RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 9, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2024

 / 

Сентябрь

←  →

К 90-летию Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН). Обзоры актуальных проблем


Современное состояние и развитие ядерно-физических методов протонной терапии в ФИАН

, ,
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация

Обзор посвящён развитию новых перспективных технологий диагностики и лучевой терапии в онкологии с использованием комплекса протонной терапии "Прометеус" на базе протонного синхротрона ФИАН. Представлены технологии протонной радиографии и томографии, протонной терапии сканирующим "карандашным" пучком с учётом интрафракционного движения опухоли. Результаты исследований в области разработки новых бинарных технологий сенсибилизации протонной терапии с использованием адресных наночастиц проходят апробацию на отечественном комплексе протонной терапии в Медицинском радиологическом научном центре им. А.Ф. Цыба — филиале ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России, что обеспечивает внедрение разрабатываемых технологий в медицинскую практику. Оптимизация режимов достигается при поддержке математического моделирования ядерных реакций и реакций сенсибилизации в протонной терапии. Представлен проект модернизации комплекса протонной терапии "Прометеус" для облучения опухолей различной локализации.

Текст pdf (1,3 Мб)
Ключевые слова: протонная терапия, ядерно-физические методы, интрафракционное движение опухоли, протонная радиография, радиосенсибилизаторы, наночастицы, терапия опухолей
PACS: 87.10.xj, 87.55.−x, 87.56.−v (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2024.04.039676
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/9/b/
Цитата: Завестовская И Н, Колобов А В, Рябов В А "Современное состояние и развитие ядерно-физических методов протонной терапии в ФИАН" УФН 194 917–940 (2024)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 4 марта 2024, доработана: 28 марта 2024, 27 апреля 2024

English citation: Zavestovskaya I N, Kolobov A V, Ryabov V A “Current status and development of nuclear physics methods of proton therapy at the Lebedev Physical Institute” Phys. Usp. 67 (9) (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2024.04.039676

Список литературы (172) ↓ Похожие статьи (5)

