Улучшение протонной терапии рака молочной железы путем введения золотых наночастиц (AuNPs)

Аннотация

Лучевая терапия играет важную роль в лечении онкологических заболеваний и является наиболее распространённым и эффективным методом после хирургического вмешательства. В протонной терапии опухоль облучается протонным пучком (ПП). Для повышения эффективности лечения рака молочной железы возможно одновременное введение в опухоль золотых наночастиц (AuNPs) во время облучения ПП. Целью настоящей работы является моделирование процесса лечения опухолей молочной железы с применением ПП и одновременным введением AuNPs в различных концентрациях. В рамках исследования создан фантом молочной железы, который подвергается облучению тонким протонным пучком с одновременным введением AuNPs. Для оценки увеличения поглощённой дозы в опухоли использовалась программа MCNPX.2.6.

Результаты моделирования показывают, что положение пика Брегга в пределах опухоли смещается вглубь при увеличении энергии. Также было установлено, что при одновременном введении AuNPs в концентрациях 10, 25, 50 и 75 мг/мл с ПП происходит увеличение поглощённой дозы до 1,75% по сравнению с вариантом без введения наночастиц. Кроме того, установлено, что оптимальный диапазон энергии протонов, при котором формируется пик Брегга внутри опухоли, составляет от 52 до 65 МэВ, что приводит к формированию расширенного пика Брегга. Следует отметить, что на величину поглощённой дозы оказывают влияние такие параметры, как полная тормозящая способность, средний угол кулоновского рассеяния, диапазон CSDA и флуктуации пробега. Данное исследование открывает новые перспективы применения AuNPs в лечении рака молочной железы с помощью протонной терапии и подтверждает перспективность введения AuNPs как стратегии повышения эффективности уничтожения раковых клеток при облучении высокоэнергетическим ПП.