Ученые: пластиковые коллиматоры способны заменить металлические при лучевой терапии онкологических заболеваний

| 712

Ученые Томского политехнического университета провели исследование пластиковых изделий, которые в перспективе смогут заменить металлические коллиматоры, использующиеся при лечении онкологических заболеваний лучевой терапией. Результатом первых этапов исследования стало получение точных характеристик желаемого изделия, а также его изготовление и тестирование. Практическое применение исследования не сводится исключительно к медицине и будет полезно всем, кого интересует влияние облучения на пластиковые изделия. Результаты исследования опубликованы в журнале Physica Medica (IF: 2.54, Q1).

Напомним, что в настоящее время радиотерапия электронным пучком осуществляется с использованием металлических коллиматоров, которые позволяют точно сформировать поле облучения вокруг опухоли и защищают здоровые органы и ткани. Однако, создание подобного металлического коллиматора достаточно трудоемкий и энергозатратный процесс, а также требующий специального помещения и оборудования, которыми в большинстве случаев не обладает среднестатистическая больница. Идея ученых же заключается в замене металлического коллиматора аналогом из пластика, напечатанным с помощью трехмерной печати.

«Трехмерная печать в современном мире не является чем-то сложным и непонятным, она широко внедряется во все сферы, в том числе и медицину. Однако, создание пластикового коллиматора требует тщательных исследований, результаты которых важны для медицины. Например, выбор оптимального пластика для создания изделия, определение его толщины и параметров печати»,

— говорит ассистент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Ирина Милойчикова.

Над исследованием работает команда ученых: доцент исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Стучебров, ассистент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Ирина Милойчикова, инженер-исследователь Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Ангелина Булавская и доцент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Юрий Черепенников. Команда также сотрудничает с медицинскими физиками Москвы и Гамбурга (Германия).

Фото: пластиковые образцы коллиматоров, изготовленные с помощью трехмерной печати

В ходе исследования ученые с помощью численной модели изучили способность HIPS-пластика и АБС-пластика полностью поглощать электронный пучок. Далее из данных пластиков с помощью метода послойного наплавления изготовили первые изделия.

Одним из важных моментов исследования было установление необходимой толщины напечатанного коллиматора.

«У металлических коллиматоров для поглощения пучка толщина должна составлять 1,6 см, но, в отличие от металла, пластик не обладает той же плотностью и рядом других характеристик. Мы проводили ряд расчетов и экспериментов для того, чтобы определить толщину пластикового изделия. Например, с помощью специальных дозиметров, помещенных внутрь пластика, измеряли глубинное распределение дозы электронного пучка»,

— поясняет доцент исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Сергей Стучебров.

Первые экспериментальные модели пластиковых коллиматоров напечатали в Томском политехе, а их тестирование и проведение экспериментов проходило на базе Московской городской онкологической больницы № 62 и Университетской клиники Гамбург-Эппендорф (Германия).

Результаты исследования показали жизнеспособность новой методики. На данный момент, команда ученых подала документы на патентование своего открытия.

Добавим также, что исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда 18-79-10052.