RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 10, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Cтатьи, принятые к публикации
Конференции и симпозиумы


Моделирование механизмов воздействия ионизирующего излучения на структуры живой ткани в технологиях лучевой терапии

 а,  а, б,  а,  а
а Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
б Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. Академика Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация

Широкое развитие ядерно-физических методов в медицине выдвигает на первый план вопросы обеспечения терапевтической эффективности и без-опасности воздействия ионизирующего излучения на живые ткани. Обзор посвящен современному состоянию моделирования механизмов клеточной гибели под воздействием ионизирующего излучения в контексте его использования в лучевой терапии онкологических заболеваний. Рассмотрен спектр моделей от аналитических, ориентированных на формат ``доза-ответ'', до механистических Монте-Карло моделей, дающих картину повреждения ДНК на основании физических и физико-химических процессов взаимодействия ионизирующего излучения с биологическими тканями. Особый акцент сделан на практическом использовании вычислительных схем в задачах планирования лучевой терапии пучками фотонов и адронов. Отдельное внимание уделено новому и перспективному направлению радиосенсибилизации наночастицами в применении к современным бинарным технологиям адронной терапии.

Ключевые слова: лучевая терапия, бинарные технологии адронной терапии, радиацион-ные повреждения ДНК, Монте-Карло моделирование, системы планирования лучевой терапии, наночастицы, Geant-4-DNA
DOI: 10.3367/UFNr.2026.03.040180
Цитата: Азаркин М Ю, Завестовская И Н, Киракосян М Р, Рябов В А "Моделирование механизмов воздействия ионизирующего излучения на структуры живой ткани в технологиях лучевой терапии" УФН, принята к публикации

25 марта 2026

English citation: Azarkin M Yu, Zavestovskaya I N, Kirakosyan M R, Ryabov V A “Modeling the mechanisms of ionizing radiation damage to living tissue structures in radiotherapy technologies” Phys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2026.03.040180

