Пространственное распределение эффективности воздействия пучка электронов при его распространении в суспензии эритроцитов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

На правах рукописи

Близнюк Ульяна Александровна

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПУЧКА ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИИ В СУСПЕНЗИИ ЭРИТРОЦИТОВ

01 04 16 — физика атомного ядра и элементарных частиц

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

□031587-51

Москва-2007

003158751

Работа выполнена на кафедре физики ускорителей высоких энергий физического факультета Московского Государственного Университета им МВ Ломоносова

Научные руководители:

доктор физико-математических наук,

доктор физико-математических наук, доцент

Черняев Александр Петрович Козлова Елена Карловна

Официальные оппоненты:

н

доктор физико-математических наук, Гришин Владислав Константинович профессор

НИИЯФим ДВ Скобельцина, МГУ

доктор физико-математических наук, Климанов Владимир Александрович профессор

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Ведущая организация:

Объединенный Институт Ядерных Исследований, г. Дубна

«о

Защита состоится 1 ноября 2007 года в /Г на заседании Диссертационного совета Д 501 001 65 на Биологическом факультете Московского государственного университета им. МВ Ломоносова по адресу 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет, аудитория

А М/с

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им М В Ломоносова

Автореферат разослан « 28» сентября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Т В Веселова

1. Общая характеристика работы

11 Актуальность темы

Анализ и исследование явлений, возникающих в результате воздействия радиации на биологические объекты, представляет собой одно из актуальных направлений прикладной ядерной физики и радиобиологии Для оценки степени поражения живого объекта важен учет характера, способа его облучения, те распределения поглощенной энергии во времени и пространстве Учет всех параметров облучения особенно необходим при проведении лучевой терапии, где необходимо минимизировать воздействие на здоровые окружающие ткани при максимальном поражении опухолевых клеток При этом принято считать, что эффективность воздействия ионизирующего излучения на ткани в основном определяется величиной поглощенной дозы Величина поглощенной дозы учитывает среднюю энергию, абсорбированную облучаемым объектом, и не учитывает способность производить различные радиационные эффекты в зависимости от физических характеристик излучения

В современной литературе широко обсуждается вопрос о воздействии ионизирующего излучения на ДНК Есть данные, свидетельствующие о зависимости биологического эффекта на уровне ДНК от линейной передачи энергии (ЛПЭ) частиц При облучении клеток различными частицами с разными ЛПЭ в одной дозе частота возникновения мутаций и хромосомных аббераций неодинакова Для всех типов клеток выявлен нелинейный характер зависимости биологического эффекта от дозы облучения

Считается, что при облучении клетки критической мишенью радиационного воздействия, наряду с ДНК, является мембрана Ряд работ посвящен исследованию физических аспектов формирования радиационного повреждения биологических мембран при действии различных видов излучения Известно, что для эффектов воздействия на биологические мембраны характерно появление скрытых повреждений

Проблема нелинейной зависимости радиационного эффекта от ЛПЭ частиц тесно связана с задачами дозиметрии В современной радиобиологии развиваются дозиметрические методы в фантомных измерениях, учитывающие изменения чувствительности используемой аппаратуры в зависимости от меняющейся энергии пучка и ЛПЭ

Широко применяются математические методы и компьютерные программы для исследования глубинных распределений физических характеристик ионизирующих излучений при их прохождении в веществе, такие как БОЯ, вАетитд

Актуальной остается разработка адекватных модельных систем для определения интенсивности воздействия ионизирующего излучения Проводятся исследования клеточных популяций растений как тестовой системы для оценки радиационной экологической обстановки того или иного региона Индуцированные ионизирующим излучением структурные изменения клеточных мембран предлагается рассматривать как основу для создания биоиндикаторов оценки интенсивности воздействия ионизирующего излучения Данная работа посвящена экспериментальному исследованию пространственного распределения эффективности воздействия на мембраны эритроцитов пучка электронов различных энергий при его распространении в суспензии эритроцитов

12 Цель работы

Экспериментально исследовать распределение константы скорости гемолиза эритроцитов при облучении суспензии эритроцитов пучком электронов различных энергий, получить аналитическое и экспериментальное распределения поглощенной дозы для различных энергий пучка электронов, провести анализ спектральных характеристик пучка электронов при его прохождении в среде, исследовать взаимосвязь между изменением спектральных характеристик пучка электронов и характерным видом распределения биологического эффекта

1.3 Научная новизна работы

1 Экспериментально с помощью метода калиброванной электропорации исследовано распределение константы скорости гемолиза эритроцитов в зависимости от расстояния, пройденного ускоренными электронами в суспензии

2 Пространственное распределение константы скорости гемолиза имело два локальных максимума область основного максимума в начале пробега электронов и область дополнительного максимума в конце пробега

3 Экспериментально исследованы величина и взаимное расположение основного и дополнительного максимумов в зависимости от энергии электронов, тока пучка, времени облучения

4 Проведен анализ изменения спектральных характеристик пучка электронов при его распространении в среде

1.4 Достоверность научных результатов и выводов обеспечена использованием хорошо апробированных методик, строгим соблюдением условий экспериментов, высокой степенью воспроизводимости опытных данных Результаты исследований, полученные с использованием общеизвестной библиотеки EGSnrc, находятся в хорошем согласии с проведенными экспериментальными исследованиями и также с имеющимися данными модельных расчетов и экспериментальных измерений других авторов

1.5 Практическая и научная ценность работы

Результаты, полученные в данной работе, могут быть использованы в медицине для прогнозирования глубинного распределения биологического эффекта при проведении лучевой терапии с использованием пучков электронов Приведенный метод анализа изменения спектральных характеристик пучка электронов при прохождении в среде может быть применим для аналитического исследования распределения биологического эффекта при воздействии пучка электронов

1.6 Основные положения. выносимые на защиту

• Пространственное распределение эффективности воздействия пучка электронов на мембраны эритроцитов в суспензии характеризуется двумя зонами зоной основного максимума (в начале пробега электронов) и зоной дополнительного максимума (в конце пробега электронов) ■ Параметры распределения эффективности воздействия (величины и взаимное расположение основного и дополнительного максимумов) определяются спектральными характеристиками пучка при его распространении в суспензии эритроцитов

1.7 Апробация диссертации

Результаты, изложенные в диссертации, докладывались автором на международных и российских конференциях, в том числе, на конференции «Ломоносовские чтения» 2005, 2006 года (МГУ им MB Ломоносова), на III международном симпозиуме «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии» (Дубна, 2007), на международной конференции европейского общества исследователей красных клеток крови EARCR (Oxford, 2007)

1.8 Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе в реферируемых журналах «Вестник МГУ Физика и астрономия» (2), «Биомедицинские технологии и радиоэлектроника» (1), «Технология живых систем» (1), «Медицинская физика» (4), «Патологическая физиология и экспериментальная терапия» (1)

