Расчетная оценка доз в дозсаплиментарной терапии рака

УДК 615.9(06)+577.3(06) Медицинская физика и техника, биофизика
В.Н. КУЛАКОВ, А.А. ПОРТНОВ1, В.Ф. ХОХЛОВ, И.Н. ШЕЙНО
1Московский
ГНЦ – Институт биофизики, Москва
инженерно-физический институт (государственный университет)
РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ДОЗ В ДОЗСАПЛИМЕНТАРНОЙ
ТЕРАПИИ РАКА
Подготовлены исходные данные и общий метод расчета доз в DST с использованием препаратов, содержащих
Gd, Pt и другие элементы. Метод используется в предклинических исследованиях NCT и PCT.
10B,
В лучевой терапии рака все шире применяются препараты, содержащие элементы, ядра которых поглощая фотоны или нейтроны образуют вторичное излучение, губительное для раковых клеток.
Применение в нейтрон-захватной терапии (NCT) препаратов, содержащие 10В и Gd, обеспечивает значительное увеличение локального энерговыделения в области их размещения при облучении нейтронами
определенного спектра.
Физический принцип фотон-захватной терапии (PCT) [1, 2] так же заключается в увеличении локального
энерговыделения, обусловленного электронами фотопоглощения на атомах тяжелых элементов (Gd, Pt и
др.).
Таким образом, основные принципы NCT и PCT близки, поэтому эти варианты лучевой терапии объединены нами общим термином – «дозсаплиментарная терапия» (DST), а используемые препараты называть
дозсаплиментарными (DSD).
Пока число DSD невелико, это соединения бора с высокой степенью обогащения нуклидом 10В, препараты с Gd (Магневист, Дипентаст [3], Омнискан и др.) препараты с Pt (цисплатин и его производные).
Энерговыделение в результате взаимодействия нейтронов с ядрами вещества обычно разделяют на две
составляющие: локальное энерговыделение от нейтронных реакций и энерговыделение от поглощения вторичных фотонов, образовавшихся в результате этих реакций. Расчет поглощенной дозы в органе мишени
определяется суммой дозы нейтронов и вторичного гамма-излучения, а также дозы первичных фотонов пучка. Значения поглощенной дозы обычно аппроксимируют кермой отдельных компонентов излучений.
При известном энергетическом спектре нейтронов Ф(Е) и концентрации препарата в ткани расчет кермы
нейтронов проводится по выражению:
K (t )   dE ( E ) wi (t )ki ( E ) Гр,
i
где ki(E) – энергетическая зависимость удельной кермы (керма-фактор) – для i-го элемента среды,
Грсм2/нейтрон; wi(t) – относительная массовая доля элементов биологической ткани и препаратов на момент времени t.
В НЗТ используются следующие препараты: меркапто-клозо-додекаборат анион динатриевой соли
[B12H11SH]Na2, боратный эфир 10В-бор-L-фенилаланина с D-фруктозой C15H20O8BN, Magnevist®
С45H62O22N5Gd и Dipentast® С19H28O10N3GdNa2 [3]. Следовательно, указанные препараты содержат основные
элементы биологической ткани, керма-факторы которых известны, а также 10B и Gd.
Значения керма-факторов для 10B рассчитаны [4] методом энергетического баланса. Для Gd расчет керма-факторов проведен нами на основе энергетического хода сечений реакций для нуклидов, входящих в состав естественной смеси Gd и спектра заряженных частиц, образующихся при радиационном захвате
нейтронов. Оценка спектра фотонов основана на результатах J.K. Tuli для линий и данных L. Groshev et al.
для непрерывной части спектра фотонов. Используя совместно эти данные нам впервые удалось получить
спектр фотонов при сохранении баланса полной энергии возбуждения ядра 158Gd.
Работа выполнена при финансовой поддержке МНТЦ (Проект 1951) и Миннауки РФ.
Список литературы
1. US Patent 6,366,801 B1 от 02.04.2002.
2. Goorley T. and Nikjoo H. Electron and photon spectra for three gadolinium therapy approaches // Rad. Res. 2000. V. 154. № 5. Р. 556.
3. Kulakov V.N. et al. Compounds with 10B and Gd in the Russian NCT Project, Research and Development in NCT, Essen, September 8-13
2002 / Ed.: W. Sauerwein, R. Moss, A. Wittig, Monduzzi Editore, Intern. Proceeding Division. Р. 107-110.
4. Goorley J.T., Kiger W.S. III, and Zamenhof R.G. Reference Dosimetry Calculations for Neutron Capture Therapy with Comparison of
Analytical and Voxel Models // Medical Physics. Vol. 29. № 2. February 2002. Р. 145-156.