  1. Клёнов Г И, Хорошков В С УФН 186 891 (2016); Klenov G I, Khoroshkov V S Phys. Usp. 59 807 (2016)
  2. Durante M, Galès S (Conveners) Nuclear Physics for Medicine (Eds F Azaiez et al) (European Science Foundation: Nuclear Physics European Collaboration Committee - NuPECC, 2014) p. 11
  3. Красавин Е А УФН 186 435 (2016); Krasavin E A Phys. Usp. 59 411 (2016)
  4. Paganetti H Proton Beam Therapy (Bristol: IOP Publ., 2017)
  5. Черняев А П, Лыкова Е В Письма в ЭЧАЯ 20 753 (2023); Chernyaev A P, Lykova E V Phys. Part. Nucl. Lett. 20 729 (2023)
  6. Thun M J et al Carcinogenesis 31 100 (2010)
  7. World Health Organization, https://www.who.int/health-topics/
  8. Каприн А Д, Старинский В В, Шахзадова А О (Ред.) Злокачественные новообразования в России в 2022 г. (М.: МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России, 2023)
  9. Bragg W H, Kleeman R Phil. Mag. 8 726 (1904)
  10. "Proton and Photon Consortium Registry (PPCR): A Multi Center Registry of Pediatric Patients Treated With Radiation Therapy", NCT01696721, https://www.clinicaltrials.gov/study/NCT01696721
  11. Durante M, Orecchia R, Loeffler J S Nat. Rev. Clin. Oncol. 14 483 (2017)
  12. Loeffler J S, Durante M Nat. Rev. Clin. Oncol. 10 411 (2013)
  13. Durante M, Loeffler J S Nat. Rev. Clin. Oncol. 7 37 (2010)
  14. The Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG), https://ptcog.site
  15. Черняев А П и др Медицинская радиология и радиационная безопасность 64 (2) 11 (2019)
  16. Иванов Е М и др Медицинская радиология и радиационная безопасность 67 (3) 41 (2022)
  17. Dzhelepov V P et al IEEE Trans. Nucl. Sci. 20 268 (1973)
  18. Джелепов В П, Комаров В И, Савченко О В Медицинская радиология 14 (4) 54 (1969)
  19. Гранов А М и др Медицинская физика (2) 10 (2016)
  20. Balakin V E et al 26th Russian Particle Accelerator Conf., RUPAC'18, Protvino, Russia, 1 - 5 October 2018 (Protvino: JACoW, 2018) p. 135
  21. Пряничников А А, Сокунов В В, Шемяков А Е Письма в ЭЧАЯ 15 993 (2018); Pryanichnikov A A, Sokunov V V, Shemyakov A E Phys. Part. Nucl. Lett. 15 981 (2018)
  22. Ульяненко С Е и др Исследования и практика в медицине 4 (S1) 107 (2017)
  23. Смык Д И и др Опухоли головы и шеи 12 (4) 39 (2022)
  24. Gordon K et al Radiation Oncology 16 238 (2021)
  25. Gulidov I et al JBUON 26 970 (2021)
  26. Gordon K et al Rep. Pract. Oncol. Radiother. 26 (2) 203 (2021)
  27. Медицинский центр имени Березина Сергея (МИБС), Центр протонной терапии, https://protherapy.ru/
  28. Шулепова Л И и др Медицинская физика (3) 43 (2019)
  29. Стрекопытов В "Целебная мощь ускорителя. Создан метод мгновенного излечения от рака", РИА Новости, 30.11.2022, https://ria.ru/20221130/ultraflesh-1835099370.html
  30. Balakin V E et al The 2nd Intern. Symp. on Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine (KnE Energy & Physics, 2018) p. 45
  31. Volz L et al Front. Oncol. 12 930850 (2022)
  32. Buchner T et al 8th IEEE RAS/EMBS Intern. Conf. for Biomedical Robotics and Biomechatronics, BioRob, 29 November - 01 December 2020, New York, NY, USA (Piscataway, NJ: IEEE, 2020) p. 981
  33. Hegarty S et al Front. Oncol. 12 821887 (2022)
  34. Rahim S et al Front. Oncol. 10 213 (2020)
  35. Yan S et al Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 95 224 (2016)