1.9 Личный вклад автора

В основу диссертации легли результаты исследований, выполненные в Московской медицинской академии им И М Сеченова, в НИИЯФ МГУ им Д В Скобельцина Экспериментальные исследования проведены на разрезном микротроне Отдела электромагнитных процессов и взаимодействий с атомными ядрами НИИЯФ МГУ, на кафедре физики ускорителей высоких энергий физического факультета МГУ и на кафедре медицинской и биологической физики ММА им И М Сеченова при непосредственном участии автора Анализ и обобщение результатов также осуществлялись автором

1.10 Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав текста, заключения, списка литературы Полный объем диссертации составляет 110 страниц, включая 50 рисунков и 6 таблиц, библиография включает 55 наименований

2. Содержание работы

Во введении кратко описано современное состояние рассматриваемых проблем, мотивируется актуальность и цели исследования, а также описывается структура диссертационной работы

В первой главе дан обзор методов лучевой терапии на пучках электронов Обсуждаются особенности распределения дозы при облучении пучком электронов

Проводится анализ роли биологической мембраны как объекта воздействия ионизирующего излучения (Веп(1епйег, 2003, Кудряшов, 2004) Известны факты структурных изменений биологических мембран эритроцитов при действии ионизирующего излучения В настоящее время широко исследуются особенности кинетики гемолиза эритроцитов, подвергающихся воздействию ионизирующего излучения Известно, что для эффектов воздействия на биологические мембраны характерно появление скрытых

латентных повреждений Появились методы по выявлению скрытых мембранных повреждений (Козлова, 2004)

Проводится сравнение математических методов и компьютерных программ, применяемых для исследования глубинных распределений ионизирующих излучений (EGS, GANT, Monte Carlo codes)

Вторая глава посвящена методике исследований Эксперименты по оценке эффективности воздействия пучка электронов на мембраны эритроцитов проводились на Разрезном микротроне импульсного действия в НИИЯФ им Д В Скобельцына с максимальной энергией пучка 70 МэВ

Энергия генерируемого пучка электронов в экспериментах составляла 20, 30 и 40 МэВ, величина пикового тока пучка - 2 мА, среднего тока - 0,08 мкА, длительность импульса - 4 мкс, частота следования импульсов - 10 Гц Сечение пучка на выходе ускорителя имело форму эллипса с осями а ~ 2 мм, Ъ ~ 6 мм

Объектом исследований служили эритроциты капиллярной крови человека В опытах использовали суспензию эритроцитов в 0,9% растворе NaCl с оптической плотностью 1,0 при Х- 750 нм Эксперименты с препаратами эритроцитов проводили при 20°С Информацию о количестве эритроцитов в суспензии в данный момент времени получали путем измерения оптической плотности суспензии с помощью фотоэлектроколориметра

Суспензию эритроцитов облучали в специально разработанном цилиндре, который состоял из элементарных ячеек - полностью заполненных суспензией объемом 5 мл и герметично закрытых полипропиленовой пленкой полипропиленовых цилиндров длиной 3 см и диаметром 1,6 см Ячейки с суспензией укладывали вплотную торцами в направляющую кювету, фиксированную таким образом, чтобы ось пучка электронов проходила через центры оснований всех цилиндров (рис Г)

измерительный цилиндр

1,6 см

электроны

3 см ячейка

Рис 1 Цилиндр для облучения суспензии эритроцитов

Вплотную перед первой ячейкой помещали рассеивающее стекло толщиной 3 мм, что позволило увеличить сечение пучка соответственно до а ~ 7 мм и Ь ~ 12 мм После прохождения рассеивающего стекла энергия электронов уменьшилась с 40 МэВ примерно до 37 МэВ, с 30 МэВ до 27,3 МэВ, с 20 МэВ до 18 МэВ

Мощность поглощенной дозы определяли при помощи ферросульфатного дозиметра Фрике Полипропиленовые контейнеры, заполненные 1 мМ раствором соли Мора в 0,1 М НгЗО.^ в течение 2 минут облучали по той же схеме, что и в экспериментах с эритроцитами Затем спекгрофотометрически определяли количество образовавшихся ионов Ре+3 и рассчитывали усредненную по каждому контейнеру величину мощности поглощенной дозы, которую выражали в Гр/мин

Пучок электронов, действуя на мембраны эритроцитов, вызывал неявные, скрытые повреждения мембран Для выявления скрытых повреждений применяли метод калиброванной элекгропорации мембран эритроцитов с помощью импульсного электрического поля В качестве источника импульсного электрического поля использовали клинический дефибриллятор «Ьг[ерак» 7 (США) Разность потенциалов от дефибриллятора подавали на титановые электроды, которые помещали в кварцевую кювету В кювету наливали 2,4 мл суспензии из каждой облученной ячейки в отдельности и создавали однородную напряженность электрического поля 1100 В/см, расстояние между электродами 1,5 см Скорость гемолиза эритроцитов после элекгропорации оценивали по изменению оптической плотности суспензии Н Ослабление света в результате рассеяния описывается законом Бугера-Ламберта-Бера Для разбавленной суспензии оптическая плотность Я пропорциональна концентрации эритроцитов Н=Кп1, п- концентрация эритроцитов, I- толщина слоя суспензии, К - коэффициент пропорциональности Зависимость Н({) (кинетическая кривая гемолиза) аппроксимировали экспоненциальной функцией Н = Н0 + Нх*е~р>, где р - константа скорости гемолиза Но, Н1, /3 - параметры кинетической кривой Эффективность воздействия ускоренных электронов на мембраны эритроцитов оценивали по величине константы скорости гемолиза эритроцитов /5 В опытах вычисляли усредненную по объему ячейки относительную константу скорости гемолиза эритроцитов Д

^ ое'+ИЭП

Ъ _ Р±_

оИЭП , (1)

Рк

пе'+ИЭП ойЗЯ -

где р, и рк - константы скорости гемолиза эритроцитов в облученной

г-ячеике и контрольной необлученной /с-ячейке Таким образом, получали пространственное распределение количественной оценки эффективности воздействия пучка электронов на мембраны эритроцитов - /?, в зависимости от расстояния, пройденного пучком электронов в суспензии

На рис 2 представлены кинетические кривые гемолиза эритроцитов после воздействия пучком электронов с энергией 37 МэВ (кривая 1), время облучения составляло 15 минут, после воздействия калиброванным импульсным электрическим полем (кривая 3) (элекгропорацию проводили через 30 минут после облучения), их комбинированною воздействия (кривая 4), а также кинетическая кривая для контрольной необлученной суспензии (кривая 2) в течение 50 минут после проведения электропорации После аппроксимации кривых 1-4 на рис 2 получали константы скорости гемолиза ре-+изп ==(о,052±0,005) мин"1 (кривая 4) и ¡3"эп = (0,029±0,003) мин(кривая

