Предварительные данные дозиметрических и радиобиологических исследований на ускорителе и-100 ИФВЭ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ И РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА УСКОРИТЕЛЕ И-100 ИФВЭ

С.Е. Ульяненко, А.А. Лычагин, С.Н. Корякин, Т.С. Цыб, В.И. Потетня, Е.В. Исаева

Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск ustev@mail.ru

На базе Института физики высоких энергий (ГНЦ ИФВЭ), г. Протвино, совместно с Медицинским радиологическим научным центром РАМН (МРНЦ РАМН), г. Обнинск, ведутся работы по реализации проекта создания центра протонной и ионной лучевой терапии злокачественных новообразований. На первой стадии радиобиологических исследований на различных тест системах изучалось биологическое действие импульсного протонного излучения ускорителя И-100. Предварительные результаты позволили отметить несколько более высокие значения коэффициента ОБЭ протонов И-100 по сравнению с литературными данными для таких же энергий. Отмеченный феномен может быть обусловлен как специфическими особенностями излучения ускорителя И-100 (импульсный характер, влияние частоты, вклад редкоионизирующего излучения и др.), так и, с меньшей вероятностью, недостаточно высокой точностью дозиметрии (±20%).

Одна из основных проблем современной онкологии - преодоление резистентности злокачественных новообразований. К высокоэффективным методам лучевой терапии с уверенностью можно отнести использование протонов и ионов углерода, которые обладают всеми преимуществами пространственного распределения дозы, одновременно являясь плотноионизирующим излучением, способным эффективно воздействовать на гипоксические, медленно растущие опухоли и другие новообразования, нечувствительные к традиционным видам излучения.

ГНЦ ИФВЭ является одним из крупнейших центров, где работает комплекс ускорителей протонов и ионов углерода, которые после соответствующей модернизации целесообразно использовать для адронной лучевой терапии. Исходные параметры пучков легких ионов, ускоряемых И-100, представлены в таблице. Моделирование радиобиологических характеристик было реализовано на первом этапе только для протонных пучков. Характерной чертой протонного излучения ускорителя И-100, имеющего принципиальное значение для трактовки радиобиологических эффектов, является импульсный характер облучения.

Энергия/нуклон, Пробег в воде, мм Диапазон ЛПЭ,

МэВ (максимальный) кэВ/микрон

Протоны 72,71 45 1-6

Дейтроны 16,69 6 3-9

Ядра углерода 16,58 1 100-150

Биологическая эффективность импульсного протонного излучения была оценена на различных тест системами по критериям: выживаемость дрожжевых культур различного генотипа, образование хромосомных аберраций в лимфоцитах человека, клоногенная активность клеток мышиной меланомы В-16.

Основные дозиметрические характеристики облучения биологических образцов были получены путем определения потока частиц, проходящих через объект, с помощью цилиндра Фарадея, а также непосредственно ТЛД. Кроме того, скрининговые дозиметрические оценки поглощенных доз были получены непосредственно с помощью предварительной калибровки амплитудно-временных характеристик импульсов и контроле их числа. Ферросульфатный дозиметр Фрикке был использован в качестве дополнительной дозиметрической системы.

Проведение первой стадии радиобиологических исследований с импульсным адронным излучением на ускорителе И-100 позволило определить ряд важных

моментов, которые необходимо учитывать в последующей работе. Во-первых, при проведении импульсного облучения необходимо обеспечивать более точное соответствие между планируемыми и реально полученными поглощенными биообъектами дозами. Во-вторых, предварительные радиобиологические характеристики протонов ускорителя И-100, полученные на различных моделях, позволили выявить тенденцию в оценке коэффициента ОБЭ протонов И-100 к более высоким значениям по сравнению с описанными в литературе протонами энергией ~ 70 МэВ. Отмеченный феномен может быть связан как с недостаточно высокой точностью дозиметрии (±20%), так и со специфическими особенностями излучения (импульсный характер, влияние частоты, вклад редкоионизирующего излучения и др.).

Для более обоснованных выводов о полученных результатах необходимо проведение дополнительных совместных исследований. При этом в ИФВЭ и МРНЦ РАМН имеется достаточное количество подготовленных специалистов, производственная и физико-дозиметрическая база, которые позволяют проводить расчеты, проектировать и изготавливать аппаратуру для планирования и проведения протонной и ионной лучевой терапии. Существующие уникальные ресурсы после модернизаций можно успешно использовать для высокотехнологичного лечения онкологических больных.

PRELIMINARY DATA OF DOSIMETRIC AND RADIOBIOLOGICAL RESEARCHES AT THE ACCELERATOR I-100 IN IHEP

S.E Ulianenko, A.A. Lychagin, S.N. Koryakin, T.S. Tsyb, V.I. Potetnya, E.V. Isaeva Medical Radiological Research Center, Obninsk, Russia ustev@mail.ru

The studies for the project realization of proton and ionic beam therapy of malignant tumours center development on the basis of Institute for High Energy Physics (IHEP), Protvino, together with Medical Radiological Research Center (MRRC), Obninsk, are carried out. At the first stage of radiobiological researches the biological effect of pulse proton radiation of accelerator I-100 on various test systems was studied. Preliminary results allowed to note slightly higher values of RBE factor of I-100 protons in comparison with literary data for the same energies. This phenomenon can be caused by both specific features of accelerator I-100 radiation (pulse character, influence of frequency, the contribution of radiation with low LET, etc.) and not enough high accuracy of dosimetry (±20 %).