biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2015-4-3-10-23bioph-74Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИсследование влияния неравномерности нанесения на подложку радионуклида на распределение поглощенной дозы, создаваемой решеткой микроисточниковThe analysis of impact of irregularity in radionuclide coating of scaffold on the distribution of absorbed dose produced by grid of microsourcesНерозинН. А.NerosinN. A.nerozin@ippe.ruПышкоА. П.PyshkoA. P.ШаповаловВ. В.ShapovalovV. V.ГовердовскийА. А.GoverdovskiyA. A.Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского, Обнинск, РоссияРоссияState Science Center of the Russian Federation – A.I. Leypunsky Institute of Physics and Power Engineering», Obninsk, RussiaRussian Federation201520092015431023Copyright © Нерозин Н.А., Пышко А.П., Шаповалов В.В., Говердовский А.А., 20152015Нерозин Н.А., Пышко А.П., Шаповалов В.В., Говердовский А.А.Nerosin N.A., Pyshko A.P., Shapovalov V.V., Goverdovskiy A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/74

Изучено влияние неравномерности нанесения радионуклида на подложку на распределение поглощенной дозы, создаваемой решеткой микроисточников. На инженерном программном комплексе MATHCAD разработана программа расчета мощности поглощенной дозы, создаваемой решеткой из микроисточников. Для верификации данного алгоритма создана расчетная модель для кода MCNP, представляющая собой область, состоящую из мягкой биологической ткани или любой другой ткани, в которую введена решетка микроисточников. При помощи разработанной системы было проанализировано значение возможного систематического неравномерного нанесения активности на сердечник микроисточника. В работе моделировалось распределение активности по поверхности микроисточника для создания распределения мощности поглощенной дозы, соответствующей экспериментальным данным радиационного поражения. Полученная модель микроисточника с неравномерным распределением активности сравнивалась по основным дозиметрическим характеристикам со стандартным микроисточником, использующим сердечник с активностью, нанесенной равномерно по всей площади серебряного стержня. Полученные результаты доказывают, что даже при очень неравномерном распределении активности распреде- ление мощности дозы, создаваемое в окрестности опухоли решеткой микроисточников, практически не отличается от поля мощности дозы, полученного для микроисточников с равномерно распределенной активностью. Различия в мощности дозы (до 10%) в ближайших к центру решетки областях существенно меньше, чем спад ее от центра к периферии решетки. С целью получения пространственного распределения поглощенной энергии для заданной конфигурации набора микроисточников и построения кривых равного уровня по заданным срезам создана программа SEEDPLAN. Разработанная программа достаточно точно отображает пространственное распределение для заданной конфигурации набора микроисточников, используя в качестве исходных данных результаты расчетов поглощенной энергии вокруг одиночного микроисточника, и может быть использована при оптимальном планировании брахитерии, использующей микроисточники.

 

The impact of irregularity in radionuclide coating of scaffold on the distribution of absorbed dose produced by grid of microsources was analyzed. On engineering software MATHCAD the program for calculation of absorbed dose produced by grid of microsources was created. To verify this algorithm the calculation model for MCNP code was established and represented the area consisted of soft biological tissue or any other tissue in which the grid of microsources was incorporated. Using the developed system the value of possible systematic irregular coating of radioactivity on the microsource’s core was analyzed. The distribution of activity along the surface of microsource was simulated to create distribution of absorbed dose rate corresponding to experimental data on radiation injury. The obtained model of microsource with irregular distribution of activity was compared to conventional microsource with core coated regularly along the entire area of the silver stem by main dosimetry characteristics. The results showed that even for extremely irregular distribution of activity the distribution of dose rate produced by microsource in the tumor area was not substantially different from dose-rate field obtained for microsource with regularly coated activity. The differences in dose rates (up to 10%) in areas which were the nearest to the center of the grid were significantly lower than its decline from center to periphery of the grid. For spatial distribution of absorbed dose for specific configuration of microsource set and tracing of curves of equal level by selected cut-off the program SEEDPLAN was developed. The developed program represents precisely enough the spatial distribution of selected configuration set of microsources using results of calculation data for absorbed dose around the single microsource as basic data and may be used for optimal planning of brachytherapy with microsources.

 

радионуклидымикроисточникираспределение поглощенной дозыradionuclidesmicrosourcesabsorbed dose distributionReferencesNath R., Anderson L.L., Luxton G., Weaver K.A., Williamson J.F., Meigooni A.S. Dosimetry of Interstitial brachytherapy sources: Recommendations of the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group No. 43 // Med. Phys. – 1995. – Vol. 22. – P. 209– 233Nath R., Anderson L.L., Luxton G., Weaver K.A., Williamson J.F., Meigooni A.S. Dosimetry of Interstitial brachytherapy sources: Recommendations of the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group No. 43, Med. Phys., 1995, Vol. 22, pp. 209–233.Briesmeister Ed. MCNP4A – A General Monte Carlo N – Particle Transport code. Los Alamos National Laboratory report, LA-12625-M. – Los-Alamos, 1993.Briesmeister Ed. MCNP4A – A General Monte Carlo N – Particle Transport code. Los Alamos National Laboratory report, LA-12625-M, Los-Alamos, 1993.Rivard M.J., Coursey B.M., DeWerd L.A. et al. Update of AAPM Task Group No. 43 Report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations // Med. Phys. – 2004. – Vol. 31(3). – P. 633– 674.Rivard M.J., Coursey B.M., DeWerd L.A. et al. Update of AAPM Task Group No. 43 Report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations, Med. Phys., 2004, Vol. 31(3), pp. 633–674.Seltzer S.M., Lamperti P.J., Loevinger R. et al. New National AirKerma-Strength Standards for 125I and 103Pd Brachytherapy Seeds // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. – 2003. – Vol. 108, No 5. – P. 337– 358.Seltzer S.M., Lamperti P.J., Loevinger R. et al. New National AirKerma-Strength Standards for 125I and 103Pd Brachytherapy Seeds, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 2003, Vol. 108, No. 5, pp. 337–358.Arnautova M.A., Kandiev Ya.Z., Lukhminsky B.E., Malishkin G.N. Monte-Carlo simulation in nuclear geophysics. In comparison of the PRIZMA Monte-Carlo program and benchmark experiments // Nucl.Geophys. – 1993. – № 3. – P. 407–418.Arnautova M.A., Kandiev Ya.Z., Lukhminsky B.E., Malishkin G.N. Monte-Carlo simulation in nuclear geophysics. In comparison of the PRIZMA Monte-Carlo program and benchmark experiments, Nucl. Geophys., 1993, No. 3, pp. 407–418.Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): СП 2.6.1.758-99. – Минздрав России, 1999.Ioniziruyushchee izluchenie, radiatsionnaya bezopasnost'. Normy radiatsionnoi bezopasnosti (Ionizing radiation, radiation safety. Radiation safety standards) (NRB-99/2009): SP 2.6.1.758–99, Minzdrav Rossii, 1999.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.