3) Из рис 2 следует, что в течение 50 минут и более различий между кинетикой гемолиза облученной (кривая 1) и необлученной (кривая 2) суспензий не

наблюдалось ( /3е =0), т е р" *ИЗП > Р"зп + /?е Таким образом, можно оценить эффективность воздействия пучка электронов на мембраны эритроцитов

пе~ +ИЭП

Р =

Рк

время после воздействия

Рис 2 Кинетические кривые гемолиза Н(0

Для аналитического расчета характеристик пучка электронов в веществе, а именно энергетического спектра пучка электронов и распределения поглощенной дозы для различных энергий пучка использовали компьютерную программу EGS (Electron Gamma Solution)

На рис 3 представлен график зависимости поглощенной дозы D, нормированной на начальный флюенс пучка электронов Fo, в зависимости от расстояния, пройденного пучком в воде По расчетным данным оценили количество ячеек, необходимых для полного поглощения пучка электронов для энергии 37 МэВ - 11 ячеек в цилиндре, для энергии 27,3 МэВ -8 ячеек, для 18 МэВ - 7 ячеек

расстояние

Рис 3 Зависимость 0/Ро(х) для электронов с энергией 37 МэВ

В третьей главе представлены результаты и обсуждение экспериментального исследования распределения константы скорости гемолиза эритроцитов после облучения суспензии пучком электронов с энергиями 18 МэВ, 27,3 МэВ и 37 МэВ

На рис 4 а,б,в приведены графики зависимости усредненной по объему ячейки относительной константы скорости гемолиза Д от расстояния х (координаты середины каждой ячейки, 0 - начало слоя суспензии), пройденного пучком электронов в суспензии для энергий электронов 18 МэВ, 27,3 МэВ и 37 МэВ, время облучения 15 минут, время между облучением и проведением электропорации 30 минут, пунктирная линия - статистический разброс для контрольной суспензии

Как показано на рис 4, с увеличением энергии электронов возрастал пробег электронов в суспензии Величина основного максимума распределения относительной константы скорости гемолиза, находящегося в первой ячейке на расстоянии от 0 до 3 см, тем больше, чем меньше энергия электронов

Все три распределения на рис 4 а,б,в имели два локальных максимума в начале пробега электронов и в конце пробега Для 18 МэВ возрастание Д в конце пробега наблюдалось в 5,6 ячейках на расстоянии от 12 до 18 см, для 27,3 МэВ - в 6 - 8 ячейках на расстоянии от 15 до 24 см, для 37 МэВ - в 7 - 11 ячейках на расстоянии от 18 до 33 см

а)

со м

I 6-,

О Ф

5-

4-

х то

5 з^

X

о

К га х л

О) I-5 о О X ь О

2-

Х- -1---Т---Т

"т 10

X, см

15

г 20

—I—

25

—I—

30

35

Расстояние

б) 3 Ц О 2 О 6,0-, 5,5-

* >- 5,0-

о а. о * о 4,54,0-

га >- X (в ь и X о ¡е 3,5-

3,02,5-

К «3 X 2,0-

с ф 1,5-

X о о X 1,00

о

X, см

15 20 Расстояние

25

30 35

в)

я

с; о

1 5,5-|

5,04,54,03,53,02,52,01,51,0

и о а. о

ж О (в

X

(В

ь о

X §

к (в X

л с ш н 5 и О X

н О

X, см

-г-—1—-^--н-г

О 5 10 15 20 Расстояние

25

30

35

Рис 4 Зависимости Д (х) для энергии электронов 18 МэВ (а), 27,3 МэВ (б), 37 МэВ (в)

Из данных рис 4 следует, чго по изменению относительной константы скорости гемолиза с расстоянием, пройденным электронами в суспензии, можно судить о распределении эффективности воздействия пучка электронов на мембраны эритроцитов

X, см

Расстояние

6)

100-,

80-

о ч

60-

3 о

Е о с

40-

20-

X, см

10

15

Расстояние

20

Рис 5 Распределение поглощенной дозы для электронов с энергией 18 МэВ (а) и на расстоянии от 8 см до 21 см (б)

На рис 5а,б представлено экспериментально полученное распределение усредненной по объему ячейки поглощенной дозы для энергии электронов 18

МэВ, время облучения 15 минут в зависимости от расстояния, пройденного пучком электронов (рис 5а), а также на расстоянии от 8 см до 21 см (рис 56), где наблюдалась зона дополнительного максимума при энергии электронов 18 МэВ Из рис 4а и 5а следует, что при прохождении электронами с энергией 18 МэВ первых 12 см суспензии, относительная константа скорости гемолиза уменьшалась в соответствии с уменьшением поглощенной дозы (зона основного максимума), при дальнейшем движении электронов в суспензии на расстоянии от 12 см до 18 см относительная константа скорости гемолиза локально возрастала при монотонном уменьшении поглощенной дозы на этом участке пробега примерно от 50 Гр до 10 Гр (рис 56) Для энергии электронов 37 МэВ зона дополнительного максимума соответствовала изменению поглощенной дозы примерно от 40 до 8 Гр

На рис 6 а, б, в представлены зависимости Д (х) для энергий электронов 18 МэВ (рис 6а), 27,3 МэВ (рис 66), 37 МэВ (рис 6в) на расстоянии от 9 см до 33 см, где наблюдался дополнительный максимум распределения константы скорости гемолиза При энергии электронов £=18 МэВ расстояние, на котором относительная константа скорости гемолиза в зоне дополнительного максимума достигала максимального значения Д^=(1,34±0,14) мин'1 - Х1й8°"=(14,6±1,5) см, при £=27,3 МэВ Д^=(1,26±0,12) мин-'; =(17,6±1,5) см, при £=37 МэВ Й»=О,28±0,15) мин'1, =(22,6±1,5) см Таким образом, при увеличении энергии электронов зона дополнительного максимума сдвигалась в сторону увеличения расстояния

На рис 7 представлен график зависимости расстояния между основным и дополнительным максимумами распределения относительной константы скорости гемолиза &, нормированного на значение & при энергии электронов

37 МэВ, -, от энергии электронов Из рис 7 следует, что с увеличением

&37

энергии электронов расстояние между двумя максимумами увеличивалось при £=18 МэВ <&!8= (13,1 ±1.5) см, при £=27,3 МэВ &273=(16,1±1,5) см, при £=37 МэВ &3,=(21,1 ±1,5) см

На рис 8 представлен график зависимости ширины дополнительного максимума йс°5 по уровню 0,5, нормированной на значение величины 5 при

&0 5

энергии электронов 37 МэВ, ггот, от энергии электронов

Ширина дополнительного максимума распределения относительной константы скорости гемолиза увеличивалась с увеличением энергии электронов при £=18 МэВ &,085=(9,68±1,5) см, при £=27,3 МэВ &°753 =<10,86±1,5) см> при £=37 МэВ йсз75=(16,36±1,5) см

