Абсолютная дозиметрия медицинского протонного пучка ИТЭФ на основе активационного метода тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи

РГЪ од

1 5 МАЙ

Ничипоров Дмитрий Федорович

Абсолютная дозиметрия медицинского протонного пучка ИТЭФ на основе активационного метода

01.04.20 - "Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

УДК 621.384

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации -Институт теоретической и экспериментальной физики

Научные руководители:

доктор технических наук В. С. Хорошков,

кандидат физико-математических наук Г. Г. Шимчук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Б. С. Сычев (МРТИ), доктор физико-математических наук В. Т. Смолянкин (ИТЭФ)

Ведущая организация:

Объединенный институт ядерных исследований (г. Дубна)

Защита состоится « 1(8 » Лй,/ 2000 года в. а часов на заседании диссертационного совета Д.034.01.02 в Государственном научном центре РФ - Институт теоретической и экспериментальной физики по адресу: Москва 117259, Б. Черемушкинская. 25, конференц-зал Института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан « » 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

. Н. Алексеев

* ,0

. Общая характеристика работы

1Ктуальность темы

Измерение поглощенной дозы ионизирующего излучения относится к числу радиционных задач экспериментальной ядерной и медицинской физики. Для ее решения уществует целый ряд методов (калориметрический, ионизационный, активационный и р.), применяемых в зависимости от конкретных характеристик полей излучения и условий змерений. Измерение поглощенной дозы в протонных пучках имеет ряд особенностей по равнению с методами, применяемыми для других видов ионизирующих излучений, лавная из этих особенностей состоит в том, что в настоящее время не существует ни еждународного, ни государственных эталонов протонного излучения с энергией более О МэВ, что объясняется отсутствием соответствующих природных источников ротонного излучения. Из-за этого затруднен и выбор эталона поглощенной дозы ротонного излучения. Большое разнообразие типов ускорительных установок и арактеристик генерируемых ими протонных пучков также препятствует унификации змерений поглощенной дозы. Отсутствие природных эталонов в области протонного злучения с энергией выше 10 МэВ приводит к необходимости стандартизировать не галон, а средства и методы измерения поглощенной дозы на каждом отдельном пучке и целять особое внимание вопросам дозиметрических сравнений. В связи с этим бстоятельством международные протоколы рекомендуют использовать определенный эмплекс аппаратурных и методических средств для измерения поглощенной дозы на ротонных пучках. Указанные особенности протонного излучения заставляют не только с гобым вниманием подходить к организации дозиметрических измерений на протонных учках, но и тщательно анализировать полученные результаты.

Применение протонных пучков в медицине предъявляет особенно высокие зебования к точности клинической дозиметрии: современные международные исомендации по дозиметрии протонного излучения на медицинских пучках тганавливают максимальную погрешность для измерений поглощенной дозы на уровне 5%. Жесткость этих требований диктуется достаточно узким терапевтическим ттервалом доз, выход за границы которого чреват либо лучевыми осложнениями, либо эявлением рецидивов заболевания. Так, зачастую изменение поглощенной дозы на 15 % эиводит к почти такому же изменению (уменьшению или увеличению) частоты зкального контроля (деструкции) первичного очага и (или) вероятности постлучевых :ложнений.

Стандартизация измерительной аппаратуры существенно облегчает задачу шфикации измерений поглощенной дозы, а возможность периодических калибровок андартной аппаратуры на других источниках излучения (например, на эталонных ггочниках '"Со), имеющих близкие к протонным пучкам значения интенсивности ¡лучения, повышает надежность измерения абсолютной величины поглощенной дозы, рактикуемая в последние годы организация регулярных международных дозиметрических

сравнений также способствует обеспечению единообразия измерений поглощенной доз) на медицинских протонных пучках.

Большинство центров протонной лучевой терапии (ПЛТ) использует протонны пучки, имеющие квазинепрерывную структуру и среднюю интенсивность порядка 10 100 Гр/мин. Дня измерений в этом диапазоне мощностей дозы разработан и промышленн выпускается целый ряд приборов, и в первую очередь ионизационных камер, позволяющи проводить измерения поглощенной дозы с точностью, удовлетворяющей современны] требованиям гарантии качества протонной терапии. Поэтому в большинстве действующи центров ПЛТ (см. табл. 1), где интенсивность пучка находится в пределах указанного диапазона, промышленно выпускаемая аппаратура обеспечивает точность клиническо дозиметрии с погрешностью, не превышающей ± 5 %.

В центре ПЛТ ИТЭФ ситуация, сложившаяся до начала данной работы, носил принципиально иной характер. Внешний пучок синхротрона ИТЭФ имеет ярк выраженную импульсную структуру (длительность импульса ~10~7 с, частота импульсо -0,5 Гц, флюенс ~108 прот/см2), которая заметно отличается от структуры пучко циклотронов, использующихся в большинстве других центров ПЛТ. Хотя усреднении значения мощности дозы пучка ИТЭФ (~10 + 100 Гр/мин) близки к аналогичны; характеристикам пучков в большинстве других центров, мгновенные значения мощносп поглощенной дозы пучка ИТЭФ (~106 + 107 Гр/с) оказываются слишком высоки и н позволяют использовать для измерений стандартное серийно выпускаемое оборудование Это относится, в первую очередь, к ионизационным камерам, стандартные модели которьг рассчитаны на измерение в условиях непрерывных и квазинепрерывных потоко: излучения, когда мгновенная мощность дозы мало отличается от средней мощности дозы 1 не превышает единиц грей в секунду. При дальнейшем увеличении интенсивносл (флюенса) пучка межтрековая рекомбинация в рабочем объеме ионизационной камер! увеличивается и служит причиной снижения эффективности собирания заряда. Именш этот эффект и приводит к появлению нелинейности в зависимости "доза - сигнал" пр1 использовании ионизационной камеры в условиях больших (свыше 100 Гр/мин мгновенных уровней мощности дозы протонного пучка.

Для организации клинической дозиметрии в ИТЭФ потребовалось найти ижм подход, опирающийся на такие методы измерений, которые в меньшей степени зависел! бы от высокой мощности дозы и вместе с тем позволяли бы проводить абсолютны! измерения. В 1965 г. для определения поглощенной дозы в пучке ИТЭФ был предложег активационный метод, обеспечивавший удовлетворительную на момент начала рабо-точность (± 8,1 %). Однако в результате повышения требований гарантии качеств; протонной лучевой терапии, совершенствования методов и средств измерен!« поглощенной дозы и в связи с появлением международных рекомендаций по клинически дозиметрии протонных пучков возникла необходимость привести методику измерен» поглощенной дозы на медицинском пучке ИТЭФ в соответствие с современным! международными требованиями. Это, прежде всего, означало, что измерение поглощенно* дозы в воде от протонного излучения должно обеспечиваться с погрешностью не хуже ±5%.

