Дослідження просторового фракціонування електронного та гамма-пучків  за допомогою металевих мікродетекторів

Д.І. Сторожик¹, О.С Ковальчук¹, В.М. Пугач¹, В.М. Міліція¹, А.В. Чаус¹, В.О. Кива¹, Д.В. Рамазанов¹, М.І. Палій², О. Ю. Столярова², C.Я. Барсук³, А. Фаус-Гольф³, П’єр Луіс Андре Леперк³

¹ Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ

² Інститут раку МОЗ України, Київ

³Лабораторія лінійного прискорювача IN2P3, CNRS, Орсе (Франція)

 

Формування дозового поля опромінення в терапії ракових пухлин належить до  основних елементів лікувального плану. Мета просторового фракціонування радіаційного опромінення полягає в забезпеченні мінімального дозового навантаження на здорові тканини при максимальній дозі в раковій пухлині.

На основі моделювання за методом Монте-Карло (GATE 8.2 / GEANT4) оптимізовано функціональні елементи формування міні-пучків електронів та гама-квантів, а також вимірювально-моніторингової системи [1]. Результати розрахунків для ефективного формування міні-пучків за критерієм відношення інтенсивності міні-пучків в отворі коліматора до її значення в проміжку між двома міні-пучками (PVDR-Peak-to-Valley-Dose-Ratio) порівнюються з експериментальними даними, виміряними на опромінюючий установці в Київському Інституті раку та на прискорювачі електронів PHIL (LAL, Орсе, Франція). Вимірювання виконані із використанням металевих та гібридних мікродететорів [2]. Зокрема, металеві мікро-детектори (ММД), розроблені в ІЯД НАН України забезпечують найвищу радіаційну стійкість та вимір просторового розподілу інтенсивності опромінюючих пучків  в реальному часі з високою просторовою роздільною здатністю (до кількох мікрон). Представлено конструкцію та перші результати тестування прототипу детекторизованого фантому, призначеного для дослідження розподілу дози на різних глибинах проникнення опромінюючих пучків.  Підтверджено придатність радіаційно стійких мікро-піксельних та мікро-стріпових металевих та гібридних детекторів для моніторингу в реальному часі розподілу інтенсивності частинок в багато-пучкових структурах.

Роботи виконуються в рамках діяльності Міжнародної асоційованої лабораторії (LIA IDEATE, STCU Project P9903).

 

1.      V. Pugatch, S. Brons, M. Campbell, O. Kovalchuk, X. Llopart, I. Martínez-Rovira, Ie. Momot, Y. Prezado, Yu. Sorokin, Characterization of equipment for shaping and imaging hadron minibeams, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 872 (2017) 119−125

2.      Pugatch V., Campbell M., Chaus A. et al. Metal Micro-detector TimePix imaging synchrotron radiation beams at the ESRF Bio-Medical Beamline ID17 // Nuclear Instruments and Methods A. – 2012. – Vol. 682. – P. 8-11.