6х/8х37, отн ед 1,1

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

Е, МэВ

15 20 25 30 35

Энергия электронов

40

Рис 7 Зависимость

дх дх„

(Е)

бх/бх отн ед

1,15-, 1,101,051,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55

15 20 25 30

Энергия электронов

35

Е, МэВ

40

Рис 8 Зависимость —г-г (Е) &,0,5

При уменьшении тока пучка в 1,5 раза при одной и той же энергии электронов и времени облучения расстояние между основным и дополнительным максимумами не менялось, при этом относительные константы скорости гемолиза в зоне основного максимума уменьшались примерно в 1,5 раза

Взаимное расположение основного и дополнительного максимумов не зависело от времени облучения При уменьшении времени облучения в 2 раза при одной и той же энергии электронов и токе пучка относительные константы скорости гемолиза в зоне основного максимума уменьшались в 2 раза

В течение 6 часов после облучения кинетика гемолиза облученных суспензий и контрольной суспензии не различались (рис 2) При облучении суспензии пучком электронов с энергией 37 МэВ лишь через 6 часов после облучения количество эритроцитов на расстоянии 1,5 см и 4,5 см, т е в 1 и 2 ячейках начало уменьшаться Пусть (р! - скорость уменьшения числа эритроцитов в облученной суспензии г-ой ячейки, не подвергавшейся электропорации, равная изменению оптической плотности раствора АН за промежуток времени Ли <рк - скорость уменьшения числа эритроцитов

контрольной суспензии Тогда <р, = - относительная средняя

скорость уменьшения численности эритроцитов в г-ой ячейке

На рис 9 представлена зависимость относительной средней скорости уменьшения численности эритроцитов от расстояния, пройденного пучком электронов с энергией 37 МэВ в суспензии (х) на 8 сутки после облучения Время облучения 15 минут

Из рис 9 следует, что на расстоянии от 15 см до 27 см (зона дополнительного максимума (рис 4в)) относительная средняя скорость уменьшения численности эритроцитов увеличилась

Таким образом, на расстоянии от 15 см до 27 см в мембранах эритроцитов возникли скрытые повреждения, явно проявившиеся только на 8 сутки после облучения Аналогичные результаты были получены для энергии электронов 18 и 27,3 МэВ

В четвертой главе представлено аналитическое исследование изменений спектральных характеристик пучка электронов при его распространении в веществе с помощью программного кода Е05 и оценка пространственного

распределения эффективности воздействия пучка электронов в зависимости от характеристик пучка

I X, см

,1,1, Л ГП 1,1 . 1,1 1.Т , т. ,

5 10 15 20 25 30 35 Расстояние

Рис 9 Зависимость <р,(х) на 8 сутки после облучения суспензии пучком электронов с энергией 37 МэВ

На рис 10 представлены распределения поглощенной дозы Д нормированной на Ро, создаваемой электронами с энергиями 18, 27,3, 37 МэВ в воде По данным рис 10 оценим расстояние Хтеор для энергий 18, 21,Ъ, 37 МэВ, на котором значение дозы, нормированное на начальный флюенс пучка, достигает величины 2,5*10"" Гр*см2, те доза уменьшается более чем в 10 раз По данным рис 4 оценим ширину основного максимума Xю' распределения Д (х) - расстояние, на котором распределение достигает первого минимума в середине пробега электронов Для Е= 37 МэВ X™ =(16,5±1,5) см, для £=27,3 МэВ Х27з=(12,5±1,5)см,для£=18МэВ =(Ю,5±1,5) см

На рис И представлена зависимость расстояния Хтеор для энергий 18, 27,3, 37 МэВ, на котором значение дозы, нормированное на флюенс пучка достигает величины 2,5*10"пГр*см2 и зависимость ширины основного максимума Х°" от энергии электронов Е

ш о

5

=Г О

О.

л

о о а.

0

к «

° о.

к о

5 го

1 I-

2 ° о. а> О Г

« с

х о

л *

с «

ь х

5 Л)

О а

0 ^

1 £ I- X

О |

4,0-

3,5-

3,0

2,5

2,0-

1,5-

1,0

Из рис 11 следует, что с увеличением энергии электронов ширина основного максимума распределения относительной константы скорости гемолиза увеличивается в соответствии с распределением теоретически рассчитанной дозы (рис 10)

расстояние

Рис 10 Зависимости О/р0(х) для энергий электронов 18, 27,3,37 МэВ в воде

Х"™, см

2018 1614 1210

Х™°р,см

и Х"сн О хт*°р

Е, МэВ

15 20 25 30 35

Энергия электронов

40

Рис 11 Теоретически рассчитанная зависимость Х™°р (Е) и экспериментальная зависимость Хосн (Е)

На рис 12 представлена зависимость относительной константы скорости гемолиза Д при облучении суспензии пучком электронов с энергией 18 МэВ в течение 15 минут от экспериментально измеренной поглощенной дозы Ожп в соответствующей ячейке Слои суспензии, получившие дозы порядка 100-4500 Гр (зона основного максимума), проявили заметное увеличение скорости гемолиза Слои суспензии, получившие дозы порядка 10-50 Гр (зона дополнительного максимума) стабильно проявили небольшое увеличение скорости гемолиза на 20-35% по сравнению с контрольной суспензией после элекгропорации, однако зависимость степени повреждения мембран эритроцитов в этой зоне носила немонотонный характер и не была пропорциональна дозе облучения

Таким образом, выявлен нелинейный характер зависимости интенсивности биологического эффекта от дозы облучения, при этом происходило уменьшение дозы с расстоянием

(0

м

§ 6. о г

2 ? 5

о о о. о

* 4 о 4

а

I-

х

(б

I- Ч о °

X

0

>£

1 24

л

п; ®

I 0 1000 2000 3000 4000 5000

О Поглощенная доза

Ф

о, Гр

Рис 12 Зависимость Д (Ожп) для электронов с энергией 18 МэВ, время облучения 15 минут

Аналогичные результаты получены при облучении в течение 15 минут суспензии эритроцитов пучком электронов с энергией 37 МэВ

На рис 13 представлены спектры пучка электронов без учета вторичных частиц на расстоянии 1,5 см, 7,5 см, 16,5 см, 22,5 см вдоль распространения

пучка, т е величины Р(е)с1Е = ; где £ - флюенс пучка, N - количество

электронов, проходящих через поперечное сечение площадью перпендикулярное первичному направлению распространения пучка нормированной на для энергии электронов 37 МэВ На основании данных рис 13 следует, что средняя по спектру энергия электронов £ уменьшается с расстоянием при х= 1,5 см Е - 36,6 МэВ, при х=7,5 см Ё =21 МэВ, при х=16,5 см Е =1 МэВ, при х= 22,5 см Е = 0,3 МэВ и т д При увеличении номера ячейки площадь под кривыми на рис 13 уменьшается, т е уменьшается количество частиц в пучке, происходит их поглощение и рассеяние

