Влияние вторичных частиц на микрораспределение поглощенной дозы в биологической ткани в присутствии наночастиц золота и гадолиния при облучении фотонами
Экспериментально доказано, что наночастицы из материалов с высоким Z могут использоваться как радиосенсибилизаторы для фотонной лучевой терапии. По мнению авторов, на сегодня недостаточно данных о влиянии вторичных частиц (электронов, фотонов и позитронов, образующихся в биоткани при прохождении через нее первичного пучка фотонов) на распределение поглощенной дозы при фотонной лучевой терапии в присутствии наночастиц. Исследование этого влияния является основной целью работы. Выполнен двухэтапный расчет по программе Geant4. На первом этапе слой биоткани (воды) облучался моноэнергетическими источниками фотонов с энергией от 10 кэВ до 6 МэВ. Результатом моделирования являлись спектры электронов, фотонов и позитронов на глубине 5 см. На втором этапе полученными спектрами облучались наночастицы из золота, гадолиния и воды, в результате чего находились радиальные распределения поглощенной энергии вокруг наночастиц. В результате обработки полученных данных находились радиальные значения DEF (Dose Enhancement Factor) вокруг наночастиц золота и гадолиния, находящихся на глубине 5 см в воде. Вычислены вклады в дополнительную поглощенную дозу вокруг этих наночастиц от первичных фотонов и вторичных частиц (электронов, фотонов и позитронов, рождаемых в слое биоткани толщиной 5 см при прохождении через нее первичных фотонов). Показано, что слой биоткани, находящийся между источником фотонов и наночастицами, существенно меняет начальный спектр фотонов, что является значимым при анализе механизма радиосенсибилизации биоткани наночастицами для любых энергий источника фотонов (до 6 МэВ). Установлено, что взаимодействие электронов и позитронов с наночастицами не приводит к существенному росту дополнительной дозы вблизи их поверхности и, скорее всего, может быть исключено из рассмотрения при анализе механизма радиосенсибилизации биоткани наночастицами.