Анализ влияния толщины тканей человеческого черепа на диапазон пиков Брэгга при протонной терапии с помощью программ TRIM и GEANT4

Лечение рака с помощью протонной терапии, начатое в 1946 году, продолжает развиваться по всему миру, и, например, в 2020 г. этот метод применяли у 200 тыс. пациентов. Энерговыделение протонов в человеческой ткани и тканевом эквиваленте (воде) контролируется кривыми Брэгга. Преимущество протонных лучей заключается в том, что они отдают максимальную энергию обрабатываемой ткани, проникая вглубь, и при этом наносят минимальный ущерб здоровым тканям. В данном исследовании представлены позиции пиков Брэгга в диапазоне энергий 60 – 130 МэВ для воды и мозга, полученные с помощью уравнения Бете – Блоха и программ моделирования GEANT4 и TRIM (основаны на методе Монте-Карло). Сравнение результатов, полученных через GEANT4 и TRIM, показало разницу в среднем 7,4 % для водного фантома и 7,6 % для мозгового. Положения пиков Брэгга были рассчитаны для фантомов воды и мозга при значениях толщины тканей 0,6, 0,8 и 1,0 см, что соответствует средней толщине коркового слоя черепной кости. Значения отклонений между двумя системами моделирования, составили в среднем 8,1 и 7,8 % для двух фантомов (три значения толщины тканей). Полученные в работе расчетные значения были сопоставлены с данными опубликованных клинических исследований.