Новый метод компенсации движения опухоли при лучевой терапии разработан с участием физиков МГУ
Представители научно-образовательной школы «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» приняли участие в разработке высокоточного метода, позволяющего учесть дыхание пациента при проведении лучевой терапии на пучках протонов.
Физико-техническое обоснование метода выполнил Михаил Белихин, выпускник физического факультета МГУ, младший научный сотрудник Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук. Основные результаты работ были опубликованы в научных журналах Physica Medica, Physics of Atomic Nuclei и Bulletin of the Lebedev Physics Institute.
Работа проводилась под руководством заведующего кафедрой физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета МГУ Александра Черняева.
Протонная лучевая терапия на сегодняшний день является одним из наиболее точных и эффективных методов радиотерапии. Это обусловлено особенностями взаимодействия протонов с веществом, в частности, наличием пика Брэгга – выраженного максимума переданной энергии в конце пути ускоренных протонов. Это позволяет доставить максимум дозы в опухоль, минимизировав воздействие на окружающие здоровые ткани.
«Протонная терапия демонстрирует ряд дозиметрических преимуществ перед традиционной фотонной терапией. Наиболее поздние исследования показывают, что применение протонов позволяет снизить риск развития лучевой пневмонии 3-й степени при лечении ранних стадий мелкоклеточного рака легкого, а также, например, снизить дозовую нагрузку на сердце и легкие при терапии левостороннего рака молочной железы», – отмечает Михаил Белихин.
Однако при проведении протонной лучевой терапии дополнительной трудностью может стать движение опухоли и окружающих ее внутренних органов в процессе облучения.
«Такое движение называется интрафракционным. По большей части, оно вызвано дыханием и сердцебиением пациента. Движение приводит не только к смещению опухоли, но и к локальным изменениям плотности на пути пучка. В результате этих и других эффектов происходит искажение распределения поглощенной дозы, появляются локальные переоблученные и недооблученные области», – уточнил М. Белихин.
В результате исследования был разработан новый метод компенсации движения опухоли. Метод является оптимальным с точки зрения доставки поглощенной дозы к движущейся опухоли на медицинских установках на основе протонных синхротронов.
Следует подчеркнуть, что разработанный метод позволяет минимизировать дозу в здоровых тканях, что снизит вероятность развития отдаленных последствий лучевой терапии. При этом длительность процедуры терапии увеличивается лишь на 25% по сравнению с лечением на свободном дыхании, в то время как использование других методов компенсации может увеличивать ее более чем на 120%.
Рисунок: Видеозапись научно-технического семинара «Медицинская физика и радиобиология» / ОИЯИ