Е, МэВ

Рис 13 Спектр пучка электронов с начальной энергией 37 МэВ на расстоянии 1,5 см (кривая 1), 7,5 см (кривая 2), 16,5 см (кривая 3), 22,5 см (кривая 4)

Константа скорости гемолиза эритроцитов определяется количеством центров повреждения в мембранах эритроцитов, зависящих от количества и плотности

ионизаций, приходящихся на мембрану эригроцша Биологический эффект зависит от дозы облучения £>, а также от характерного расстояния между

центрами ионизации Ътн Д = / О,-^— Характерное расстояние между

I Ьт)

центрами ионизации обратно пропорционально ионизационным потерям Ионизационные потери увеличиваются с уменьшением энергии

электронов при уменьшении энергии от 0,2 МэВ до 0,01 МэВ ионизационные потери увеличиваются от 0,3 кэВ/мкм до 2,4 кэв/мкм На основе теоретического исследования спектральных характеристик пучка электронов (рис 13) проведены оценки количества электронов с энергиями, лежащими в данном диапазоне Аналитически показано, что на некотором расстоянии х'д"°р наблюдается максимум количества электронов с малыми энергиями, соответственно с высокими ионизационными потерями и сильным рассеянием Например, для начальной энегии 37 МэВ см При этом ^"больше ширины

основного максимума Медленные электроны могут обладать

особенностями воздействия на биологические наноструктуры, вызывая в них локально возмущения электрического состояния Механизм взаимодействия медленных электронов с мембранами может быть принят во внимание при объяснении возникновения дополнительного макксимума в конце пробега электронов

Анализ спектра пучка электронов может быть положен в основу оценки пространственного распределения эффективности воздействия пучка на биологические объекты

3. Выводы

1 Экспериментально исследовано пространственное распределение константы скорости гемолиза в результате воздействия пучка электронов на суспензию эритроцитов Установлено, что наряду с основным максимумом распределения константы скорости гемолиза в начале пробега электронов, обнаружен дополнительный максимум в конце пробега С возрастанием энергии электронов ширина основного максимума Х"т возрастает для £=18 МэВ Х°™ =(10,5±1,5) см, для £=27,3 МэВ Х273=(12,5±1,5) см, для Е=37 МэВ Х°с7" =(16,5±1,5) см

2 С возрастанием начальной энергии электронов изменяются параметры распределения константы скорости гемолиза

а расстояние между основным и дополнительным максимумами & увеличивается при £=18 МэВ &,„= (13,1±1,5) см, при £=27,3 МэВ &2„=(16,Н1,5) см, при £=37 МэВ &37=(21,1±1,5) см, Ь ширина дополнительного максимума увеличивается при £=18 МэВ &1°85=(9,68±1,5) см, при £=27,3 МэВ =(10,86+1,5) см, при £=37 МэВ &3У =(16,36±1,5) см

3 Зависимость относительной константы скорости гемолиза от экспериментально измеренной поглощенной дозы в диапазоне от 8 до 4500 Гр носит нелинейный характер

4 Анализ спектральных характеристик пучка электронов при его распространении в веществе позволяет оценить эффективность его воздействия на мембраны эритроцитов в различных участках пробега

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Козлова ЕК, Черняев АП, Шведунов ВИ, Черныш АМ, Близнюк У А, Шаракшанэ А С Особенности комбинированного действия пучка ускоренных электронов и импульсного электрического поля на биологические клетки// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2004 №5-6 С 65 - 74

2 Козлова ЕК, Черняев А П, Черныш А М, Близнюк УА , Алексеева ПЮ Модель кинетики гемолиза эритроцитов при действии пучка электронов и импульсного электрического поля // Вестник Московского университета Серия

3 Физика Астрономия 2004 №2 С 19-22

3 Козлова ЕК, Черняев АП, Близнюк УА, Черныш АМ Нарушение тканевого обмена при повреждении ультраструктуры капилляра //Вестник Московского университета 2004 №3 С 11-14

4 Черняев А П, Козлова Е К , Близнюк У А Нарушение диффузионно-фильтрационного синергизма в системе «кровь-ткань» при воздействии ионизирующего излучения // Медицинская физика. № 11 2001,С 83-86

5 Козлова ЕК, Близнюк У А, Черняев АП, Черныш АМ Влияние пучка ускоренных электронов на кинетику гемолиза эритроцитов //Медицинская физика, №2, 2002, С 47-53

6 Козлова ЕК, Черняев АП, Черныш АМ, Шведунов ВИ, Близнюк У А, Шаркшанэ А С, Ермаков А Н "Действие пучка ускоренных электронов на динамику элекгропорации биологических мембран" //Медицинская физика 2003 №1(17) С 50-56

7 Е К Козлова, У А Близнюк, В В Мороз, МСБогушевич, Черныш AM Пространственно-временные нарушения процессов обмена в системе кровь-ткань при терминальных состояниях организма //Патологическая физиология и экспериментальная терапия 2004 №1 С 20-22

8 А11 Черняев, AM Черныш, ПЮ Алексеева, АП Козлов, У А Близнюк, Е К Козлова Диагностика скрытых повреждений мембран эритроцитов в результате воздействия физико-химических факторов //Технологии живых систем. Том 4 №1 2007 С 28-37

9 UA Bliznyuk, Р Yu Alexeeva, А Р Chemyaev and А Р Kozlov The combined action of charged particles and pulse electric field on erythrocytes// 16th meeting of the European Association for Red Cell Research, Oxford, 16-19 March, 2007

10 EK Козлова, АП Черняев, У А Близнюк, ПЮ Алексеева, АП Козлов Пространственное распределение биологического эффекта по мере прохождения пучка ускоренных электронов в суспензии Аннотации докладов 3 Международного Симпозиума под эгидой ЮНЕСКО, посвященного 100-летию академика И Н Сисакяна «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии, 2007 Дубна С 118-119

11 Близнюк УА, Козлова ЕК, Деев ЛИ, Платонов А Г, Черняев АП, Черныш AM, Алексеева ПЮ, Козлов АП Исследование глубинного распределения радиационного эффекта при прохождении пучка ускоренных электронов в суспензии эритроцитов с помощью метода электропорации // Медицинская физика 2007 №2 (34) С 67-70

Подписано к печати /703 О? Тираж ЮО Заказ 1ЪО

Отпечатано в отделе оперативной печати физического факультета МГУ

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Терапия с использованием пучков электронов.

1.2 Распределение дозового поля пучка электронов.

Методы оценки доз.

1.3 Воздействие ионизирующего излучения на биологические объекты.

Глава 2. Методика исследований.

2.1 Схема эксперимента по оценки эффективности воздействия пучка электронов в пространстве.

