Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Программное обеспечение радионуклидной вертебропластики

11.05.2014 2014 - №03 Применение ядерных методов и средств

А.В. Левченко Ю.Г. Забарянский А.А. Головин Н.К. Вознесенский

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2014.3.06

УДК: 615.849.1:536.2.023:519.688

Рассмотрена в целом задача программного сопровождения радионуклидной вертебропластики. Описаны требования к системам предоперационной подготовки и послеоперационного анализа. Предметная область (оперируемый позвонок и его окрестности) моделируется с использованием КТ-снимков а) прецизионно на основе воксельного представления и б) приближенно для использования в on-line-интерактивных расчетах. Воксельная модель изготавливается в двух версиях: для расчета дозных и температурных полей. Для вычисления дозы используется программа MCNP. В серийных расчетах проведена селекция радионуклидов-излучателей, выявлены оптимальные по совокупности характеристик «кандидаты» на применение в данной процедуре. Создана программа, позволяющая интерактивно решать как «прямую» задачу (определение дозных полей вблизи вводимого костного цемента при заданной активности радионуклида), так и «обратную» (расчет необходимой активности вводимого радионуклида по заданной дозе в конкретной локализации вблизи цементного «ядра»).

Расчеты температурных полей, обусловленных полимеризацией костного цемента, выполнены с помощью термогидравлических кодов, применяемых при проектировании ядерно-технических установок; эти коды адаптированы для использования в условиях вертебропластики на основе выполненных проблемно-ориентированных экспериментов. С использованием принятых в мировом сообществе методологий оценки синергизма облучения и нагрева биологической ткани получены «коэффициенты усиления» лучевого воздействия и определены области радикального и паллиативных терапевтических эффектов для конкретных условий вертебропластики. На основе результатов расчетно-экспериментальных исследований создана бета-версия программы планирования радионуклидной вертебропластики.

Ссылки

  1. Galibert P., Deramond H., Rosat P. et al. Note prйliminaire sur le traitement des angiomes vertebraux parvertebroplastie acrylique percutanee // Neurochirurgie. 1987. - V. 33. - PP. 166 - 168.
  2. Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С., Матусевич Е.С. и др. Дозиметрическое планирование и выбор нуклида для радионуклидной вертебропластики при метастатическом поражении тел позвонков // Медицинская физика. - 2012. - №1. - С. 34 – 39.
  3. Вознесенский Н.К., Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С. и др. Радионуклидная вертебропластика при метастазах в позвоночнике // Медицинская радиология и радиационная безопасность. - 2012. - Т. 57. - №3. - С.39-43.
  4. Кураченко Ю.А., Моисеенко Д.Н. Воксельные фантомы в задачах медицинской физики // Медицинская физика. – 2012. - №3. - С. 27 – 34.
  5. Вознесенский Н.К., Дорохович С.Л., Забарянский Ю.Г. и др. Моделирование гипертермии при стабилизирующей вертебропластике // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2013. -№1. - С. 133 – 143.
  6. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory. Authors: X-5 Monte Carlo Team //LA-UR-03-1987. 2003.
  7. Overgaard. J. Simultaneous and sequential hyperthermia and radiation treatment of an experimental tumor and its surrounding normal tissue in vivo.: Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 1980. Vol. 6, PP. 1507-1517.
  8. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. – М.: МИР, 1975.

радионуклидная вертебропластика синергизм облучения и нагрева при полимеризации костного цемента воксельные модели программы расчета дозных и температурных полей планирование облучения