Возможности создания источников излучения для персонализированной брахитерапии на основе 3D-каркасов из сплава титана
- Авторы: Чувилин Д.Ю.1, Скобелин И.И.1, Курочкин А.В.1, Маковеева К.А.1, Стрепетов А.Н.1, Каралкин П.А.2, Каралкина М.А.3, Решетов И.В.2
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
- Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России
- Федеральный центр мозга и нейротехнологий
- Выпуск: Том 69, № 2 (2024)
- Страницы: 73-80
- Раздел: Радиационная физика, техника и дозиметрия
- URL: https://medbiosci.ru/1024-6177/article/view/363913
- DOI: https://doi.org/10.33266/1024-6177-2024-69-2-73-80
- ID: 363913
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель: Исследование возможности изготовления источников излучения для персонализированной брахитерапии на основе сплавов титана, активированных в нейтронном потоке реактора, измерении состава излучения моделей аппликаторов и их дозиметрических характеристик.
Материал и методы: Объемный источник для брахитерапии изготовлен из титанового сплава с помощью установки аддитивного селективного лазерного сплавления. Облучение титанового 3D-каркаса проводилось в течение трех суток в горизонтальном экспериментальном канале реактора ИР-8. Далее проводили измерения спектра гамма-квантов облученного каркаса на спектрометре и измеряли дозовые характеристики 3D-модели с помощью дозиметра-радиометра.
Результаты: В результате облучения нейтронами в 3D-каркасе источника наибольшую активность среди радионуклидов имеет 47Sc. В настоящее время 47Sc рассматривается как многообещающий кандидат для брахитерапии. Он обладает привлекательными ядерно-физическими свойствами, поскольку является β-излучателем, распадающимся до основного состояния (27 %) 47Ti (Eβmax = 600 кэВ) и до возбужденного состояния 47Ti (Eβmax = 439 кэВ) с периодом полураспада 3,4 сут. Также 47Sc имеет γ-излучение с энергией 159 кэВ (68 %), которое подходит для визуализации, что позволяет проводить ОФЭКТ/КТ или планарную сцинтиграфию, и получать картину распределения препарата в организме. Также в небольших количествах в экспериментальной модели получены другие радионуклиды скандия – 46Sc и 48Sc, которые имеют достаточно жесткое гамма-излучение, что может представлять определенную проблему при формировании дозовой нагрузки для пациента. Показаны преимущества использования 47Ti с обогащением более 95 %, доступного по стоимости, что позволяет обеспечить количества 47Sc высокой радиохимической чистоты, достаточные для терапии.
Заключение: Технология 3D-печати позволяет изготовить индивидуальный аппликатор для брахитерапии необходимого размера, и доставку в область опухоли источников произвольной формы для персонализированной лучевой терапии онкологических заболеваний. При моделировании источников на основе сплавов титана, активированных в нейтронном потоке исследовательского ядерного реактора, наибольшую активность имеет радионуклид скандия 47Sc.
Ключевые слова
Об авторах
Д. Ю. Чувилин
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
И. И. Скобелин
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
А. В. Курочкин
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
К. А. Маковеева
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
А. Н. Стрепетов
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
П. А. Каралкин
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
М. А. Каралкина
Федеральный центр мозга и нейротехнологий
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
И. В. Решетов
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России
Email: pkaralkin@gmail.com
Москва
Список литературы
- Berger D., Van Dyk S., Beaulieu L., Major T., Kron T. Modern Tools for Modern Brachytherapy. Clin. Oncol. (R Coll Radiol). 2023;35;8:e453-e468.
- Белоусов А.В., Лыкова Е.Н. Введение в брахитерапию: Учебное пособие. М., 2019. [Belousov A.V., Lykova E.N. Introduction to Brachytherapy. Textbook. Moscow Publ., 2019 (In Russ.)].
- Chargari C., Deutsch E., Blanchard P., Gouy S., Martelli H., Guerin F., Dumas I., Bossi A., Morice P., Viswanathan A.N., et al. Brachytherapy: An Overview for Clinicians. CA Cancer J. Clin. 2019;69;5:386-401.