2.1.1. Разрезной микротрон. Блок-схема, его параметры. Характеристики пучка электронов.

2.1.2. Цилиндр для облучения суспензии пучком электронов.

2.2. Экспериментальные методы измерения дозы.

Ферросульфатный дозиметр Фрике.

2.3 Метод калиброванной электропорации для оценки скрытых повреждений мембран эритроцитов.

2.4 Программа EGS для расчета характеристик пучка в веществе.

Глава 3. Пространственное распределение биологического эффекта для различных энергий электронов.

3.1 Результаты экспериментов для энергий электронов 18МэВ,

27,3 МэВ, 37 МэВ.

3.2 Зона основного максимума распределения константы скорости гемолиза.

3.3 Экспериментальное измерение поглощенной дозы.

3.4 Область дополнительного максимума.

3.5 Распределение кинетики гемолиза при экспресс-диагностике и при длительном наблюдении.

3.6 Измерение мощности экспозиционной дозы после облучения суспензии.

Глава 4. Аналитическое исследование изменений характеристик пучка электронов при его распространении в веществе.

4.1. Сравнение параметров основного максимума теоретически рассчитанного распределения поглощенной дозы и экспериментального распределения константы скорости гемолиза.

4.2. Зависимость относительной константы скорости гемолиза от поглощенной дозы в диапазоне от 8 Гр до 4500 Гр.

4.3 Расчет спектров пучка электронов.

4.3.1. Спектры пучка электронов с начальной энергией 37 МэВ.

4.3.2. Спектры пучка электронов с начальной энергией 27,3 МэВ.

4.3.3. Спектры пучка электронов с начальной энергией 18 МэВ.

4.4 Ионизационные потери энергии электронов.

4.5 Оценка относительной константы скорости гемолиза в зависимости от характеристик пучка.

Выводы.

Актуальность темы

Анализ и исследование явлений, возникающих в результате воздействия радиации на биологические объекты, представляет собой одно из актуальных направлений прикладной ядерной физики и радиобиологии. Для оценки степени поражения живого объекта важен учет характера, способа его облучения, т.е. распределения поглощенной энергии во времени и пространстве. Учет всех параметров облучения особенно необходим при проведении лучевой терапии, где необходимо минимизировать воздействие на здоровые окружающие ткани при максимальном поражении опухолевых клеток. При этом принято считать, что эффективность воздействия ионизирующего излучения на ткани в основном определяется величиной поглощенной дозы. Величина поглощенной дозы учитывает среднюю энергию, абсорбированную облучаемым объектом, и не учитывает способность производить различные радиационные эффекты в зависимости от физических характеристик излучения.

В современной литературе широко обсуждается вопрос о воздействии ионизирующего излучения на ДНК. Есть данные, свидетельствующие о зависимости биологического эффекта на уровне ДНК от линейной передачи энергии (ЛПЭ) частиц. При облучении клеток различными частицами с разными ЛПЭ в одной дозе частота возникновения мутаций и хромосомных аббераций неодинакова. Для всех типов клеток выявлен нелинейный характер зависимости биологического эффекта от дозы облучения.

Считается, что при облучении клетки критической мишенью радиационного воздействия, наряду с ДНК, является мембрана. Ряд работ посвящен исследованию физических аспектов формирования радиационного повреждения биологических мембран при действии различных видов излучения. Известно, что для эффектов воздействия на биологические мембраны характерно появление скрытых повреждений.

Проблема нелинейной зависимости радиационного эффекта от ЛПЭ частиц тесно связана с задачами дозиметрии. В современной радиобиологии развиваются дозиметрические методы в фантомных измерениях, учитывающие изменения чувствительности используемой аппаратуры в зависимости от меняющейся энергии пучка и ЛПЭ.

Широко применяются математические методы и компьютерные программы для исследования глубинных распределений физических характеристик ионизирующих излучений при их прохождении в веществе, такие как EGS, GEANT и т.д.

Актуальной остается разработка адекватных модельных систем для определения интенсивности воздействия ионизирующего излучения. Проводятся исследования клеточных популяций растений как тестовой системы для оценки радиационной экологической обстановки того или иного региона. Индуцированные ионизирующим излучением структурные изменения клеточных мембран предлагается рассматривать как основу для создания биоиндикаторов оценки интенсивности воздействия ионизирующего излучения.

Данная работа посвящена экспериментальному исследованию пространственного распределения эффективности воздействия на мембраны эритроцитов пучка электронов различных энергий при его распространении в суспензии эритроцитов.

Цель работы

Экспериментально исследовать распределение константы скорости гемолиза эритроцитов при облучении суспензии эритроцитов пучком электронов различных энергий; получить аналитическое и экспериментальное распределения поглощенной дозы для различных 5 энергий пучка электронов; провести анализ спектральных характеристик пучка электронов при его прохождении в среде; исследовать взаимосвязь между изменением спектральных характеристик пучка электронов и характерным видом распределения биологического эффекта.

Научная новизна работы

1. Экспериментально с помощью метода калиброванной электропорации исследовано распределение константы скорости гемолиза эритроцитов в зависимости от расстояния, пройденного ускоренными электронами в суспензии.

2. Пространственное распределение константы скорости гемолиза имело два локальных максимума: область основного максимума в начале пробега электронов и область дополнительного максимума в конце пробега.

3. Экспериментально исследованы величина и взаимное расположение основного и дополнительного максимумов в зависимости от энергии электронов, тока пучка, времени облучения.

4. Проведен анализ изменения спектральных характеристик пучка электронов при его распространении в среде.

Достоверность научных результатов и выводов обеспечена использованием хорошо апробированных методик, строгим соблюдением условий экспериментов, высокой степенью воспроизводимости опытных данных. Результаты исследований, полученные с использованием общеизвестной библиотеки EGSnrc, находятся в хорошем согласии с проведенными экспериментальными исследованиями и также с имеющимися данными модельных расчетов и экспериментальных измерений других авторов.

Практическая и научная ценность работы

Результаты, полученные в данной работе, могут быть использованы в медицине для прогнозирования глубинного распределения биологического эффекта при проведении лучевой терапии с использованием пучков электронов.

Приведенный метод анализа изменения спектральных характеристик пучка электронов при прохождении в среде может быть применим для аналитического исследования распределения биологического эффекта при воздействии пучка электронов.

Основные положения, выносимые на защиту

Пространственное распределение эффективности воздействия пучка электронов на мембраны эритроцитов в суспензии характеризуется двумя зонами: зоной основного максимума (в начале пробега электронов) и зоной дополнительного максимума (в конце пробега электронов).

Параметры распределения эффективности воздействия (величины и взаимное расположение основного и дополнительного максимумов) определяются спектральными характеристиками пучка при его распространении в суспензии эритроцитов.

