevsky, P.Andreo, D.Belkic, A.Brahme. Phys.Med.Biol. 49(2004)1933

2. O.Geithner, P.Andreo, N.Sobolevsky, G.Hartmann, ОJaekel. Phys.Med.Biol., in print.

MONTE CARLO SIMULATION OF INTERACTION OF HADRONS AND IONS WITH TISSUE LIKE MEDIA.

N.M.Sobolevsky

The multi purpose hadron transport code SHIELD-HIT (Heavy Ion Therapy) is presented as a tool for simulation of interaction of hadron and ion therapeutic beams with tissue like media. The code allows simulate dose distributions, particle fluences and PET-radioisotopes production in phantoms of complex chemical composition and geometric configuration. The code has been elaborated at INR RAS.