  36. Schreuder A N et al J. Appl. Clin. Med. Phys. 24 e14099 (2023)
  37. Лебедева Ж С, Шуракова Ю Б Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки (4(182) Ч. 1) 66 (2013)
  38. Kubiak T Br. J. Radiol. 89 20150275 (2016)
  39. Trnková P et al Phys. Medica Eur. J. Med. Phys. 54 121 (2018)
  40. Bertholet J et al Phys. Med. Biol. 64 15TR01 (2019)
  41. Han Y Radiat. Oncol. J. 37 (4) 232 (2019)
  42. Wang N et al Radiat. Oncol. 8 73 (2013)
  43. Li Y R, Kirk M, Lin L Int. J. Part. Therapy 3 320 (2016)
  44. Dolde K et al Phys. Med. Biol. 64 085011 (2019)
  45. Mizuhata M et al Cancers 10 (2) 58 (2018)
  46. Bert C, Rietzel E Radiat. Oncol. 2 24 (2007)
  47. Bert C, Herfarth K Radiat. Oncol. J. 12 170 (2017)
  48. Eley J G et al Phys. Med. Biol. 59 3431 (2014)
  49. Bert C et al Technol. Cancer Res. Treat. 13 485 (2014)
  50. Shimizu S et al PLoS ONE 9 e100425 (2014)
  51. "Spearheading global fight against cancer with proton therapy", Hokkaido Univ., https://www.global.hokudai.ac.jp/blog/tgi02-spearheading-global-fight-against-cancer-with-proton-therapy
  52. Kohli K et al BioMed. Eng. OnLine 13 144 (2014)
  53. Белихин М А и др Краткие сообщения по физике ФИАН (5) 22 (2022); Belikhin M A et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 49 132 (2022)
  54. Schneider U, Pedroni E Med. Phys. 22 353 (1995)
  55. Penfold S N et al Med. Phys. 36 4511 (2009)
  56. Hanson K M et al IEEE Trans. Nucl. Sci. 25 657 (1978)
  57. Hanson K M IEEE Trans. Nucl. Sci. 26 1635 (1979)
  58. Hanson K M et al Phys. Med. Biol. 26 965 (1981)
  59. Hanson K M et al Phys. Med. Biol. 27 25 (1982)
  60. Miller C et al J. Radiat. Oncol. 8 97 (2019)
  61. Пряничников А А, Черняев А П, Хорошков В С Введение в физику и технику протонной терапии (М.: Физический факультет МГУ, 2019)
  62. Esposito M et al Phys. Medica Eur. J. Med. Phys. 55 149 (2018)
  63. DeJongh E A et al Med. Phys. 48 1356 (2021)
  64. Amaldi U et al Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 629 337 (2011)
  65. Bashkirov V A et al Med. Phys. 43 664 (2016)
  66. Shemyakov A E et al Phys. Medica Eur. J. Med. Phys. 94 S119 (2022)
  67. Pryanichnikov A et al Phys. Medica Eur. J. Med. Phys. 94 S113 (2022)
  68. Завестовская И Н и др Краткие сообщения по физике ФИАН (5) 41 (2022); Zavestovskaya I N et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 49 145 (2022)
  69. Пряничников А А и др Вестн. Моск. ун-та Сер. 3 Физика. Астрономия (4) 59 (2022); Pryanichnikov A A et al Moscow Univ. Phys. Bull. 77 657 (2022)
  70. Schultze B et al IEEE Access 9 25946 (2021)
  71. Schulte R et al IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 866 (2004)
  72. Балакин В Е и др Биофизика 61 808 (2016); Balakin V E et al Biophysics 61 682 (2016)
  73. Балакин В Е и др Докл. РАН. Науки о жизни 494 458 (2020); Balakin V E et al Dokl. Biochem. Biophys. 494 231 (2020)
  74. Шейно И Н и др Бюлл. сибирской медицины 16 (3) 192 (2017)
  75. Kulakov V N et al Pharm. Chem. J. 50 388 (2016)
  76. Бушманов А Ю и др Медицинская радиология и радиационная безопасность 64 (3) 11 (2019)
  77. Seiwert T Y, Salama J K, Vokes E E Nat. Clin. Pract. Oncol. 4 86 (2007)
  78. Connell P P, Hellman S Cancer Res. 69 (2) 383 (2009)
  79. Sauerwein W, Wittig A, Moss R, Nakagawa Y (Eds) Neutron Capture Therapy. Principles and Applications (Heidelberg: Springer, 2012)
  80. Zavestovskaya I N et al Int. J. Mol. Sci. 24 17088 (2023)
  81. Bergs J W J et al Biochim. Biophys. Acta BBA Rev. Cancer 1856 130 (2015)
  82. Roy I et al ACS Nano 16 5036 (2022)
  83. Ricketts K et al Br. J. Radiol. 91 20180325 (2018)
  84. Ruggiero A G Contribution to Conf. on Prospects for Heavy Ion Inertial Fusion, Aghia Pelaghia, Crete, Greece, September 26 - October 1, 1992 p. 1-19
  85. Becker H W, Rolfs C, Trautvetter H P Z. Phys. A 327 341 (1987)
  86. Segel R E, Hanna S S, Allas R G Phys. Rev. 139 B818 (1965)
  87. Yoon D-K, Jung J-Y, Suh T S Appl. Phys. Lett. 105 223507 (2014)
  88. Jung J-Y et al AIP Advances 6 095119 (2016)
  89. Jung J-Y et al Oncotarget 8 39774 (2017)
  90. Petringa G et al JINST 12 C03059 (2017)
  91. Cirrone G A P et al Sci. Rep. 8 1141 (2018)
  92. Bláha P et al Front. Oncol. 11 682647 (2021)
  93. Cammarata F P et al Commun. Biol. 6 388 (2023)
  94. Mazzone A et al Eur. Phys. J. Plus 134 361 (2019)
  95. Shtam T et al Sci. Rep. 13 1341 (2023)
  96. Manandhar M et al Med. Phys. 49 6098 (2022)
  97. Koldaeva E Yu et al New Challenges in Neutron Capture Therapy 2010. Proc. of the 14th Intern. Congress on Neutron Capture Therapy, Buenos Aires, 2010 p. 144
  98. Lebedev D et al RAD Conf. Proc. 4 60 (2020)
  99. Завестовская И Н и др Краткие сообщения по физике ФИАН (7) 22 (2023); Zavestovskaya I N et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 50 279 (2023)
  100. Багуля А В и др Краткие сообщения по физике ФИАН (4) 27 (2023); Bagulya A V et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 50 138 (2023)
  101. Zavestovskaya I N et al Nanomaterials 13 2167 (2023)
  102. Maximova K et al Nanotechnology 26 065601 (2015)
  103. Afanasiev Y V et al Appl. Phys. A 64 561 (1997)
  104. Kabashin A et al Sci. Rep. 6 4732 (2016)
  105. Kharin A Yu et al Adv. Opt. Mater. 7 1801728 (2019)
  106. Oleshchenko V A et al Appl. Surf. Sci. 516 145661 (2020)
  107. Завестовская И Н Квантовая электрон. 40 942 (2010); Zavestovskaya I N Quantum Electron. 40 942 (2010)
  108. Kabashin A V et al ACS Nano 13 9841 (2019)
  109. Popova-Kuznetsova E et al Nanomaterials 10 (1) 69 (2020)
  110. Petriev V M et al Sci. Rep. 9 2017 (2019)
  111. Беляев Я Б и др Краткие сообщения по физике ФИАН (6) 55 (2022); Belyaev I B et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 49 185 (2022)
  112. Zelepukin I V et al J. Control. Release 349 475 (2022)
  113. Pastukhov A I et al Sci. Rep. 12 9129 (2022)
  114. Тихоновский Г В и др Краткие сообщения по физике ФИАН (6) 47 (2022); Tikhonowski G V et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 49 180 (2022)
  115. Chithrani D B et al Radiat. Res. 173 719 (2010)
  116. Lechtman E et al Phys. Med. Biol. 58 3075 (2013)
  117. Taupin F et al Phys. Med. Biol. 60 4449 (2015)
  118. Bonvalot S et al Clinic. Cancer Res. 23 908 (2017)
  119. Hainfeld J F et al Phys. Med. Biol. 49 N309 (2004)
  120. Libutti S K et al Clinic. Cancer Res. 16 6139 (2010)
  121. Lux F et al Br. J. Radiol. 92 20180365 (2019)
  122. Kim J-K et al Nanotechnology 21 425102 (2010)
  123. Kim J-K et al Phys. Med. Biol. 57 8309 (2012)
  124. Polf J C et al Appl. Phys. Lett. 98 193702 (2011)
  125. Li S et al Nanotechnology 27 455101 (2016)
  126. Bailly A et al Sci. Rep. 9 12890 (2019)
  127. Popov A A et al Sci. Rep. 9 1194 (2019)
  128. Bulmahn J C et al Nanomaterials 10 1463 (2020)
  129. Holade Y et al Catal. Sci. Eng. 10 7955 (2020)
  130. Al-Kattan A et al Nanomaterials 11 592 (2021)
  131. Shipunova V O et al ACS Appl. Mater. Interfac. 10 17437 (2018)
  132. Aghayeva U F et al ACS Nano 7 950 (2013)
  133. Филимонова М В и др Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 176 (11) 647 (2023)
  134. Филимонова М В и др Докл. РАН. Науки о жизни, принята к публикации 29.02.2024
  135. Zelepukin I V et al J. Control. Release 349 475 (2022)
  136. Савинов М С и др Квантовая электрон. 53 575 (2023); Пер. на англ. яз., Savinov M S et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 50 S1265 (2023)
  137. Скрибицкая А В и др Квантовая электрон. 53 580 (2023); Пер. на англ. яз., Skribitskaya A V et al Bull. Lebedev Phys. Inst. 50 S1272 (2023)
  138. Souris K et al Med. Phys. 46 4676 (2019)
  139. Pryanichnikov A A et al Письма в ЭЧАЯ 17 707 (2020); Pryanichnikov A A et al Phys. Part. Nucl. Lett. 17 629 (2020)
  140. Gaddy M R et al Phys. Med. Biol. 63 015036 (2018)
  141. Кузнецов М Б, Колобов А В Краткие сообщения по физике ФИАН (6) 37 (2022); Kuznetsov M B, Kolobov A V Bull. Lebedev Phys. Inst. 49 174 (2022)
  142. Unkelbach J, Paganetti H Seminars Radiat. Oncol. 28 (2) 88 (2018)
  143. Badri H et al J. Math. Biol. 72 1301 (2016)
  144. Коваленко С Ю, Юсубалиева Г М Компьютерные исследования и моделирование 10 (1) 113 (2018)
  145. Bertuzzi A et al J. Math. Biol. 66 311 (2013)
  146. Powathil G G et al PLOS Comput. Biol. 9 e1003120 (2013)
  147. Jalalimanesh A et al J. Exp. Theor. Artificial Intelligence 29 1071 (2017)
  148. Moreau M R et al Int. J. Microbiol. 29 8868151 (2021)
  149. Kuznetsov M, Kolobov A Mathematics 8 1204 (2020)
  150. Liu Y et al Theranostics 8 1824 (2018)
  151. Wät;lzlein C et al Phys. Med. Biol. 59 1441 (2014)
  152. Gao J et al Int. J. Cancer Ther. Oncol. 2 359 (2014)
  153. Kwon J et al Int. J. Med. Phys. Clin. Eng. Radiat. Oncol. 4 49 (2015)
  154. Lin Y et al Phys. Med. Biol. 59 7675 (2014)
  155. Lin Y et al Phys. Med. Biol. 60 4149 (2015)
  156. Azarkin M, Kirakosyan M, Ryabov V Int. J. Mol. Sci. 24 13400 (2023)
  157. Ahmad R et al Phys. Med. Biol. 61 4537 (2016)
  158. Cho J et al Phys. Med. Biol. 61 2562 (2016)
  159. Verkhovtsev A V et al J. Phys. Chem. 119 11000 (2015)
  160. Tran H N et al Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 373 126 (2016)
  161. McMahon S J Phys. Med. Biol. 64 01TR01 (2019)
  162. Withers H R Adv. Radiat. Biol. 5 241 (1975)
  163. Hufnagl A et al DNA Repair 27 28 (2015)
  164. Alexander P Trans. New York Acad. Sci. 24 966 (1962)
  165. Welter M, Rieger H PLoS ONE 8 e70395 (2013)
  166. Wu M et al J. Theor. Biol. 355 194 (2014)
  167. Stamatelos S K et al Microvascular Res. 91 8 (2014)
  168. Herring N, Paterson D J Levick's Introduction to Cardiovascular Physiology (Boca Raton, FL: CRC Press, 2018)
  169. Jain R K, Tong R T, Munn L L Cancer Res. 67 2729 (2007)
  170. Kuznetsov M B, Kolobov A V Int. J. Mol. Sci. 24 11806 (2023)
  171. Cabral H et al Nat. Nanotechnol. 6 815 (2011)
  172. Kuznetsov M, Kolobov A Russ. J. Numer. Analysis and Math. Modelling 38 (5) 303 (2023)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение