Разработка метода контроля дозового распределения при фотонной лучевой терапии

На сегодняшний день лучевая терапия занимает значительное место в лечении онкологических заболеваний. В последние годы стали внедряться новые радиотерапевтические методики, направленные на повышение качества лечения, которые, например, позволяют контролировать положение опухоли непосредственно в процессе облучения, сокращая время процедуры и минимизируя негативное воздействие на пациента. Примером совмещения диагностики и лучевой терапии является установка «Томотерапия», в которой пучок ионизирующего излучения с высокой точностью направляется на опухоль, а встроенный компьютерный томограф определяет форму, размер и положение опухоли за считанные секунды до начала сеанса. Нами предлагается метод, который может стать способом оценки распределения дозы в теле пациента при облучении на действующих медицинских ускорителях электронов. Метод использует идеологию, на которой основана позитрон-эмиссионная томография, и построен на регистрации аннигиляционных фотонов. В основе его – использование механизма рождения электрон-позитронных пар. Образующиеся в процессе облучения фотонами 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. В работе 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.