Список литературы (173) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Анисимов В Н Молекулярные и физиологические механизмы старения (СПб.: Наука, 2003)
  2. Щеглов А И "Радиоэкология: прошлое, настоящее, будущее" Вестн. МГУ
  3. Ушаков И Б Большая Российская энциклопедия (М.: Большая Российская энциклопедия, 2020)
  4. Ковальчук М В, Деев С М, Сергунова К А Российские нанотехнологии 18 436 (2023); Kovalchuk M V, Deyev S M, Sergunova K A Nanobiotechnol. Rep. 18 524 (2023)
  5. Завестовская И Н УФН 194 917 (2024); Zavestovskaya I N Phys. Usp. 67 866 (2024)
  6. Завестовская И Н УФН 196 726 (2026); Zavestovskaya I N Phys. Usp.
  7. Каприн А Д Злокачественные новообразования в России в 2024 году (2025)
  8. Zhang S Signal Transduct. Targeted Therapy 10 1 (2025)
  9. Webster M Cancers 17 (12) 1980 (2025)
  10. Mohan R Precis Radiat Oncol. 6 (2) 164 (2022)
  11. Mcnamara M L Br. J. Radiol. 93 20190334 (2020)
  12. Roy I ACS Nano 16 (4) 5036 (2022)
  13. He M Science 28 (1) 111602 (2025)
  14. KabashA V ACS Nano 13 (9) 9841 (2019)
  15. Petriev V M Sci. Rep.
  16. Лунёв А С, Лунёва К А, Клементьева О Е Ведомости научного центра экспертизы средств медицинского применения 12 (4) 395 (2022)
  17. Черняев А П УФН 195 982 (2025); Chernyaev A P Phys. Usp. 68 923 (2025)
  18. Valable S Rev. Cancers 17 1580 (2025)
  19. Yun Hu at al. J. Nanobiothechnol. 22 597 (2024)
  20. Плотникова О С ТМЖ 2 14 (2021)
  21. Jackson N Molecules. 29 2438 (2024)
  22. Zavestovskaya I N Nanomaterials 13 2167 (2023)
  23. Zavestovskaya I N Mater. Today Nano 27 100508 (2024)
  24. Popov A Molecules 29 3936 (2024)
  25. Filimonova M V Dokl. Biochem. Biophys. 516 111 (2024)
  26. Ryabtseva M S Pharmaceutics 17 515 (2025)
  27. AzarkM, Kirakosyan M, Ryabov V IJMS 24 13400 (2023)
  28. AzarkM, Kirakosyan M, Ryabov V IJMS 25 9525 (2024)
  29. Zavestovskaya I N Bull. Lebedev Phys. Inst. 50 279 (2023)
  30. Rusetskii A S Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 563 165651 (2025)
  31. Bonvalot S Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 114 (3) 422 (2022)
  32. Бак З, Александер П Основы радиобиологии (М.: ИЛ, 1963)
  33. Ярмоненко С П Отечественная радиобиология. История и люди (М.: РАДЭКОН, 1997)
  34. Кузин А М Развитие радиобиологии в СССР
  35. Warters R L, Hofer K G Radiat. Res. 69 (2) 348 (1977)
  36. Munro T R Radiat. Res. 42 (3) 451 (1970)
  37. Kaplan M I, Morgan W F Radiat. Res. 150 382 (1998)
  38. Miller R C Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (1) 19 (1999)
  39. Wu L-J Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (9) 4959 (1999)
  40. Ward J Prog. Nucl. Acid Res. Mol. Biol. 35 95 (1988)
  41. Huffman J L, Sundheim O, Tainer J A Mutation Res. Fundament. Mol. Mechanisms Mutagenesis 577 (1) 55 (2005)
  42. Bauer N C, Corbett A H, Doetsch P W Nucleic Acids Res. 43 (10) 10083 (2015)
  43. <?tlsb=-.045w>Ward J F, Blakely W F, Joner E I Radiat. Res. 103 (3) 383 (1985)
  44. McMahon S J Phys. Med. Biol. 01 (2018)
  45. Chang H H Y Nature Rev. Mol. Cell Biol. 18 495 (2017)
  46. Krejci L Nucleic Acids Res. 40 5795 (2012)
  47. Durante M, Formenti S C Front. Oncology 8 192 (2018)
  48. Hlatky L BioEssays 24 (8) 714 (2002)
  49. Bedford J S, Cornforth M N Radiat. Res. 111 (3) 406 (1987)
  50. Bedford J S, Brown M J Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 109 73 (2021)
  51. Asana Marican H T, Shen H Environment. Sci. Technol. 58 2204 (2024)
  52. Crowther J A Proc. R. Soc. London B 96 (4) 207 (1924)
  53. Lea D E Actions of Radiations on Living Cells (Cambridge: Univ. Press, 1946)
  54. Puck T T, Marcus P I J. Exp. Med. 103 653 (1956)
  55. Puck T T J. Exp. Med. 106 485 (1957)
