npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S207956292203006Xnpe-248Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsНеантропоморфный водный динамический фантом для протонной терапии сканирующим пучкомNonanthropomorphic Dynamic Water Phantom for Spot Scanning Proton TherapyБелихинМ. А.BelikhinМ. A.

Москва, 119991; Москва, 119991

Moscow, 119991; Moscow, 119991

mikhailbelikhin@yandex.ruПряничниковА. А.PryanichnikovА. А.

Москва, 119991; Москва, 119991

Moscow, 119991; Moscow, 119991

ЧерняевА. П.ChernyaevА. Р.

Москва, 119991

Moscow, 119991

ШемяковА. Е.ShemyakovА. Е.

Москва, 119991

Moscow, 119991

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук; Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationФизический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наукРоссияLebedev Physical Institute of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202203052024135515520Copyright © Белихин М.А., Пряничников А.А., Черняев А.П., Шемяков А.Е., 20242024Белихин М.А., Пряничников А.А., Черняев А.П., Шемяков А.Е.Belikhin М.A., Pryanichnikov А.А., Chernyaev А.Р., Shemyakov А.Е.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/248

В работе продемонстрированы возможности компактного неантропоморфного водного динамического фантома для протонной терапии сканирующим пучком. Данный фантом позволяет моделировать интрафракционное движение тканеэквивалентной мишени в водной среде в различных режимах. Конструкция фантома оптимизирована под работу с установками с фиксированным горизонтальным пучком без гантри. Мишени фантома совместимы со стандартным дозиметрическим оборудованием, таким как ионизационные камеры и дозиметрические пленки. Динамический фантом имеет малые габаритные размеры и массу, низкую себестоимость, широкий функционал с возможностью его доработки, а также прост в эксплуатации. Фантом может использоваться как для исследовательских целей, так и рутинной процедуры контроля качества протонной терапии интрафракционно движущихся опухолей.

This paper demonstrates the capabilities of a compact non-anthropomorphic water dynamic phantom for spot scanning proton therapy. This phantom simulates the intrafractional motion of a tissue-equivalent target in water based on various motion patterns. The design of the phantom is optimized for use with fixed horizontal beam setups without gantry. The phantom targets are compatible with standard dosimetry equipment such as ionization chambers and dosimetric films. The dynamic phantom has small dimensions and weight, low cost, wide functionality with the possibility of its refinement, and is also easy to use. The phantom can be used both for research purposes and for routine quality assurance of proton therapy for intrafractionally moving tumors.

протонная терапия сканирующим пучкомдинамический фантоминтрафракционное движениеspot scanning proton therapydynamic phantomintrafractional motionРабота выполнена при государственной поддержке в рамках Федеральной Научно-Технической Программы № 075-15-2021-1347 от 5 октября 2021 года от Министерства Науки и Высшего Образования Российской Федерации “Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов”.ReferencesChernyaev A.P., Klenov G.I., Bushmanov A.Yu., Pryanichnikov A.A., Belikhin M.A., Lykova E.N. // Med. Radiol. Rad. Bezopasn. 2019. V. 64 (2). P. 11 (in Russian).Chernyaev A.P., Klenov G.I., Bushmanov A.Yu., Pryanichnikov A.A., Belikhin M.A., Lykova E.N. // Med. Radiol. Rad. Bezopasn. 2019. V. 64 (2). P. 11 (in Russian).Kubiak T. // Brit. J. Radiol. 2016. V. 89. P. 1066.Kubiak T. // Brit. J. Radiol. 2016. V. 89. P. 1066.Bertholet J., Knopf A., Eiben B., McClelland J., Grimwood A., Harris E., Menten M., Poulsen P., Nguyen D.T., Keall P., Oelfke U. // Phys. Med. Biol. 2019. V. 64 (15). P. 15TR01. https://doi.org/10.1088/1361-6560/ab2ba8Bertholet J., Knopf A., Eiben B., McClelland J., Grimwood A., Harris E., Menten M., Poulsen P., Nguyen D.T., Keall P., Oelfke U. // Phys. Med. Biol. 2019. V. 64 (15). P. 15TR01. https://doi.org/10.1088/1361-6560/ab2ba8Trnková P. et al. // Phys. Med. 2018. V. 54. P. 121.Trnková P. et al. // Phys. Med. 2018. V. 54. P. 121.Rooney M., Kelly S. // Phys. Med. 2016. V. 32 (2). P. 425.Rooney M., Kelly S. // Phys. Med. 2016. V. 32 (2). P. 425.TRS-398. Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy. An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water. 2000. Vienna: IAEA.TRS-398. Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy. An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water. 2000. Vienna: IAEA.Kostiukhina N. et al. // Phys. Med. Biol. 2017. V. 62 (20). P. 8136.Kostiukhina N. et al. // Phys. Med. Biol. 2017. V. 62 (20). P. 8136.Haas et al. // Med. Phys. 2014. V. 41 (2). P. 022106.Haas et al. // Med. Phys. 2014. V. 41 (2). P. 022106.Perrin R.L. et al. // Phys. Med. Biol. 2017. V. 62. P. 2486.Perrin R.L. et al. // Phys. Med. Biol. 2017. V. 62. P. 2486.Balakin V.E., Belikhin M.A., Pryanichnikov A.A., Shemyakov A.E., Strelnikova N.S. // KnE Energy Phys. 2018. V. 3 (2). P. 45.Balakin V.E., Belikhin M.A., Pryanichnikov A.A., Shemyakov A.E., Strelnikova N.S. // KnE Energy Phys. 2018. V. 3 (2). P. 45.Pryanichnikov A.A. et al. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2018. V. 15 (7). P. 981.Pryanichnikov A.A. et al. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2018. V. 15 (7). P. 981.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.