В последние годы в мире отмечается заметный рост интереса к протонной лучевой терапии, что проявляется не только в увеличении числа стран и научных центров, где начаты соответствующие исследования, но и в появлении специализированных центроЕ ПЛТ на базе крупных лечебных учреждений, в которых развертываются широкомасштабные клинические программы. Сейчас (по данным на середину 1999 года) в

О странах мира насчитывается 18 действующих центров ПЛТ (из них три - в клиниках, на азе специализированных ускорителей), а в ближайшие три года планируется ввести в трой еще 5-7 клинических центров. В России протонная терапия осуществляется в астоящее время на трех базах: Санкт-Петербургский институт ядерной физики, •бъединенный институт ядерных исследований в Дубне и Институт теоретической и ксперименталыюй физики. При этом основной объем проводимой в России протонной учевой терапии (около 70%) приходится на долю ИТЭФ.

Снижение погрешности клинической дозиметрии пучка ИТЭФ позволяет привести змерение поглощенной дозы в соответствие с требованиями международных екомендаций и не только облегчает решение задачи по обеспечению гарантии качества ротонной лучевой терапии, но и упрощает сравнение и анализ научных данных и, самое гаавное, клинических результатов, получаемых лучевыми терапевтами в ИТЭФ и в других ентрахПЛТ.

[ель работы

[ель работы заключалась в проведении анализа возможностей активационного метода эсолютной дозиметрии на медицинском протонном пучке ИТЭФ; в разработке и зализации технического, математического и методического обеспечения этого метода, озволившего снизить погрешность абсолютной дозиметрии до величины, не ревышающей ± 5 %, и, наконец, в проверке достигнутой точности определения дозы етодами сравнительной дозиметрии.

овизна работы

Впервые с погрешностью не хуже + 2,6 % выполнены измерения функции возбуждения ониторной реакции 12С(р,рп)"С в диапазоне энергий протонов 95 - 200 МэВ. Доказано, что активационный метод, основанный на мониторной реакции 12С(р,рп)11С, ожет быть использован в качестве эталонного метода измерения поглощенной: дозы лсокоинтенсивного моноэнергетического протонного пучка с энергией частиц от 70 до )0МэВ.

Разработана методика автоматизированной абсолютной калибровки протонного пучка по зглощенной дозе для моноэнергетического и полихроматического протонного пучка. Создана математическая модель измерения реактивности образцов, позволяющая 1енить вклад ряда факторов (фона, разрешающего времени измерительной установки и >.) в суммарную погрешность измерений. Путем анализа погрешностей показано, а методами сравнительной дозиметрии даверждено, что активационный метод позволяет обеспечить определение поглощенной >зы моноэнергетического протонного пучка с погрешностью не более ± 3,8 %.

аучная значимость и практическая ценность работы

:ма диссертации связана с выполнением плановых научно-исследовательских работ ГЭФ, проводимых в рамках договора (направления) №3 "Работы по ускорительной матике" и в рамках международного сотрудничества ИТЭФ с рядом научных и инических центров в США (Национальный институт стандартов и технологий, рвардская циклотронная лаборатория. Медицинский центр при университете г. Лома-

Линда) и Европе (Лаборатория Сведберга, Швеция; Национальный институт ядерно физики, Италия). Диссертационная работа посвящена созданию технически математических и методических средств обеспечения активационного метода на ochoi мониторной реакции 12С(р,рп)"С, которые позволяют применить этот метод дг определения поглощенной дозы медицинского пучка с высокой импульсно интенсивностью.

В ходе выполнения работы была создана экспериментальная методика, позволивши измерить функцию возбуждения мониторной реакции 12С(р,рп)иС в диапазоне 95 - 200 Мэ с погрешностью ± 2,6 %. Реакция 12С(р,рп)"С принята за эталон измерения флюенса пучке ускоренных протонов, и функции возбуждения многих других мониторных реакци (например, образова1Шя 24Na из алюминия или 7Ве из углерода) измерены относительно ( сечения. Поэтому уточнение сечения реакции 12C(p,pn)uC позволяет снизить погрешност; с которой известны функции возбуждения других мониторных реакций.

Разработана математическая модель измерения Реактивности позитроноактивны радионуклидов методом 47сРу-совпадений. Модель позволила проанализировать влияние к результат измерений активности таких факторов как уровень фона в измерительны каналах, эффективность регистрации счетных каналов и разрешающее время установки смоделировать работу нового варианта установки, реализующего метод ßyy-совпадсний.

Проведены дозиметрические сравнения с участием ряда отечественных зарубежных центров ПЛТ и метрологических лабораторий, в ходе которых был исследованы дозиметрические свойства новых детекторов на основе аланина полимерных радиохроматическихх пленок типа MD-55. Экспериментально доказано, чi активационный метод позволяет обеспечивать абсолютное измерение поглощенной дозы погрешностью не хуже ±3,8%.

Таким образом, удалось удовлетворить требованиям к точности определени поглощенной дозы (± 5 %), сформулированным в международных рекомендациях п клинической дозиметрии протонных медицинских пучков. Обеспечение точности ± 3,8 ° при измерении поглощенной дозы протонного пучка активационным методом позволяе внести предложение о включении этой методики в международные рекомендации п измерению дозы на медицинских протонных пучках.

В настоящее время установка "Позитрон" является составной частью эталонного метор измерения поглощенной дозы на медицинском пучке ИТЭФ, а основанные на этом метод процедуры дозных калибровок рабочих детекторов и мониторов пучка внедрены клиническую практику.

Предложенная методика измерения флюенса и определения поглощенной доз) достаточно универсальна и может быть применена практически во всех действующи центрах протонной лучевой терапии независимо от типа используемого ускорителя временной структуры пучка.

Результаты, полученные в ходе выполнения работы, открывают возможность дл совершенствования установки «Позитрон» и дальнейшего снижения погрешност активационного метода дозиметрии до величины ± 3,3 %.

Апробация работы

Активационный метод дозиметрии на базе мониторной реакции 12С(р,рп)пС введен практику работы медицинского пучка ИТЭФ и успешно применяется для измерени

отоенса и поглощенной дозы. Методика абсолютной калибровки протонного пучка по юглощенной дозе регулярно используется при проведении протонной лучевой терапии.

Результаты, представленные в диссертации, докладывались на научных семинарах тдела медицинской физики ИТЭФ, на международных совещаниях Объединенной группы [О протонной терапии (РТСОв) в 1994 и 1996 гг., а также на 35-м совещании Американской ассоциации медицинских физиков (ААРМ) в августе 1993 г. в Вашингтоне США) и на Всероссийском совещании медицинских физиков в Обнинске в декабре 1997 г.

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ. Предварительная защита роведена на заседании НТС №5 ИТЭФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация содержит 137 страниц и состоит из введения, шести глав, заключения и писка из 91 названия цитируемой литературы. В диссертации приведено 20 рисунков и 7 аблиц.

. Основные результаты, которые представляются к защите

1. Анализ основных методов абсолютной дозиметрии применительно к условиям [едицинского протонного пучка ИТЭФ и обоснование выбора активационного метода в ачестве эталонного для этого пучка.

2. Разработка методики калибровки рабочих дозиметров для измерения оглощенной дозы в моноэнергетических и полихроматических пучках.

3. Математическая модель регистрации [V-активности по методам 4л(3у- и (]уу-э впадений для источников ПС и 22Ыа.

4. Уточнение сечения мониторной реакции 12С(р,рп)"С в диапазоне энергий ротонов 95 - 200 МэВ, химического состава углеродосодержащих мишеней и «шериментальное исследование вопроса о присутствии в мишенях короткоживущих родукгов сопутствующих реакций.

5. Анализ источников погрешностей определения флюенса и поглощенной дозы сгивационным методом и пути снижения погрешностей.

6. Проверка методами сравнительной дозиметрии точности определения дозы, эстигнутой на медицинском пучке ИТЭФ., .

Содержание работы

шва I. Основные методы определения поглощенной дозы на медицинских протонных тках

Первая глава посвящена обзору основных методов измерения поглощенной дозы, ггорые применяются на внешних пучках ускорителей, используемых для протонной гчевой терапии (калориметрический, ионизационный, электрометрический, ггивационньш). Излагаются основные принципы и способ расчета поглощенной дозы по йсдому из рассмотренных методов. Обсуждаются особенности пучка ИТЭФ, существенно -дичающие его от других пучков, используемых в протонной терапии. Анализ ¡зможностей рассмотренных методов определения поглощенной дозы подводит к выводу неприменимости на медицинском пучке ИТЭФ ионизационного метода дозиметрии и

затрудненности калориметрического метода.. Приводится сравнительный анализ дву методов определения поглощенной дозы, основанных на измерении флюенса пучю электрометрического (с использованием цилиндра Фарадея) и активационного. Эт близкие по своим возможностям методы анализируются по трем параметрам, условн определенным как 1) принципиальные возможности, 2) источники погрешностей 3) удобство использования. Делается вывод о том, что при сходстве возможносте активационного и электрометрического методов такие достоинства первого как болыпа гибкость при выборе размеров детектора и не столь высокие требования моноэнергетичности исходного пучка, а также простота использования позволяют сделат выбор в пользу активационного метода при решении задачи измерения флюенса поглощенной дозы медицинского пучка ИТЭФ.

Глава 2. Активационный метод измерения флюенса пучка: выбор мониторной реакции метода регистрации активности

Вторая глава содержит краткий обзор мониторных реакций, наиболее част используемых при исследовании и эксплуатации пучков ускоренных протоно1 Формулируются требования, предъявляемые к ядерным реакциям такого класс; Обсуждаются свойства и границы применимости мониторных реакций, а также механиз] распада продуктов этих реакций. Из рассмотрения свойств известных мониторных реакци вытекает, что наиболее привлекательной для измерения флюенса протонного пучка ИТЭ< является реакция 12С(р,рп)"С. Анализ механизма распада радионуклида ИС, являющегос продуктом этой реакции, подтверждает оптимальность такого выбора. В этой же глав рассматриваются некоторые методы определения активности образцов: метод абсолютное измерения Р-активности, метод уу-совпадений и метод Ру-совпадений. Рассматривайте границы применимости метода ру-совпадений и присущие ему достоинств* Сопоставление ядерно-физических свойств радионуклида ПС и возможностей метода Ру совпадений приводит к выводу о том, что измерение активности, наведенной в мишенях а реакции пС(р,рп)11С, наиболее целесообразно проводить методом ру-совпадений.

Глава 3. Установка для определения флюенса и методика перехода от флюенса , поглои{.енной дозе

В третьей главе приводится описание установки "Позитрон", разработанной : отделе медицинской физики ИТЭФ и предназначенной для измерения малых активностей Схема блока детектирования этой установки, в котором реализован метод 4яРу совпадений, приведена на рис. 1, а схема электронной обработки сигналов показана на рис 2. Дается подробное описание конструктивных особенностей установки (использование толстых мишеней из оптически прозрачного материала, применение одного и того же материала для изготовления мишеней и блока детектирования Р-канала и др.).

Рассматривается активационный метод определения флюенса протонного пучка Выводятся рабочие формулы определения флюенса пучка для случаев равномерной непрерывного облучения и дискретного облучения мишеней импульсами с произвольно! интенсивностью и частотой следования. Выведена формула для расчета флюенса I условиях, близких к условиям медицинского пучка ИТЭФ (облучение мишеш дискретными импульсами с равной интенсивностью и постоянной частотой следования) Показано, что полученная формула справедлива и для случая квазинепрерывноп облучения, то есть ее можно непосредственно применять для расчета флюенса пучка и н; других ускорителях.

Приводится методика измерения активности мишеней, расчета флюенса для условий юноэнергетического медицинского пучка ИТЭФ и перехода к поглощенной дозе. >писывается разработанная методика калибровки монитора пучка по поглощенной дозе, остоящая в общем случае из трех этапов: калибровки монитора в моноэнергетическом пучке;

калибровки точечного рабочего дозиметра по поглощенной дозе в моноэнергетическом учке (при выполнении условия электронного равновесия в точке измерений); калибровки монитора по поглощенной дозе в полихроматическом пучке с помощью очечного рабочего дозиметра, установленного в заданной точке дозного распределения.

Для автоматизации процедуры калибровки монитора разработан пакет программ, ыполняемых в диалоговом режиме на персональном компьютере. В настоящее время алибровка монитора пучка в соответствии со всеми действующими в ИТЭФ методиками ормирования дозных полей осуществляется с помощью этих программ, а результаты змерений сохраняются в файлах и доступны для последующего анализа.

Результаты измерений и практика эксплуатации установки "Позитрон" аидетельствуют о высокой надежности и стабильности ее работы, поэтому ее можно рименять не только для измерения флюенса протонного пучка, но и в качестве базового нструмента для воспроизведения и передачи единицы поглощенной дозы оноэнергетического протонного излучения в используемом для ПЛТ диапазоне энергий, аким образом, установка "Позитрон" позволяет решать основную задачу ПЛТ -одведение заданной дозы к облучаемой мишени в теле пациента.

Анализ возможностей активационного метода приводит к выводу о том, что этот етод может быть успешно применен для определения флюенса и поглощенной дозы не злько в ИТЭФ, но и на других протонных пучках с энергией в диапазоне 70 - 200 МэВ, этя вопрос о конкурентоспособности активационного метода по отношению к другим етодам клинической дозиметрии должен в каждом случае рассматриваться особо, ктивационный метод можно использовать и как независимый (вспомогательный) метод тределения дозы, что, несомненно, расширяет арсенал средств абсолютной дозиметрии на едицинских протонных пучках и повышает уровень гарантии качества лучевого лечения в обом действующем центре ПЛТ.

шва 4. Математическая модель регистрации активности и пути совершенствования ■тановки "Позитрон"

В четвертой главе изложены цели и принципы создания математической модели, шсывающей механизмы регистрации активности в детектирующих каналах установки 1озитрон" как в случае измерения наведенной активности в мишени, так и в случае (мерения активности контрольного источника. Продуктом ядерной мониторной реакции С(р,рп)пС, происходящей в облучаемой протонным пучком углеродосодержащей ипени, является позитроноактивный нуклид "С. Поэтому главными требованиями к >нтрольному источнику с известной активностью, призванному моделировать процедуру мерения активности облученной мишени, являются наличие р+-линии в его схеме спада, близость периода полураспада и схемы распада контрольного источника к схеме спада нуклида ПС, а также идентичность геометрии измерений при работе с облученной ипенью и контрольным источником. На основе анализа ядерно-физических свойств вестных радионуклидов обосновывается выбор нуклида 22№ в качестве материала нтролыюго источника.

При измерении активностей радионуклидов ПС и 22Ыа приходится вводить поправку учитывающую различие в схемах их распада. Предложен вероятностный метод описания

и компьютерного моделирования сцинтилляционных событий в счетных каналах установк "Позитрон", происходящих при измерении активностей указанных радионуклида] Вероятностный метод позволяет рассчитать величину поправки к в зависимости от рях параметров (эффективности регистрации в счетных каналах, уровня фона, величин: активности измеряемого образца и др.).

Программа расчета поправки к написана на языке FORTRAN-32 и выполняется к персональном компьютере. Ввод данных осуществляется в диалоговом режиме. Результат расчетов сохраняются в файлах в формате, доступном для чтения с помощью большинста стандартных графических пакетов. Пример результатов расчета, построенных с помощы пакета EXCEL, показан на рис. 3.

Так как компьютерный подход оказался достаточно удобным для моделировани работы установки "Позитрон", он был использован для предварительного- анализ возможностей трехканального варианта измерительной установки, в котором реализуете метод (Зуу-совпадений. Компьютерное моделирование процессов регисграци сцинтилляционных событий в детектирующих каналах позволило выявить достоинств этого метода регистрации активности для случая нуклидов ИС и aNa и обосноват предположение о том, что трехканальный вариант установки должен характеризоватьс большей стабильностью рабочих характеристик и меньшей зависимостью результато измерений активности образца от условий измерений (уровня фона, схемы распад контрольного источника и др.). Сделан вывод о целесообразности развития установк "Позитрон" путем создания ее трехканального варианта.

Глава 5. Основные источники погрешности определения флюенса и поглощенной дозы меры по повышению точности измерений

В пятой главе содержится анализ основных источников погрешностей, дающи вклад в суммарную погрешность измерения флюенса и поглощенной доз) моноэнергетического протонного пучка. К основным источникам погрешносг определения дозы активационным методом относятся: погрешность сечения моннторно реакции 12С(р,рп)"С, погрешность массовой тормозной способности облучаемог вещества, неопределенность в знании химического состава акгавашонной мишени (числ атомов 12С) и влияние сопутствующих ядерных реакций, погрешность определени активности облученной мишени (она, в свою очередь, складывается из погрешностей счет в детектирующих каналах и в канале совпадений), погрешность мертвого времени схем! регистрации и погрешность, вносимая упрощением расчетных формул.

Приводится описание мер, предпринятых для снижения суммарной погрешносг определения дозы:

- с более высокой, чем ранее, точностью (± 2,6 %) измерено сечение ст мониторной реакци, 1гС(р,рп)"С в диапазоне энергий протонов 95 - 200 МэВ (относительные измерения был; нормированы на измеренную с высокой точностью величину сечения а = (63,3 ± 0,3) мбар! для энергии 98,1 МэВ);

- экспериментальным путем уточнены данные о концентрации атомов углерода 12С мишенях из ецшггилляционного полистирола и сделан вывод о том, что число атомов 12С : мишени может и должно быть определено с погрешностью не хуже ± 1 %;

рассмотрен вопрос о сопутствующих ядерных реакциях при облученм углеродосодержащих мишеней протонным пучком с энергией 70 - 200 МэВ экспериментально определен характер короткоживуших продуктов этих реакций и к влияние на результаты измерений.

Полученные в работе экспериментальные данные позволили сделать следующие выводы:

- меры, предпринятые для повышения точности определения поглощенной дозы, позволили уменьшить погрешность активационного метода дозиметрии с ± 8,1 % до ± 3,8 %;

- достигнутая точность определения абсолютной величины поглощенной дозы ± 3,8 % удовлетворяет требованиям, предъявляемым международными рекомендациями к точности определения дозы на медицинских протонных пучках (± 5 %), что позволяет медицинскому комплексу ИТЭФ присоединиться к международным протоколам по клинической дозиметрии протонных пучков.

Рассмотрены возможные пути дальнейшего снижения погрешности определения поглощенной дозы активационным методом. Показано, что путем увеличения продолжительности счета с 1 до 2 минут при измерении активности облученных мишеней и благодаря корректному учету фона в ß-канале установки "Позитрон" (и связанной с фоном неучтенной систематической составляющей случайных совпадений) можно добиться дальнейшего уменьшения погрешности определения дозы до величины около ± 3,3 %.

Глава 6. Экспериментальная проверка достигнутой точности измерений методами сравнительной дозиметрии

Шестая глава посвящена работам по сравнительной дозиметрии между медицинским комплексом ИТЭФ и другими центрами протонной лучевой терапии и метрологическими лабораториями как внутри России, так и за рубежом. Представлены результаты двух прямых и одного косвенного сравнения. При прямом сравнении дозиметрии ИТЭФ и двух российских центров протонной терапии (ОИЯИ и ЛИЯФ, при участии ЦНИРРИ) в качестве рабочих (передаточных) дозиметров использовались детекторы Harshaw 100 на основе LiF. Полученные результаты свидетельствуют о совпадении измерений дозы в ИТЭФ и ЦНИРРИ с точностью не хуже ± 1,2 %.

В ходе международных сравнений между ИТЭФ и Национальным институтом стандартов и технологий (NIST, США), проводившихся в 6 этапов по несколько (от 1 до 3) экспериментов в каждом, были использованы детекторы двух типов: на основе аланина и на основе радиохроматической пленки MD-55. Результаты сравнений между ИТЭФ и NIST с использованием аланиновых детекторов показывают, что абсолютная калибровка пучка ИТЭФ, основанная на активационном методе, и калибровка по эталону 60Со Национального института стандартов и технологий отличаются в среднем на 1,7 %. Результаты этих сравнений приведены на рис. 4.

Косвенные сравнения дозиметрии ИТЭФ и средних значений дозиметрических калибровок для 13 центров ПЛТ из 10 стран стали возможными после проведения дозиметрических сравнений между ОИЯИ и Национальным ускорительным центром (NAC, ЮАР) и участия представителей NAC в цикле международных дозиметрических сравнений, эрганизованных в 1995 г. в медицинском центре университета г. Лома-Линда (LLUMC, США). Схема организации косвенных сравнений приведена на рис. 5. Косвенное :опоставление результатов сравнений между тремя российскими центрами с результатами международных дозиметрических сравнений с участием 13 центров протонной лучевой герапии в LLUMC позволяет утверждать, что абсолютная калибровка пучка ИТЭФ по юглощенной дозе и средняя для 13 центров калибровка отличаются менее чем на 2 % (см. >ис. 6).

Приведенные результаты сравнительной дозиметрии подтверждают вывод о том, что проделанная работа позволила снизить погрешность активационного метода измерения поглощенной дозы до величины ± 3,8 %.

Заключение

В заключении приводятся основные результаты, достигнутые при выполнении работы:

- проведен сравнительный анализ основных методов абсолютной дозиметрии применительно к условиям медицинского протонного пучка ИТЭФ и обоснован выбор активационного метода в качестве эталонного для этого пучка;

- обоснован выбор мониторной реакции и метод определения поглощенной дозы высокоинтенсивного импульсного пучка на основе измерений его флюенса;

- разработана методика автоматизированной калибровки рабочих дозиметров для измерения поглощенной дозы в моноэнергетических и полихроматических пучках;

- создана математическая модель регистрации Реактивности по методам 4л:Ру- и Руу-совпадений для источников ПС и 22Na;

- уточнено сечение мониторной реакции в диапазоне энергий протонов 95 - 200 МэВ;

- уточнен химический состав углсродосодержащих мишеней и с погрешностью ± 1 % определена концентрация атомов углерода 12С в мишенях;

- рассмотрен вопрос о сопутствующих ядерньк реакциях при облучении углеродосодержащих мишеней протонным пучком с энергией 70 - 200 МэВ и экспериментально определен состав короткоживущих продуктов этих реакций;

- проведен анализ источников погрешностей определения флюенса и поглощенной дозы активационным методом;

- методами сравнительной дозиметрии проверена точность, которую обеспечивает активационный метод при определении дозы на медицинском пучке ИТЭФ, и показано, что погрешность метода составляет ± 3,8 %;

- предложен путь развития активационного метода и создания трехканального варианта установки «Позитрон».

4. Публикации

1. S. Zink, В. М. Coursey, С. Е. Dick, М. F. Desrosiers, W. L. McLaughlin, М. R. McClelland, J. М. Puhl, D. Schauer, V. Kostjuchenko, D. Nichiporov Proton Dosimetry Using Alanine and Radiochromic Detectors: A Preliminary Study Abstracts of the 35th AAPM Meeting, 9-13 August, 1993, Washington, D. C., US A Medical Physics, 20, No. 3, May/June 1993, p. 867

2. V. Kostjuchenko, D. Nichiporov Measurement of the '2C(p,pn)"C reaction from 95 to 200 MeV Int. J. Appl. Rad. Isot., 1993, Vol. 44, No. 9, pp. 1173-1175

3. D. Nichiporov Activation method of dosimetry: Its state of the art and perspectives Abstracts of the XX PTCOG Meeting, May 16-18, 1994, Chester, UK, pp. 17-18

4. D. Nichiporov, V. Kostjuchenko, J. Puhl, D. Bensen, M. Desrosiers, C. Dick, W. McLaughlin, T. Kojima, B. Coursey, S. Zink Investigation of applicability of alanine and radiochromic detectors to dosimetry of proton clinical beams Int. J. Appl. Rad. Isot., 1995, Vol. 46, No. 12, pp. 1355-1362

5. D. Nichiporov, V. Kostjuchenko, A. Molokanov, J. Karlin, S. Vatnitsky Intercomparisons of proton clinical beams in Russia in light of the Loma Linda intercomparisons Abstracts of the XXIV PTCOG Meeting, April 24-26, 1996, Detroit, MI, USA, p. 31

6. В. И. Костюченко, Д. Ф. Ничипоров, В. Е. Лукьяшин, М.Ф. Ломанов, В. С. Хорошков, Г. Г. Шимчук Активационный метод дозиметрии на клинических протонных пучках: возможности использования, состояние и перспективы

Материалы конференции "Медицинская физика - 97: Новые технологии в радиационной онкологии", г. Обнинск, 8-12 декабря 1997 г., стр. 138-139

7. Д. Ф. Ничипоров, В. Е. Лукьяшин, В. И. Костюченко, В. С. Хорошков, Г. Г. Шимчук Абсолютные измерения бета-активности радионуклидов методам ßy-совпадений. Часть I. Установка "Позитрон" и измерение флюенса протонного пучка. М., Препринт ИТЭФ 1999, № 22

8. Д. Ф. Ничипоров, В. Е. Лукьяшин, В. И. Костюченко, В. С. Хорошков, Г. Г. Шимчук Абсолютные измерения бета-активности радионуклидов методам ßy-соепадений. Часть 2. Компьютерная модель расчета абсолютной величины бета-активности радионуклидов. М., Препринт ИТЭФ, 1999, № 23

9. Д. Ф. Ничипоров, В. И. Костюченко, В. Е. Лукьяшин, Ю. Е. Титаренко, Е. И. Карпихин, В. С. Хорошков, Г. Г. Шимчук Активационный метод дозиметрии на медицинском протонном пучке ИТЭФ: анализ погрешностей. М., Препринт ИТЭФ, 1999, № 24

Таблица 1. Центры протонной лучевой терапии и принятые в них эталонные методы определения поглощенной дозы.

Название центра ПЛТ и его местоположение Эталонный метод дозиметрии

CAL - Centre Antoine-Lassagne, Biomedical Cyclotron, Nice, France NkfCo)'

CCO - Clatterbridge Centre for Oncology, United Kingdom N,fCo)b

CPO - Proton Therapy Center of Orsay, France Ntf'Co)

DKFZ - German Cancer Research Center, Germany Nw(wCo)c

HMI - Hahn-Meitner Institute, Germany N„fCo)

LLUMC - Loma Linda University Medical Center, USA N^Co)

MGH - Massachusetts General Hospital, USA FCd (до 1996 г.), Nj/'Co) (в наст, время)

MPRI - Midwest Proton Radiation Institute, USA NtfCo)

NAC - National Accelerator Centre, South Africa KfCo)

NCC - National Cancer Center, Japan Nkf°Co)

NIRS - National Institute of Radiological Sciences, Japan NkfCo)

PMRC - Proton Medical Research Center, Japan NxfCo)

PSI - Paul Scherrer Institute, Switzerland Щ®Со)

TRIUMF - University of British Columbia, Canada Nx(a'Co)

UCL - Catholic University of Lovain, Belgium Nt(°°Co)

UCSF - University California - San Francisco, USA N,(MCo) '

UH/SL - University Hospital / The Svedberg Laboratory, Sweden NLfCo)

ИТЭФ, Москва, Россия Nac

ЛИЯФ - Ленинградский институт ядерной физики, Санкт-Петербург, Россия N„C°Co)

ОИЯИ - Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия N^Co)

Примечания к табл. 1:

* - калибровка по воздушной керме в поле гамма-излучения ь - калибровка по экспозиционной дозе в поле гамма-излучения с - калибровка по поглощенной дозе в воде в поле гамма-излучения Л - расчет поглощенной дозы с помощью цилиндра Фарадея в протонном пучке ° - расчет поглощенной дозы в протонном пучке на основе активационного метода

Рис. 1. Схема детектирующей части установки "Позитрон" для измерения малых активностей методом 4я:Ру-совпадений.

БУИ БАА БЗА БСА

2-92 2-95 ■4 2-95 -» 01ФМ

хонтроллер гаркаса

ЭВМ

'ис. 2. Схема установки для измерения малых активностей методом 4яРу-совпадений. >УС 2-95 - усилитель спектрометрический, БУИ 2-92 - быстрый усилитель импульсов, БАА !-95 - восстановитель постоянной составляющей, БЗА 2-95 - блок временной задержки, >СА 2-95 - дифференциальный дискриминатор, БСВ 2-98 - схема совпадений, БСчЦ 2-90 -шок счетчиков, БИМ-01Ф - блок цифровых интенсиметров, БТЭ-13 - блок таймера.

Рис. 3. Пример результатов расчета поправочного коэффициента к для двухканального варианта установки "Позитрон" в зависимости. от активности образца при уровне фона в у-канале 200 Бк.

Рис. 4. Сравнение калибровок по поглощенной дозе на протонном пучке ИТЭФ и на эталонном источнике ®Со МБТ (США), проведенных с помощью алашшовых детекторов.

>ис. 5. Схема организации международных сравнительных дозиметрических исследований: :освенное (пунктир) сравнение результатов ИТЭФ с результатами прямых (сплошные гинии) сравнений, проведенных в ¿ШМС между 13 центрами ПЛТ. Названия центров ■казаны в табл. 1.

ис. 6. Сравнение доз, измеренных детекторами, принадлежащих центрам -частникам сравнений в г. Лома-Линда, а также ИТЭФ и ОИЯИ, с дозиметром ШМС.

Подписано к печати 15.03.2000 Формат 60x90 1/16

Усл.-печ.лЛ,25. Тираж 100 экз. Заказ 472.

Отпечатано в ИТЭФ, 117259, Москва, Б.Черемушкинская, 25

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Цель работы

Объем и структура диссертации

ГЛАВА 1. Основные методы определения поглощенной дозы на медицинских протонных пучках.

Калориметрический метод

Ионизационный метод

Электрометрический метод

Активационный метод

Обоснование выбора активационного метода для ИТЭФ

ГЛАВА 2. Активационный метод измерения флюенса пучка: выбор моннторной реакции и метода регистрации активности.

Мониторные реакции

Методы регистрации активности

Метод Ру-совпадений

ГЛАВА 3. Установка для определения флюенса и методика перехода от флюенса к поглощенной дозе.

Детектирующая часть установки "Позитрон"

Схема обработки и регистрации сигналов установки "Позитрон"

Активационный метод измерения флюенса

Методика измерения активности мишеней и расчета флюенса

Определение поглощенной дозы по величине флюенса пучка

Калибровка монитора пучка по поглощенной дозе

ГЛАВА 4. Математическая модель регистрации активности и пути совершенствования установки "Позитрон".

Контрольный источник

Математическая модель регистрации активности на установке "Позитрон"

Модернизированный вариант установки "Позитрон"

ГЛАВА 5. Основные источники погрешности определения флюенса и поглощенной дозы и меры по повышению точности измерений.

Сечение мониторной реакции

Роль контрольного источника "Na

Массовая тормозная способность

Химический состав мишени

Сопутствующие ядерные реакции

Погрешность счета в у-и р-каналах

Погрешность в канале совпадений

Статистическая погрешность измерения активности

Мертвое время счетчиков

Продолжительность облучения мишеней

Упрощение расчетных формул

ГЛАВА 6. Экспериментальная проверка достигнутой точности измерений методами сравнительной дозиметрии.

Сравнения между российскими центрами ПЛТ

Сравнения между ИТЭФ и NIST

Косвенные сравнения

Анализ результатов и выводы

Идея использования пучков ускоренных протонов в медицинских целях впервые была высказана Р. Вильсоном в 1946 г. [1], а менее чем через 10 лет, в 1954 г., она получила свое практическое воплощение в работах по облучению гипофиза, выполненных в Калифорнийском университете в Беркли (США) [2]. В числе первых исследователей проблемы были и советские ученые, благодаря усилиям которых протонная терапия в СССР сделала свои первые шаги в 1968-69 гг. В действие были введены медицинские протонные пучки в Объединенном институте ядерных проблем (ОИЯИ, г. Дубна) и в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ, Москва) [3, 4]. В настоящее время (по данным на середину 1999 года) в 10 странах мира действуют 18 центров (в том числе три - на базе специализированных ускорителей), в которых проводится протонное лечение различных видов заболеваний, а курсы протонной терапии по данным на июль 1999 года [5] прошло более 24 ООО человек.

Целью лучевой терапии, как и всякого другого терапевтического вмешательства, является оказание лечебного воздействия на очаг патологии в организме человека. В идеальной ситуации лучевая терапия должна оказать максимальное терапевтическое воздействие на патологически измененные ткани (мишень) в организме пациента, не причиняя никакого вреда окружающим здоровым тканям. Однако на практике достижение этих идеальных условий не представляется возможным, и окружающие здоровые ткани неизбежно подвергаются некоторому лучевому воздействию. Для достижения высокого процента излечения патологического очага лучевым терапевтам приходится работать вблизи верхней границы толерантности здоровых тканей, когда доза, подводимая к мишени, уже дает желаемый терапевтический эффект, а уровни дозы на здоровые ткани еще не приводят к их повреждению (т. н. терапевтический интервал). Этот интервал достаточно узок, и отсюда с неизбежностью вытекает необходимость достаточно точного измерения дозы, подводимой к очагу патологии и к окружающим здоровым тканям.

Актуальность работы

Развитие протонной лучевой терапии (ПЛТ) и ускоренный рост за последние годы числа центров ПЛТ во многих странах мира выдвигают на первый план задачу обобщения и распространения опыта, накопленного в протонной терапии. Применительно к клинической дозиметрии это прежде всего означает унификацию подходов и методов определения абсолютной величины поглощенной дозы. До начала данной работы суммарная погрешность абсолютной дозиметрии медицинского пучка ИТЭФ оценивалась примерно в ± 8 %. На определенном этапе развития протонной лучевой терапии такая погрешность могла считаться приемлемой. Однако ужесточение требований к гарантии качества ПЛТ и совершенствование методов клинической дозиметрии определили необходимость и возможность снижения относительной погрешности измерения поглощенной дозы до уровня ± 5 %. Указанная точность абсолютной дозиметрии обоснована, например, в рекомендациях, опубликованных Скандинавской ассоциацией медицинских физиков (КАСР) [6] и предъявляемых к дозиметрическому обеспечению радиотерапевтических установок. Задача повышения точности клинической дозиметрии протонных пучков стала особенно актуальной после разработки и опубликования международных рекомендаций [7, 8, 9], в которых максимально допустимым считается пятипроцентное расхождение между измерениями поглощенной дозы в разных центрах ПЛТ. Обеспечение пятипроцентной точности представляет собой качественно новый уровень решения задачи по определению поглощенной дозы, поскольку требует проведения комплексного анализа параметров, определяющих погрешности избранного метода дозиметрии. Столь высокая точность необходима для успешного применения протонных пучков в медицине, а также для достоверного сравнительного научного анализа экспериментальных данных, в том числе клинических результатов, полученных в различных центрах ПЛТ, Таким образом, погрешность определения абсолютной величины поглощенной дозы в каждом из центров не должна превышать ±5%.

Цель работы

Цель работы заключалась в проведении анализа возможностей активационного метода абсолютной дозиметрии медицинского пучка ИТЭФ, а также в разработке и реализации мер, которые помогли бы снизить погрешность этого метода абсолютной дозиметрии медицинского пучка ИТЭФ до величины, не превышающей ± 5 %.

При выполнении поставленной задачи с учетом своеобразных параметров медицинского пучка ИТЭФ были проанализированы особенности активационного и некоторых других методов определения абсолютной величины поглощенной дозы. Сравнение возможностей рассмотренных методов позволило придти к выводу о том, что, не отказываясь от активационного метода как эталонного для медицинского пучка ИТЭФ, можно существенно снизить его погрешность и добиться выполнения требований международных рекомендаций по обеспечению точности измерения поглощенной дозы. В ходе выполнения диссертационной работы был решен ряд вопросов теоретического и экспериментального характера.

К работам, посвященным теоретическим аспектам, можно отнести решение двух задач. Первая касается разработки математических моделей, описывающих регистрацию Реактивности на созданной в отделе медицинской физики ИТЭФ установке "Позитрон", и анализа возможностей модернизации конструкции этой установки. Вторая задача может быть сформулирована как анализ погрешностей активационного метода определения поглощенной дозы применительно к параметрам медицинского пучка ИТЭФ.

К экспериментальным работам можно отнести следующие:

- измерение сечения мониторной ядерной реакции 12С(р,рп)пС;

- определение числа ядер углерода 12С в материале активационных мишеней;

- исследование влияния сопутствующих реакций и, в частности, реакции 12С(р,р2п)10С;

- проверка достигнутой точности определения поглощенной дозы методами сравнительной дозиметрии с участием ряда отечественных и зарубежных центров.

Следует сказать несколько слов о логике изложения предлагаемого материала. Характер поставленной задачи предопределил последовательность этапов выполнения работы и структуру изложения материала. Активационный метод, используемый в ИТЭФ для определения поглощенной дозы, не является общепринятым среди других действующих центров ПЛТ. Поэтому прежде, чем анализировать его точностные возможности, имеет смысл обосновать выбор этого метода в качестве эталонного для медицинского пучка ИТЭФ. Достоинства метода Ру-совпадений, используемого для измерения Реактивности радионуклидов, иногда переоцениваются, а присущей методу погрешности измерений не уделяется должного внимания. В настоящей работе проанализированы как принципиальные возможности метода Ру-совпадений, так и погрешности измерения активности при практическом воплощении этого метода в установке "Позитрон". Предварительные результаты, полученные на этой установке, созданной в отделе медицинской физики ИТЭФ, послужили отправной точкой для развития математической модели регистрации Реактивности позитронных источников. Стремление снизить погрешность активационного метода заставило рассмотреть вопросы, связанные как с уточнением данных о сечении мониторной ядерной реакции 12С(р,рп)пС в диапазоне энергий протонов 95 - 200 МэВ, так и с уточнением химического состава активационных мишеней и наличием сопутствующих (мешающих) ядерных реакций, способных исказить результаты измерений. Основной целью работы являлось снижение погрешности абсолютной дозиметрии медицинского пучка ИТЭФ на базе активационного метода до величины не более ± 5 %. Следует отметить, что здесь и далее в тексте работы, если это не оговаривается особо, величины погрешностей указываются для уровня доверительной вероятности а-0,68 (одно стандартное отклонение). В качестве независимого способа проверки результатов проведенной работы были избраны методы сравнительной дозиметрии.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. В силу разнородного характера экспериментальных работ, хотя и подчиненных общей цели

Заключение

Диссертационная работа, посвященная анализу возможностей активационного метода определения абсолютной величины поглощенной дозы протонного пучка, была выполнена в отделе медицинской физики ИТЭФ. Получены следующие основные результаты:

- проведен сравнительный анализ основных методов абсолютной дозиметрии и с учетом параметров медицинского протонного пучка ИТЭФ обоснован выбор активационного метода в качестве эталонного для этого пучка;

- обоснован выбор мониторной реакции и разработан метод определения поглощенной дозы высокоинтенсивного импульсного моноэнергетического пучка на основе измерений его флюенса;

- проведен анализ источников погрешностей определения флюенса и поглощенной дозы активационным методом;

- создана математическая модель регистрации реактивности по методам Ру- и Руу-совпадений для источников ПС и 22№;

- разработана методика калибровки рабочих дозиметров для измерения поглощенной дозы в моноэнергетических и полихроматических пучках;

- уточнено сечение мониторной реакции в диапазоне энергий прогонов 95 - 200 МэВ;

- уточнен химический состав углеродосодержащих мишеней и с погрешностью

12 1 % определена концентрация атомов углерода С в мишенях;

- рассмотрен вопрос о сопутствующих ядерных реакциях при облучении углеродосодержащих мишеней протонным пучком с энергией 95 - 200 МэВ, определено их влияние на точность измерений и экспериментально определен состав короткоживущих продуктов этих реакций;

- методами сравнительной дозиметрии проверена точность активационного метода определения дозы на медицинском пучке ИТЭФ и показано, что погрешность метода составляет ± 3,8 %;

- проанализирован метод тройных (Руу) совпадений, открывающий возможность для дальнейшего повышения точности активационного метода.

1. R. R. Wilson Radiology, 47, 1946, p. 487

2. C. A. Tobias, J. E. Roberts, J. H. Lawrence et al. Peaceful Uses of Atomic Energy, 10, p. 95

3. В. С. Хорошков, JI. 3. Барабаш, А. В. Бархударян и др. Медицинская радиология, № 4, 1969, с. 58 62

4. В. П. Джелепов, В. И. Комаров, О. В. Савченко Медицинская радиология, N° 4, 1969, с. 54 58

5. Particles Newsletter, 24, July 1999, p. 15

6. P. Aaltonen, A. Brahme, I. Lax et al. Acta Oncologica, 36, 1997, p. 24

7. J. Lyman et al. Protocol for Heavy Charged-Particle Therapy Beam Dosimetry AAPM Report #16, American Institute of Physics, New York, April 1986

8. S. Vynckier, D. E. Bonnett, D. T. L. Jones Code of Practice for Clinical Proton Dosimetry Radiother. Oncol. 20, 1991, p. 53-63

9. S. Vynckier, D. E. Bonnett, D. T. L. Jones Supplement to the Code of Practice for Clinical Proton Dosimetry Radiother. Oncol. 32, 1994, 174-179

10. D. M. Fleming and W. A. Glass Radiation Research, 37, 1969, p. 316 321

11. J. C. McDonald and L. J. Goodman Phys. Med. Biol. 27, No. 2, 1982, p. 229 233

12. R. J. Schulz, N. Venkataramanan, M. S. Huq Phys. Med. Biol. 35, 1990, 1563 1574

13. L. Verhey et al. Rad. Res. 79, 1979, p. 34-54

14. J. S. McDonald, J. S. Laughlin, and L. J. Goodman Proceedings of a Symposium on Measurements for the Safe Use of Radiation, Nat. Bur. Stand. U.S., Spec. Publ. 456, 1976, p. 327-332

15. S. R. Domen A Sealed Water Calorimeter for Measuring Absorbed Dose J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol., 99, 1994, p. 121

16. R. J. Schulz, L. J. Verhey, M. S. Huq and N. Venkataramanan Phys. Med. Biol. 37, 1992, p. 947-953

17. ICRU Report #59 Clinical Proton Dosimetry. Part p. Beam Production, Beam Delivery and Measurement of Absorbed Dose, International Commission on Radiation Units, December 1998, Bethesda, Maryland, USA.