  56. Alper T, Gillies N E, Elkind M M Nature 186 1062 (1960)
  57. Fowler J F Phys. Med. Biol. 917 7 (1964)
  58. Sinclair W K Radiat. Res. 33 (3) 620 (1968)
  59. Kellerer A M, Rossi H H Radiat. Res. 47 (1) 15 (1971)
  60. Chadwick K H, Leenhouts H P Phys. Med. Biol. 18 78 (1973)
  61. Tobias C A Radiat. Res. 104 (2) 77 (1985)
  62. Curtis S B Radiat. Res. 106 (2) 252 (1986)
  63. Thames H D Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 9 127 (1983)
  64. Vogelius I R, Bentzen S M Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 85 89 (2013)
  65. Joiner M, vander Kogel A Basic Clinical Radiobiology 5th ed. (Boca Raton, FL: CRC Press, 2018)
  66. Garcia L M Phys. Med. Biol. 51 2813 (2006)
  67. Hill R P Seminars Radiat. Oncology 25 (4) 260 (2015)
  68. Carlson D J, Stewart R D, Semenenko V A Med. Phys. 33 (9) 3105 (2006)
  69. Albright N Radiat. Res. 118 (1) 1 (1989)
  70. Carlson D J Radiat. Res.h 169 (4) 447 (2008)
  71. Kamp F Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 93 (3) 557 (2015)
  72. Kamp F
  73. Kellerer A M, Rossi H H Radiat. Res. 75 (3) 471 (1978)
  74. Rossi H H, Zaider M Microdosimetry and its Applications (Berlin: Springer, 1996)
  75. Bellinzona V E Front. Phys. 8 578492 (2021)
  76. Hawkins R B Radiat. Res. 140 (3) 366 (1994)
  77. Hawkins R B Int. J. Radiat. Biol. 69 (6) 739 (1996)
  78. Hawkins R B Med. Phys. 25 (7) 1157 (1998)
  79. Hawkins R B Radiat. Res. 160 (1) 61 (2003)
  80. Kase Y Radiat. Res. 166 (4) 629 (2006)
  81. Sato T, Furusawa Y Radiat. Res. 178 (4) 341 (2012)
  82. Sato T Sci. Rep. 8 988 (2018)
  83. <?tlsb=-.01w>Friedland W Radiat. Protection Dosimetry 122 (12) 116 (2006)
  84. Hada M, Georgakilas A G J. Radiat. Res. 49 (5) 203 (2008)
  85. Chetty I J Med. Phys. 34 4818 (2007)
  86. Snyder J E J. Appl. Clinical Med. Phys. 20 184 (2018)
  87. Goorley T Ann. Nucl. Energy 87 (3) 772 (2014)
  88. Battistoni G Ann. Nucl. Energy 82 10 (2015)
  89. Bar<$>acute {rm o}<$> J Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 100 (1) 31 (1995)
  90. Allison J Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 835 186 (2016)
  91. El Naqa I, Pater P Seuntjens J Phys. Med. Biol. 75 (2012)
  92. Nikjoo H Rep. Prog. Phys. 79 116601 (2016)
  93. Friedland W Radiat. Res. 159 (3) 401 (2003)
  94. Plante I, Cucinotta F A New J. Phys. 11 (6) 063047 (2009)
  95. Ogawa T EPJ Nucl. Sci. Technol. 10 71100 (2024)
  96. Cobut V Radiat. Phys. Chem. 51 (3) 229 (1998)
  97. Incerti S Int. J. Model., Simulat. Sci. Comput. 01 (02) 157 (2010)
  98. Lindborg L, Nikjoo H Radiat. Protection Dosimetry 143 (01) 402 (2011)
  99. Warmenhoven J W DNA Repair 85 102743 (2020)
  100. McMahon S J Sci. Rep. 7 (1) 10790 (2017)
  101. Sakata D Sci. Rep. 10 20788 (2020)
  102. Tuan Anh L Phys. Med. 124 103422 (2024)
  103. Pereira E J, Smolko C M, Janes K A Front. Pharmacology 7 (2016)
  104. Kr<$>ddot {rm a}<$>mer M, Kraft G Radiat. Environ Biophys.
  105. Uehara S, Nikjoo H J Radiat. Res. 47 (1) 69 (2006)
  106. Мarion U B Radiat. Phys. Chem. 130 459 (2017)
  107. Sakata D Phys. Med. 63 98 (2019)
  108. ZeS A Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 488 70 (2021)
  109. de Vera P Phys. Chem. Chem. Phys. 23 5079 (2021)
  110. Agostinelli S Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 506 (3) 250 (2003)
  111. Arce P Med. Phys. 52 (5) 2707 (2025)
  112. Tran H N Med. Phys. 51 (9) 5873 (2024)
  113. Polopetrakis I Phys. Med. Biol. 70 165019 (2025)
  114. Gillespie D T, Hellander A, Petzold L R J. Chem. Phys. 138 (05) 170901 (2013)
  115. Chappuis F Phys. Med. Eur. J. Med. Phys. 11 0 (2023)
  116. Chatzipapas K P Precision Radiat. Oncology 7 (1) 4 (2023)