Апробация диссертации

Результаты, изложенные в диссертации, докладывались автором на международных и российских конференциях, в том числе, на конференции «Ломоносовские чтения» 2005, 2006 года (МГУ им. М.В. Ломоносова), на III международном симпозиуме «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии» (Дубна, 2007), на международной конференции европейского общества исследователей красных клеток крови EARCR (Oxford, 2007).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе в реферируемых журналах «Вестник МГУ. Физика и астрономия» (2), «Биомедицинские технологии и радиоэлектроника» (1), «Технология живых систем» (1), «Медицинская физика» (4), «Патологическая физиология и экспериментальная терапия» (1).

Личный вклад автора

В основу диссертации легли результаты исследований, выполненные в Московской медицинской академии им И.М. Сеченова, в НИИЯФ МГУ им. Д.В. Скобельцина. Экспериментальные исследования проведены на разрезном микротроне Отдела электромагнитных процессов и взаимодействий с атомными ядрами НИИЯФ МГУ, на кафедре физики . ускорителей высоких энергий физического факультета МГУ и на кафедре медицинской и биологической физики ММА им. И.М. Сеченова при непосредственном участии автора. Анализ и обобщение результатов также осуществлялись автором.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав текста, заключения, списка литературы. Полный объем диссертации составляет 110 страниц, включая 50 рисунков и 5 таблиц, библиография включает 55 наименований.

Выводы

1. Экспериментально исследовано пространственное распределение константы скорости гемолиза в результате воздействия пучка электронов на суспензию эритроцитов. Установлено, что наряду с основным максимумом распределения константы скорости гемолиза в начале пробега электронов, обнаружен дополнительный максимум в конце пробега. С возрастанием энергии электронов ширина основного максимума хосн- возрастает: для £=18 МэВ ЛГ^-=(10,5±1,5) см, для £=27,3 МэВ х°™г=(\2,5±\,5) см, для £=37 МэВ

Х3°7ск=(16,5±1,5)см.

2. С возрастанием начальной энергии электронов изменяются параметры распределения константы скорости гемолиза: a. расстояние между основным и дополнительным максимумами & г увеличивается: при £=18 МэВ дхп= (13,1±1,5) см, при £=27,3 МэВ &273=(16,1±1,5) см, при£=37 МэВ &37=(21,1±1,5) см; b. ширина дополнительного максимума увеличивается: при £=18 МэВ =(9,68±1,5) см, при £=27,3 МэВ &2°£=(10,86±1,5) см, при

37 МэВ &3°/=(16,36±1,5) см.

3. Зависимость относительной константы скорости гемолиза от экспериментально измеренной поглощенной дозы в диапазоне от 8 до 4500 Гр носит нелинейный характер.

4. Анализ спектральных характеристик пучка электронов при его распространении в веществе позволяет оценить эффективность его воздействия на мембраны эритроцитов в различных участках пробега.

Автор выражает благодарность за неоценимую помощь в подготовке диссертации своим научным руководителям зав. кафедрой Физики ускорителей высоких энергий, доктору физико-математических наук, профессору Черняеву Александру Петровичу и профессору кафедры Медицинской и биологической физики ММА им. И.М. Сеченова, доктору физико-математических наук Козловой Елене Карловне, а также профессору кафедры Медицинской и биологической физики ММА им. И.М. Сеченова, доктору биологических наук Чернышу Александру Михайловичу; доктору физико-математических наук, профессору Борису Саркисовичу Ишханову за возможность проведения экспериментов в НИИЯФ им. Д.В. Скобельцина; сотруднику НИИЯФ им. Д.В. Скобельцина, кандидату физико-математических наук, Ермакову Андрею, кандидату биологических наук, сотруднику кафедры Биофизики Биологического Факультета МГУ Дееву Леониду Ивановичу, сотруднику кафедры Физики ускорителей высоких энергий, Алексеевой Полине Юрьевне, кандидату физико-математических наук Козлову Александру Павловичу, студентке кафедры Физики ускорителей высоких энергий Гудковой Ольге за совместное проведение экспериментов.

1. Бочарова И.А. Электронная лучевая терапия и области ее применения.//Медицинская физика. №7. С.З3.2000

2. Desrosier С., Moscvin V., Bielajew A.F., Papiez L. 150-250 MeV electron beams in radiation therapy.// Phys.Med.Biol. №45,C. 1781.2000

3. Bufacchi A., Carosi A., Adorante N. et al. In vivo EBT radiochromic film dosimetry of electron beam for Total Skin Electron Therapy (TSET).//Phys.Med. №23(2). P.67-72.2007

4. Chen Z., Agostinelli AG, Wilson LD, Nath R. Matching the dosimetry of a dual-field Standford technique to a customized single-field Standford technique for total skin electron therapy.// Int.J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. №59(3). P.872-85.2004

5. Luo Zhengming and David Jette. On the possibility of determining an effective energy spectrum of clinical electron beams from percentage depth dose (PDD) data of broad beams. Phys. Med.Biol. №44. P. 177-182.1999

6. Hyodynmaa. S., Gustafsson A., Brahme A.// Optimization of conformal electron beam therapy using energy and fluence modulated beams//www.e-library.ru

7. Каннингхам Дж. Методы вычисления доз при планировании облучения. Медицинская физика,6.1999

8. Sorcini В.В., Hyodynmaa. S., Brahme A.// Phys. Med.Biol. №42. P.1849-1873.1997

9. A. Ahnesjo. A pencil beam model for photon dose calculation.//Med.Phys.V. 19.P.263-274.1992

10. A. Ahnesjo. Collapsed cone convolution of radiant energy for photon dose calculation.//Med.Phys.V.16.P.577-592.1989

11. W. Ulmer., D. Harder. A triple Gaussian pencil model for photon beam treatment planning.// Med.Phys.V.5.P.25-30.1985

12. Syme A.M., Kirkby C., Riauka T.A. Monte Carlo investigation of single cell beta dosimetry for intraperitonal radionuclide therapy//Phys.Med.Biol. V.49. P.1959-1972.2004

13. R. Doucet. Jr. Experimantal verification of Monte Carlo calculated dose distribution for clinical electron beams//www.e-library.ru

14. Reynaert N., S.C. van der Marck, D.R. Schaart et al. Monte Carlo treatment planning for photon and electron beams//Rad. Phys. And Chem. V.76. P.643-686.2007

15. F.Ziaie, z Zimeh, S. Bulka et al. Calculated and mesuared dose distribution in electron and X-ray irradiated water phantom//Rad.Phys. and Chem.V.63.P.177-183.2002

16. R. Doucet, M. Olivares, F. Deblois et al. Comparision of measured and Monte Carlo calculated dose distribution in inhomogeneous phantoms in clinical electron brams//Phys. Med. Biol. V.48. P.2339-2354.2003

17. Biersack J.P. Haggmark L.G. Nucl.Instr. Meth. V.174.P.257.1980

18. Ford R.L., Nelson W.R., The EGS code system-sersion 3. Standford Linear Accelerator Center Report. SLAC-210

19. Brun R„ Hansroul M., Lassalle. GEANT User's guide.CERN.1982

20. Breismeister J.F. MCNP4 a general Monte Carlo Code for neutron? Photon and electron transport, Report LANL, 7369-M, Rev.4, LANL,1991

21. Zerby C.D., Moryan H.S. A Monte Carlo calculation of the three dimensional development of high-energy electron cascade showers. Report ORNL-TM-422.1962

22. Satherberg A., Johansson L. Photonuclear production in tissue for different 50 MV bremstrahlung beams.//Med. Phys.V.25.P.683.1998

23. Allen P.D., Chaudhri M.A. The dose contribution due to photonuclear reaction during radiotherapy.// Med. Phys.V.9.P.904.1982

24. Spurny F., Johansson L., Satherberg A. et.al.//The contribution of secondary heavy particles to the absorbed dose from high energy photon beam// Med. Phys. V.41 .P.2643.1996

25. Ahnesjo A., Weber L., Nilsson P. Modeling transmission and scatter or photon beam attenuator.// Med. Phys.V.22.P. 1711.1995

26. B. Reniers, F. Verhaegen, S. Vyncker The radial dose function of low-energybrachytherapy seeds in different solid phantoms: comparision detweencalculation with the EGSnrc and MCNP4C Monte Carlo Codes//Phys.Med.Biol. V.49.P.1569-1582.2004

27. Мумот M., Мицын Г.В., Молоканов А.Г. Измерения распределения доз протонного пучка с использованием радиохромных пленок// Сообщение ОИЯИ.Е 18-2006-62

28. Gamble LM, Farelli TJ, Jones GW, Hayward JE. Two-dimensional mapping of underdosed areas using radiochromic film for patients undergoing total skin electron beam radiotherapy// Int. J. Radiat. Oncol.Biol.Phys. V.62(3).P.920-924.2005

29. A. Bufacchi, A. Carosi, N. Adorante et al. In vivo EBT radiochromic film dosimetry of electron beam for total skin electron therapyWPhysica Medica.V.23.P.67-72.2007

30. Cheung Т., Butson MJ, Yu PK. Post-irradiation colouration of Gafchromic EBT radiochromic film//Phys. Med.Biol.V.50(20).P.281-285.2005

31. Белоусов A.B., Черняев А.П. Модуляция распределения дозы при облучении фотонами и электронами//Технологии живых систем, т.3.№1. С.51-55.2006

32. Белоусов А.В., Черняев А.П., Янушевская Т.П. Влияние фотоядерных реакций на ОБЭ пучков тормозных фотонов//Наукоемкие технологии.№ 10.C.3-10.2004

33. Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения).Физматлит.2004

34. Красавин Е.А., Говорун Р.Д., Шмакова H.JI. и др. Генетическое воздействие излучений с разными физическими характеристиками на клетки человека и млекопитающих//Издательский отдел ОИЯИ. Физика элементарных частиц и атомного ядра.2004

35. Benderitter М, Vincent-Genod L, Berroud A, Muller S, Donner M, Voisin P. Radio-induced structural membrane modifications: a potential bioindicator of ionizing radiation exposure?// Int. J. Radiat. Biol. 1999

36. Древаль В.И., Сичевская JI.B., Дорошенко B.O., Рошаль А.Д. Структурные изменения в белках мембран эритроцитов под действием радиации // Биофизика. 2000. Т. 45, вып.5. С. 836 838

37. Древаль В.И., Сичевская JI.B. Уменьшение связи гемоглобина с мембраной эиртроцита под действием ионизирующего излучения // Биофизика. 2000. Т 45, вып. 6. С. 1086- 1088.

38. Jin Y. S., Anderson G., Mintz P.D. Effects of gamma irradiation on red cells from donors with sickle cell trait // Transfusion. 1997. 37 (8). P. 804 808.

39. Stensrud G., Passi S., Larsen Т., Sandset P.M., Smistad G., Monkkonen J., Karlsen J. Toxicity of gamma irradiation liposomes. In vitro interaction with blood components // Int J Pharm. 1999. V. 178(1). P. 33-46.

40. Koziczak R., Krokosz A., Szweda-Lewandowska Z. Effect of dose-rate and dose fractionation on radiation-induced hemolysis of human erythrocytes. Biochem Mol Biol Int 1999 May

41. Dreval VI, Sichevskaia LV, Doroshenko AO, Roshal AD. Radiation-induced changes in the structure of erythrocyte membrane proteins. Biofizika 2000 Sep

42. Dreval VI, Sichevskaia LV. Exposure to ionizing radiation decreases hemoglobin binding to erythrocyte membrane. Biofizika 2000 Nov

43. Jin YS, Anderson G, Mintz PD. Effects of gamma irradiation on red cells from donors with sickle cell trait. Transfusion 1997 Aug

44. Hofer M, Viklicka S, Gerasimenko VN, Kabachenko AN. Effects of sublethal irradiation with helium ions (300 Mev/nucleon) on basic hematological parameters of mice. Acta Astronaut 1994 Nov

45. Kajioka EH, Gheorghe C, Andres ML, Abell GA, Folz-Holbeck J. Effects of proton and gamma radiation on lymphocyte populations and acute response to antigen. In Vivo 1999 Nov

46. Neamtu S, Morariu VV, Turcu I, Popescu AH, Copaescu LI. Pore resealing inactivation in elctriporated erythrocyte membrane irradiated with electrons. Bioelectrochem Bioenerg 1999 May

47. Zaborowski A., Szweda-lewandowska Z. The influence of dose fraction on radiation-induced haemolysis of human erythrocytes // Cell Biol. Int. 1997. V. 21(9). P. 559-563.

48. Koziczak R.} Gonciars M., Krokosz A., Szweda-Lewandowska Z. The influence of split doses of gamma- radiation on of human erythrocytes. Radiat. Res. 2003.44(3). P. 217 222.

49. Кузин A.M. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы: к проблеме биологического действия малых доз. М.: Атомиздат, 1977. С.284.

50. Козлова Е.К., Черняев А.П., Шведунов В.И. и др. Особенности комбинированногодействия пучка ускоренных электронов и импульсного электрического поля на биологические клетки//Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.№5-6.С.65-74.2004

51. Shvedunov V.I., A.I. Karev, V.N. Melenkin, N.P. Sobenin, W.P. Trower. Improved mobile 70 MeV Race-Track Microtron. // Int. conf. IEEE РАС '95, Switzeland, sec. "Accelerators and storage rings". 1995. P. 804 806.

52. Верещинский В.И., Пикаев A.K. Введение в радиационную химию//Издательство Академии Наук СССР. 1963

53. Grossweiner LI. Ionization radiation, www.photobiology.com