18. Evans R. D. The Atomic Nucleus, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1955

19. ICRU Report #31 Average Energy Required to Produce an Ion Pair, International Commission on Radiation Units, Bethesda, Maryland, USA, 1979

20. ICRU Report #49 Stopping Powers for Protons and Alpha Particles, International Commission on Radiation Units, Bethesda, Maryland, USA, 1993

21. Y. Hayakawa, H. Schechtman Med. Phys. 15, 1988, p. 778

22. P. L. Petti, L. Verhey, R. Wilson Phys. Med. Biol. 31, 1986, p. 1129-1138

23. S. Vatnitsky et al. Radiother. Oncol., 41, 1996, p. 169-177

24. J. W. Boag Phys. Med. Biol., 27, 1982, p. 201-211

25. J.V. Siebers Shielding Measurements for a 230 MeV Proton Beam, University of Wisconsin Madison, 1990

26. Y. Hayakawa et al. Med. Phys. 16, #3, 1989, p. 346-351

27. B. Larsson, B. Sarby GWI Report GWI-R 5/74, April 1974, Uppsala, Sweden

28. L. Verhey Radiother. Oncol., 41, 1996, p. 169-177

29. J. B. Cumming Ann. Rev. Nucl. Sei., 13, 1963, p. 261-286

30. D. F. Measday Nucl. Phys. 78A, No. 2, 1966, p. 476-480

31. V. Kostjuchenko, D. Nichiporov Int. J. Appl. Radiat. Isot., 44, 9, 1993, p. 1173-1175

32. G. V. S. Rayudu Canadian Journal of Chemistry, 42, 1964, p. 1149 1154

33. Aizenberg-Selove Nucl. Phys. A 248, 1975, p. 30

34. P. Aamodt, V. Peterson, R. Phillips Phys Rev, 88, 1952, p. 739-744

35. W. E. Crandall, G. P. Millburn, R. V. Pyle, and W. Birnbaum Phys. Rev. 101, 1956, p. 329

36. D. O. Caldwell, in Techniques of High Energy Physics (Ritson, D. M., Ed.), Interscience, New York, 1961, p. 487-508

37. J. B. Cumming, G. Friedlander, and C. E. Swartz Phys. Rev, 111, 1958, p. 1386

38. N. Horwitz, J. J. Murray Phys. Rev. 117, 1960, p. 1361

39. J. B. Cumming, R. Hoffman Rev. Sei. Instr. 29, 1958, p. 1104

40. J. B. Cumming, G. Friedlander, and S. Katcoff Phys. Rev. 125, 1962, p. 2078

41. J. B. Cumming, G. Friedlander, J. Hudis and A. M. Poskanzer Phys. Rev. 127, 1962, p. 950

42. J. В. Cumming, J. Hudis, A. M. Poskanzer, and S. Kaufman Phys. Rev. 128, 1962, p. 2392

43. S. A. T. Johanson Phil. Mag., 43, 1953, p. 249

44. Г. Г. Шимчук Абсолютная калибровка медико-биологического протонного пучка ИТЭФ Пояснительная записка к дипломному проекту, М., МИФИ, 1970

45. Н. G. Hicks, Р. С. Stevenson, and W. Е. Nervick Phys. Rev., 102, No. 5, 1956, p. 1390 1392

46. N. Hintz, N. F. Ramsey Phys. Rev. 88, 1952, p. 19-27

47. V. Parikh Nucl. Phys. 18, 1960, p. 628

48. К. Зигбан Методы бета- u гамма-спектроскопии M., Гос. изд. физ.-мат. лит., 1959, с. 616

49. Я. JI. Клейнбок, В. М. Наринский Атомная энергия, 37, вып. 1, 1974, с. 69 70

50. М. Ф. Ломанов, Ю. В. Пестрецов, Н. А. Милехин Устройство для измерения тока ускоренных частиц. Авторское свидетельство 1 302 446 СССР. МКИ Н 05 Н 7/00 пр. 29.12.83 Бюл. 13

51. J. F. Janni Atomic Data and Nuclear Data Tables, 27, No. 2/3, 1982, p. 338

52. A. N. Schreuder, D. T. L. Jones, A. Kiefer, in Advances in Hadrontherapy, Amsterdam, Elsevier Science, 1977, p. 284-289

53. В. И. Костюченко, Д. Ф. Ничипоров, В. Е. Лукьяшин, М.Ф. Ломанов, В. С. Хорошков, Г. Г. Шимчук Материалы конференции "Медицинская физика 97: Новые технологии в радиационной онкологии", г. Обнинск, 8-12 декабря 1997 г., стр. 138-139

54. V. Kostjuchenko, D. Nichiporov, and Е. Grusell Abstracts of the XXIV PTCOG Meeting, April 24-26, 1996, Detroit, MI, USA, p. 17

55. К. H. Мухин Введение в ядерную физику, М., 1963, стр. 184, 199

56. R. В. Firestone Tables of Isotopes, 8th CD ROM Edition, Wiley-Interscience, 1998

57. Т. M. Kavanagh et al. Can. J. Phys., 42, 1964, p. 1429

58. N. Sakamoto, H. Ogawa, M. Mannami et al. Radiation Effects, 1991

59. C. Tschaler and H. Maccabee Phys. Rev. Bl, 1970, p. 2863

60. N. Sakamoto, N. Shiomi-Tsuda, H. Ogawa et al. Nucl. Instr. Meth. B33, 1988, p. 158

61. W. Barkas, M. Berger NASA Report SP-3013, 1964

62. С. R. Hurlbut Bier on Plastic Scintillators. A Survey. Presented at the American Nuclear Society Winter Meeting, Nov. 1985.

63. R. Bodemann, H.-J. Lange et al. Nucl. Instr. Meth. В 82, 1993, p. 9

64. B. S. Amin, S. Biswas et al. Nucl. Phys. A 195, 1972, p. 311

65. Г. Боуэн, Д. Гиббоне Радиоактивациопный анализ. Атомиздат, М., 1968

66. М. В. Chadwick and P. G. Young Proton nuclear interactions with 12C, 14N, 160, 31P, and 40Cafor radiotherapy applications: evaluated data libraries to 250 MeV Los Alamos National Laboratory Report LAUR-96-1649, см. также ссылку № 69

67. M. М. Meitner, D. A. Clark et al. Nucl. Sci. Eng. 102, 1989, p. 310

68. M. M. Meitner, W. B. Amian et al. Nucl. Sci. Eng. 110, 1992, p. 289

69. B. Anders et al Z. Phys. 301, 1981, p. 353, а также P. Welch et al Bull. Am. Phys. Soc. 26, 1981, p. 708; см. также узел Web: http://t2.lanl.gov/cgi-bin/endlnk7cnata

70. L. Valentin et al. Physical Letters, 7, No.2, 1963, p. 163-164

71. P. J. Campion and J. G. V. Taylor Int. J. Appl. Rad. Isot., 10, No. 2/3, 1961, p. 131-133

72. V. Kostjuchenko Abstracts of the XX PTCOG Meeting, May 16-18, 1994, Chester, England, p. 13-14

73. NAC Annual Report, 1996, p. 115-116

74. J. W. Sinclair and M. W. Hanna J. Phys. Chem. 71, 1967, p. 84-88

75. D. F. Regulla and U. Deffner Int. J. Appl. Rad. Isot., 33, 1982, p. 1101

76. J. W. Hansen, K. J. Olsen, and M. Willie Rad. Prot. Dosimetry, 19, 1987, p. 43

77. C. de Angelis, P. Fattibene, S.Onori et al. Abstracts of the XX PTCOG Meeting, May 16-18, 1994, Chester, England, p. 10 12

78. D. F. Regulla and U. Deffner High-dose Dosimetry, IAEA, Vienna, 1985, p. 221