- Hannoun-Levi J.M. Brachytherapy for Prostate Cancer: Present and Future. Cancer Radiother. 2017;21;6-7:469-72.
- Коллеров М.Ю., Спектор В.С., Мамонов А.М., Скворцова С.В., Гусев Д.В., Гуртовая Г.В. Проблемы и перспективы применения титановых сплавов в медицине // Титан. Научно-технический журнал. 2015. № 2. С. 42-53. Kollerov M.U., Spektor V.S., Mamonov A.M., Skvortsova S.V., Gusev D.V., Gurtovaya G.V. Problems and Prospects of Using Titanium Alloys in Medicine. Journal Titanium. 2015;2:42-53 (In Russ.).
- Liang Y., Wang Z., Zhang H., Gao Z., Zhao J., Sui A., Liu Z., Wang J. Three-Dimensional-Printed Individual Template-Guided125I Seed Implantation for the Cervical Lymph Node Metastasis: A Dosimetric and Security Study. J Cancer Res. Ther. 2018;14:1:30-35.
- Kang W., Zhang H., Liang Y., Chen E., Zhao J., Gao Z., Wang J. Comparison of Three-Dimensional-Printed Template-Guided and Traditional Implantation of125I Seeds for Gynecological Tumors: A Dosimetric and Efficacy Study. J. Cancer Res. Ther. 2021;17;3:688-94.
- Рязанцев Е.П., Насонов В.А., Егоренков П.М., Яковлев В.В., Яшин А.Ф., Кузнецов И.А., Рожнов В.Н. Современное состояние и перспективы использования реактора ИР-8 РНЦ «КИ» // Материалы международной научно-технической конференции «Исследовательские реакторы в XXI веке». Москва, ГУП НИКИЭТ, 20-23 июня 2006. М. 2006. Ryazantsev E.P., Nasonov V.A., Egorenkov P.M., Yakovlev V.V., Yashin A.F., Kuznetsov I.A., Rozhnov V.N. Current State and Prospects of Using the IR-8 Reactor of the RNC «KI». Proceedings of the International Scientific and Technical Conference Research reactors in the 21st century. Moscow, GUP NIKIET, June 20-23, 2006. Moscow Publ., 2006 (In Russ.).
- Strepetov A.N., Panin Y.N. , Parshin P.P., Monochromatic Neutron Flux at Experimental Facilities of the IR-8 Reactor. Physics of Atomic Nuclei. 2022;85;8:1294–1298.
- Evaluated Nuclear Data File (ENDF). 2023. URL: https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm.
- Loveless C.S., Blanco J.R., Diehl G.L., 3rd, Elbahrawi R.T., Carzaniga T.S., Braccini S., Lapi S.E. Cyclotron Production and Separation of Scandium Radionuclides from Natural Titanium Metal and Titanium Dioxide Targets. J Nucl Med. 2021;62;1:131-6.
- Kilian K., Pyrzynska K. Scandium Radioisotopes-Toward New Targets and Imaging Modalities. Molecules. 2023;28;22.
- Meier J.P., Zhang H.J., Freifelder R., Bhuiyan M., Selman P., Mendez M., Kankanamalage P.H.A., Brossard T., Pusateri A., Tsai H.M., et al. Accelerator-Based Production of Scandium Radioisotopes for Applications in Prostate Cancer: Toward Building a Pipeline for Rapid Development of Novel Theranostics. Molecules. 2023;28;16.
- Mikolajczak R., Huclier-Markai S., Alliot C., Haddad F., Szikra D., Forgacs V., Garnuszek P. Production of Scandium Radionuclides for Theranostic Applications: Towards Standardization of Quality Requirements. EJNMMI Radiopharm Chem. 2021;6;1:19.
- Jalilian A.R., Engle J.W., Osso J.A. Cyclotron Production of Non-conventional Theranostic Radionuclides and Radiopharmaceuticals. Curr. Radiopharm. 2021;14;4:304–5.
- Dellepiane G., Casolaro P., Mateu I., Scampoli P., Voeten N., Braccini S.47Sc and46Sc Cross-Section Measurement for an Optimized47Sc Production with an 18 MeV Medical PET Cyclotron. Appl Radiat Isot. 2022;189:110428.
Дополнительные файлы