  117. Schuemann J Radiat. Res. 191 (1) 76 (2018)
  118. McMahon S J, Prise K M Front. Oncology 1 1 (2021)
  119. Cunha M Phys. Med. Biol. 62 1248 (2017)
  120. Chatzipapas K P Phys. Med. 127 104839 (2024)
  121. Chang J Y Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 68 (4) 1272 (2007)
  122. Mello R S Med. Phys. 10 (1) 75 (1983)
  123. Augustine R Mater. Today Commun. 25 101692 (2020)
  124. Dement'eva O V, Kartseva M Colloid J. 85 500 (2023)
  125. Verry C Radiotherapy Oncology 160 159 (2021)
  126. Vlastou E, Diamantopoulos S, Efstathopoulos E P Phys. Med. 80 57 (2020)
  127. Rosa S Cancer Nanotechnol. 8 2 (2017)
  128. Zygmanski P, Sajo E, Brivio D Z Med. Phys. 33 (2) 119 (2023)
  129. Penninckx S Cancers
  130. AzarkM, Kirakosyan M, Ryabov V Int. J. Mol. Sci. 2 5 (17)
  131. Gerken L R H Nature Commun. 13 3248 (2022)
  132. Шматов М Письма в ЭЧАЯ 14 (3) 330 (2017)
  133. Fr<$>ddot {rm o}<$>hlich E Int. J. Nanomedicine 7 5577 (2012)
  134. Sun H Front. Bioeng. Biotechnol. 7 00414 (2019)
  135. Adabi M Artif Cells Nanomed Biotechnol. 45 (4) 833 (2016)
  136. Bhattacharjee S Part. Fibre Toxicology 7 25 (2010)
  137. SchaeublN M Nanoscale 3 410 (2011)
  138. May S Nanoscale 10 (33) 15723 (2018)
  139. Азаркин М Ю, Киракосян М Р Письма в ЖЭТФ 122 538 (2025); AzarkM Y, Kirakosyan M R JETP Lett. 122 562 (2025)
  140. Sun J Environment. Sci. Technol. 48 (20) 11962 (2014)
  141. Petkovi<$>acute {rm c}<$> J J. Hazardous Mater. 196 145 (2011)
  142. Henr<>тquez C P, Castrill<$>acute {rm o}<$>n S V J. Med. Phys. 36 (3) 126 (2011)
  143. Niemierko A Med. Phys. 24 (1) 103 (1997)
  144. Battestini M Front. Oncology 12 826414 (2022)
  145. Bodensteiner D Med. Dosimetry 43 168 (2018)
  146. Friedrich T, Durante M, Scholz M The Health Risks Extraterrestrial Environments 1 1 (2013)
  147. Park H J Radiat. Res. 177 (3) 311 (2012)
  148. Kuznetsov M B, Kolobov A V Russ. J. Numer. Analysis Math. Model. 32 (5) 293 (2017)
  149. Stone H B, Milas L JNCI J. Natl. Cancer Inst. 60 (04) 887 (1978)
  150. Pilones K A, Vanpouille-Box C, Demaria S Seminars Radiat. Oncology 25 (1) 28 (2015)
  151. Siva S Cancer Lett. 356 (1) 82 (2015)
  152. Fowler J F Br. J. Radiol. 62 (08) 679 (1989)
  153. Barendsen G W Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 8 1981 (1982)
  154. Brenner D J Seminars Radiat. Oncology 18 (4) 234 (2008)
  155. Scholz M, Kraft G Adv. Space Res. 18 (1) 5 (1996)
  156. Scholz M Radiat. Environment. Biophys. 36 59 (1997)
  157. Els<$>ddot {rm a}<$>sser T, Scholz M Radiat. Res. 167 (3) 319 (2007)
  158. Els<$>ddot {rm a}<$>sser T, Kr<$>ddot {rm a}<$>mer M, Scholz M Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 71 866 (2008)
  159. Els<$>ddot {rm a}<$>sser T Int. J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 78 1177 (2010)
  160. Friedrich T Int. J. Radiat. Biol. 88 (1--2) 103 (2012)
  161. Friedrich T J. Radiat. Res. 54 (05) 494 (2013)
  162. Kr<$>ddot {rm a}<$>mer M, Scholz M Phys. Medicine Biol. 45 3319 (2000)
  163. Scholz M, Matsufuji N, Kanai T Radiat. Protection Dosimetry 122 (12) 478 (2006)
  164. Schlampp I Int. J. Radiat., Oncology, Biol., Phys. 80 (3) 815 (2011)
  165. Sheng Y Z. Med. Phys. 35 (2) 218 (2025)
  166. Sheng Y
  167. Frese M C Int.l J. Radiat. Oncology, Biol., Phys. 83 (1) 442 (2012)
  168. Wang C C Int. J. Radiat. Biol. 88 (1--2) 158 (2012)
  169. Prise K M Int. J. Radiat. Biol.y 74 (2) 173 (1998)
  170. Anderson J A Radiat. Res. 174 (2) 195 (2010)
  171. Inaniwa T, Kanematsu N Phys. Medicine Biol. 63 095011 (2018)
  172. Inaniwa T Phys. Medicine Biol. 65 045005 (2020)
  173. Sato T EJNMMI Phys. 12 28 (2025)
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение