External-beam neutron therapy: the first domestic medical unit

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Modern radiotherapy, employing traditional linear accelerators, has nearly reached its apex in terms of efficacy in treating oncological diseases. The challenge before researchers in the field of implementing cutting-edge technologies pertains to the utilization of fundamentally different therapeutic approaches, one of which is remote neutron therapy. Its salient advantages include an increased relative biological effectiveness of radiation, while the complexities of implementing specific technological solutions encompass forming a beam of the required geometry and spectral characteristics.

The article delineates the key milestones in the development of the usage of fast neutron beams for remote radiotherapy, a general description of the neutron therapy complex and its primary structural components is also presented. These are currently being developed as an innovative, mass-producible medical project.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. S. Mardynsky

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: mardynsky@mrrc.obninsk.ru

член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk

I. A. Gulidov

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: agulidov@mrrc.obninsk.ru

доктор медицинских наук, заведующий отделом лучевой терапии МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk

K. B. Gordon

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Lumumba Peoples’ Friendship University of Russia

Email: gordon@mrrc.obninsk.ru

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk; Moscow

S. N. Кoryakin

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Obninsk Institute of nuclear energy энергетики – branch of the National Research Nuclear University “MEPHI”

Email: korsernic@mail.ru

кандидат биологических наук, заведующий отделом радиационной биофизики МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk; Obninsk

А. N. Solovyov

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Obninsk Institute of nuclear energy энергетики – branch of the National Research Nuclear University “MEPHI”

Email: salonf@mrrc.obninsk.ru

кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией медицинской радиационной физики МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk; Obninsk

V. О. Saburov

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: vosaburov@gmail.com

инженер МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk

S. A. Ivanov

A. Tsyb Medical Radiological Research Center, Branch of the National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation; Lumumba Peoples’ Friendship University of Russia

Email: oncourolog@gmail.com

член-корреспондент РАН, директор МРНЦ им. А.Ф. Цыба

Russian Federation, Obninsk; Moscow

А. D. Kaprin

Lumumba Peoples’ Friendship University of Russia; National Medical Research Radiological Center of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: kaprin@mail.ru

академик РАН, генеральный директор НМИЦ радиологии Минздрава России

Russian Federation, Moscow; Moscow

Т. K. Lobzhanidze

Research Institute of technical physics and automatization

Email: tklobzhanidze@gmail.com

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИИТФА

Russian Federation, Moscow

N. V. Маrkov

Research Institute of technical physics and automatization

Email: nick.v.markov@gmail.com

доктор технических наук, генеральный директор НИИТФА

Russian Federation, Moscow

I. М. Zheleznov

Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA)

Email: zheleznov@vniia.ru

доктор технических наук, заместитель директора ВНИИА

Russian Federation, Moscow

D. I. Yurkov

Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA); National Research Nuclear University “MEPHI”

Email: dmitry_yurkov@mail.ru

кандидат технических наук, заведующий кафедрой прикладной ядерной физики НИЯУ МИФИ

Russian Federation, Moscow; Moscow

О. A. Gerasimchuk

Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA); National Research Nuclear University “MEPHI”

Email: oleg.gerasimchuk@bk.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры прикладной ядерной физики НИЯУ МИФИ

Russian Federation, Moscow; Moscow

А. Y. Presnyakov

Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA)

Email: presnyakov_aleks@mail.ru

заместитель начальника отделения ВНИИА

Russian Federation, Moscow

V. I. Zverev

Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA); National Research Nuclear University “MEPHI”

