Медицинская Техника / Медицинская техника №6, 2023 / с. 10-13

Оценка минимальных размеров отверстий пластиковых коллиматоров для эффективного формирования медицинских электронных пучков

И.А. Милойчикова, А.А. Булавская, Е.А. Бушмина, А.А. Григорьева, Д.А. Коконцев, А.А. Логинова, С.Г. Стучебров

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования по оценке влияния диаметров коллимационного окна в пластиковом объекте, изготовленном с помощью технологий трехмерной печати, на дозовое распределение медицинского электронного пучка. Для проведения экспериментов был разработан и изготовлен тестовый объект, представляющий собой прямоугольный параллелепипед, который имел 12 сквозных круглых отверстий с разными диаметрами. Эксперименты проводились на медицинском электронном пучке. Излучение проходило таким образом, чтобы оси отверстий были параллельны оси пучка. Были получены профили распределений, сформированных каждым отверстием. Полученные результаты показали, что при разработке устройств, формирующих электронный пучок, необходимо избегать коллимационных отверстий с диаметром менее 7 мм.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Ирина Алексеевна Милойчикова, канд. физ.-мат. наук, доцент, Научно-образовательный центр международного ядерного образования и карьерного сопровождения иностранных студентов, Инженерная школа ядерных технологий, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, медицинский физик, отделение радиотерапии, НИИ онкологии Томского НИМЦ РАН,

Ангелина Александровна Булавская, канд. физ.-мат. наук, ст. преподаватель, Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,

Елизавета Алексеевна Бушмина, магистрант, Инженерная школа ядерных технологий, инженер, Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет,

Анна Анатольевна Григорьева, аспирант, ассистент, Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск,

Дмитрий Александрович Коконцев, инженер-дозиметрист,

Анна Анзоровна Логинова, канд. физ.-мат. наук, ведущий медицинский физик, отделение лучевой терапии, Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева, г. Москва,

Сергей Геннадьевич Стучебров, канд. физ.-мат. наук, доцент, Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск,

e-mail: miloichikova@gmail.com

Список литературы

1. Karakurt I., Lin L. 3D printing technologies: Techniques, materials, and post-processing // Current Opinion in Chemical Engineering. 2020. Vol. 28. PP. 134-143.

2. Menano L. et al. Integration of 3D printing in art education: A multidisciplinary approach // Computers in the Schools. 2019. Vol. 36. № 3. PP. 222-236.

3. Tay Y.W.D. et al. 3D printing trends in building and construction industry: A review // Virtual and Physical Prototyping. 2017. Vol. 12. № 3. PP. 261-276.

4. Kalsoom U., Nesterenko P.N., Paull B. Current and future impact of 3D printing on the separation sciences // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2018. Vol. 105. PP. 492-502.

5. Rybicki F.J., Grant G.T. 3D printing in medicine / A Practical Guide for Medical Professionals, 1st edition. – Cham: Springer International Publishing, 2017.

6. Yan Q. et al. A review of 3D printing technology for medical applications // Engineering. 2018. Vol. 4. № 5. PP. 729-742.

7. Ackland D.C. et al. A personalized 3D-printed prosthetic joint replacement for the human temporomandibular joint: From implant design to implantation // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2017. Vol. 69. PP. 404-411.

8. Choy W.J. et al. Reconstruction of thoracic spine using a personalized 3D-printed vertebral body in adolescent with T9 primary bone tumor // World Neurosurgery. 2017. Vol. 105. PP. 1032.e13-1032.e17.

9. Norman J. et al. A new chapter in pharmaceutical manufacturing: 3D-printed drug products // Advanced Drug Delivery Reviews. 2017. Vol. 108. PP. 39-50.

10. Lim S.H. et al. 3D printed drug delivery and testing systems – A passing fad or the future? // Advanced Drug Delivery Reviews. 2018. Vol. 132. PP. 139-168.

11. Jiang M. et al. Three-dimensional printing in orthopaedic preoperative planning improves intraoperative metrics: A systematic review // ANZ Journal of Surgery. 2020. Vol. 90. № 3. PP. 243-250.

12. Javaid M., Haleem A. Additive manufacturing applications in orthopaedics: A review // Journal of Clinical Orthopaedics and Trauma. 2018. Vol. 9. № 3. PP. 202-206.

13. Filippou V., Tsoumpas C. Recent advances on the development of phantoms using 3D printing for imaging with CT, MRI, PET, SPECT, and ultrasound // Medical Physics. 2018. Vol. 45. № 9. PP. e740-e760.

14. Tino R. et al. A systematic review on 3D-printed imaging and dosimetry phantoms in radiation therapy // Technology in Cancer Research & Treatment. 2019. Vol. 18. Art. 1533033819870208.

15. Bulavskaya A.A. et al. Transverse profile forming for high energy electron beams using 3D-printed plastic samples // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1019. № 012005.

16. Lee V.W.Y. et al. Dosimetric benefits of 3D-printed modulated electron bolus following lumpectomy and whole-breast radiotherapy for left breast cancer // Medical Dosimetry. 2023. Vol. 48. № 1. PP. 37-43.

17. Bestfilament natural PLA plastic for 3D printer [электронный ресурс] / https://bestfilament.ru/pla-1-1.75-natural/ (дата об- ращения: 24.04.2023 г.).

18. Miloichikova I. et al. Feasibility of clinical electron beam formation using polymer materials produced by fused deposition modeling // Physica Medica. 2019. Vol. 64. PP. 188-194.

19. Rahim T.N.A.T., Abdullah A.M., Md Akil H. Recent developments in fused deposition modeling-based 3D printing of polymers and their composites // Polymer Reviews. 2019. Vol. 59. № 4. PP. 589-624.

20. Elekta Synergy [электронный ресурс] / https://www.elekta.com/ radiotherapy/treatment-delivery-systems/elekta-synergy/ (дата обращения: 24.04.2023 г.).

21. GafChromic EBT3 [электронный ресурс] / http:// www.gafchromic.com/documents/EBT3_Specifications.pdf (дата обращения: 24.04.2023 г.).

22. SP34 solid plate phantom [электронный ресурс] / https:// www.iba-dosimetry.com/fileadmin/user_upload/rt-br-e- phantoms-for-ad_rev2_0813.pdf (дата обращения: 24.04.2023 г.).

23. Epson Perfection V800 Photo/V850 Pro. User’s Guide [электронный ресурс] / https://files.support.epson.com/ docid/cpd4/cpd41530.pdf (дата обращения: 24.04.2023 г.).

24. MATLAB [электронный ресурс] / https:// www.mathworks.com/products/matlab.html (дата обращения: 24.04.2023 г.).

25. Stuchebrov S.G. et al. Influence of 3D-printed collimator thickness on near-the-edge scattering of high-energy electrons // Journal of Instrumentation. 2020. Vol. 15. № 04. P. C04023.

26. Sipilд P. et al. Gafchromic EBT3 film dosimetry in electron beams – energy dependence and improved film read-out // Journal of Applied Clinical Medical Physics. 2016. Vol. 17. № 1. PP. 360-373.

27. Devic S. et al. Dosimetric properties of improved GafChromic films for seven different digitizers // Medical Physics. 2004. Vol. 31. № 9. PP. 2392-2401.