Email: vi.zverev@physics.msu.ru

доктор физико-математических наук, физик ВНИИА

Russian Federation, Moscow; Moscow

V. P. Smirnov

Research Institute of technical physics and automatization

Email: valepansmirnov@rosatom.ru

академик РАН, научный руководитель НИИТФА

Russian Federation, Moscow

References

  1. Stone R.S., Lawrence J.H., Aebersold P.C. A Preliminary report on the Use of Fast Neutrons in the Treatment of Malignant Disease // Radiology. 1940. № 3. P. 322–327.
  2. Stone R.S., Larkin J.C. The treatment of cancer with fast neutrons // Radiology. 1942. № 5. P. 608–620.
  3. Catterall M. First randomized clinical trial of fast neutrons compared with photons in advanced carcinoma of the head and neck // Clin. Otolaryngol. Allied Sci. 1977. V. 2. P. 359–372.
  4. Parker R.G., Berry H.C., Gerdes A.J. et al. Fast neutron beam radiotherapy of glioblastoma multiforme // Am. J. Roentgenol. 1976. № 2. P. 331–335.
  5. Kaul R., Hendrickson F., Cohen L. et al. Fast neutrons in the treatment of salivary gland tumors // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1981. № 12. P. 1667–1671.
  6. Cohen L., Hendrickson F., Mansell J. et al. Response of sarcomas of bone and of soft tissue to neutron beam therapy // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1984. V. 10. P. 821–824.
  7. Tsunemoto H., Arai T., Morita S. et al. Japanese experience with clinical trials of fast neutrons // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1982. № 12. P. 2169–2172.
  8. Battermann J.J., Mijnheer B.J. The Amsterdam fast neutron therapy project: A final report // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1986. № 12. P. 2093–2099.
  9. Lindsley K.L., Cho P., Stelzer K.J. et al. Clinical trials of neutron radiotherapy in the United States // Bulletin du Cancer/Radiothérapie. 1996. Sup. 1. P. 78s–86s.
  10. Gribova O.V., Musabaeva L.I., Choynzonov E.L. et al. Neutron therapy for salivary and thyroid gland cancer // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1760. P. 200–210.
  11. Mardynsky Y.S., Sysoyev A.S., Andreyev V.G., Gulidov I.A. Preliminary results of clinical application of reactor fast neutrons in radiation and combined therapy of patients with laryngeal carcinoma // Strahlenther Onkol. 1991. № 3. P. 169–171.
  12. Jones B. Clinical radiobiology of fast neutron therapy: What was learnt? // Front Oncol. 2020. V. 10. 1537.
  13. Gordon K., Gulidov I., Fatkhudinov T. et al. Fast and Furious: Fast Neutron Therapy in Cancer Treatment // International Journal of Particle Therapy. 2022. № 2. P. 59–69.
  14. Gulidov I., Koryakin S., Fatkhudinov T., Gordon K. External Beam Fast Neutron Therapy: Russian Clinical Experience and Prospects for Further Development // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2023. № 4. P. 821–827.
  15. Goodhead D.T. Neutrons are forever! Historical perspectives // Int. J. Radiat. Biol. 2019. V. 95. P. 957–984.
  16. Laramore G.E., Griffith J.T., Boespflug M. et al. Fast neutron radiotherapy for sarcomas of soft tissue, bone, and cartilage // Am. J. Clin. Oncol. 1989. V. 12. P. 320–326.
  17. Timoshchuk M.A., Dekker P., Hippe D.S. et al. The efficacy of neutron radiation therapy in treating salivary gland malignancies // Oral Oncol. 2019. V. 88. P. 51–57.
  18. Frey K., Bauer J., Unholtz D. et al. TPS(PET) – A TPS-based approach for in vivo dose verification with PET in proton therapy // Phys. Med. Biol. 2013. № 1. P. 1–21.
  19. Schneider W., Bortfeld T., Schlegel W. Correlation between CT numbers and tissue parameters needed for Monte Carlo simulations of clinical dose distributions // Phys. Med. Biol. 2000. № 2. P. 459–478.
  20. Gordon K.B., Saburov V.O., Koryakin S.N. et al. Calculation of the Biological Efficiency of the Proton Component from 14.8 MeV Neutron Irradiation in Computational Biology with Help of Video Cards // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2022. V. 173. P. 281–285.
  21. Chernukha A.E., Saburov V.O., Adarova A.I. et al. Three-Dimensional Models and Complimentary Geometry for Dose Evaluation in NG-24MT Based Neutron Radiotherapy Cabinet // Izvestiya vuzov. Yadernaya Energetika. 2022. V. 3. P. 158–167.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Neutron therapy complex in the process of assembly

Download (261KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Screenshot of the patient planning system for the treatment of a tumor of the right salivary gland

Download (245KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».