🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

Modernized Software for Calculation and Optimization of Absorbed Dose Distribution in a Homogeneous Medium during Radiation Therapy with Fast Neutrons

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Purpose: To modernize software for calculation and optimization of isoeffective and absorbed dose distributions in a homogeneous media when planning fast neutron therapy for malignant tumours.

Material and Methods: The updated absorbed dose calculation system was applied to patients with two localisations, breast cancer (BC) and head and neck cancer (HNC). The study included data from 12 patients, of which 7 were patients with primary locally advanced breast cancer and 5 patients with head and neck cancer. In patients with BC, comprehensive treatment was performed. Patients with malignant tumours of the head and neck region underwent neutron and neutron-photon radiation therapy both in terms of combined treatment and as an independent type of treatment. Breast cancer was irradiated in fractionation mode with 4 fractions of 1.6 Gy each. Field docking was used. Patients diagnosed with head and neck cancer were irradiated in the mode of 3 fractions with a single dose of 2.4 Gy with the duration of the full course of treatment of 8 days. Irradiation took place on the therapeutic channel of the U-120 cyclotron located at Tomsk Polytechnic University.

Results: The planning results showed that the dose to the skin in the irradiation zone was 3.190 Gy and 3.143 Gy for beams 1 and 2, respectively. In the tumour centre, the dose was 3.253 Gy (isoeffective dose 7.980 isoGy). For critical sites (heart), the maximum doses ranged from 0.507 Gy to 1.943 Gy. ). The duration of exposure from each beam was 4 minutes and 26 seconds. For five patients with cancer in the head and neck region, planning was performed using 2 fields separated by an angle of 90 degrees (irradiation angles of 45 and 315 degrees). The fractionation regime included: 3 sessions with tumour dose 2.4 Gy, total dose 7.2 Gy per treatment course. The full course of neutron therapy was carried out in 8 days. TDF in the tumour zone was 55.4 units, with the maximum permissible value of 130 units. As a result, the dose to the skin was from 5.8 to 7.5 Gy. The dose to the tumour centre ranged from 7.1 to 7.23 Gy (taking into account RBE = 2.686 isoeffective dose ranged from 37.9 to 38.4 isoGy). Total treatment time per fraction was from 12.3 to 13.5 minutes.

About the authors

A. V. Vertinskiy

Tomsk Regional Oncology Center; National Research Tomsk Polytechnic University

Email: avvertinskiy@tpu.ru
Tomsk, Russia

E. A. Selikhova

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: avvertinskiy@tpu.ru
Tomsk, Russia

E. S. Sukhikh

National Research Tomsk Polytechnic University; Tomsk National Research Medical Center

Email: avvertinskiy@tpu.ru
Tomsk, Russia

V. V. Velikaya

Tomsk National Research Medical Center

Email: avvertinskiy@tpu.ru
Tomsk, Russia

O. V. Gribova

Tomsk National Research Medical Center

Email: avvertinskiy@tpu.ru
Tomsk, Russia

Zh. A. Starceva

Tomsk National Research Medical Center

Email: avvertinskiy@tpu.ru
Tomsk, Russia

References

  1. Sedov V.P., Lisin V.A. Model of VDF for Distant Therapy of Malignant Tumors with Fast Neutrons. Meditsinskaya Radiologiya = Medical Radiology 1988;33;9:9-12 (In Russ.).
  2. Lisin V.A. Linear-Quadratic Model in Planning Neutron Therapy at the U-120 Cyclotron. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost’ = Medical Radiology and Radiation Safety. 2018;63;5:41-47 (In Russ.)
  3. Lisin V.A. Dosimetric Computer Planning of Gamma-Neutron Therapy of Malignant Tumors Using the U-120 Cyclotron. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost’ = Medical Radiology and Radiation Safety. 1994;39;5:53-57 (In Russ.).
  4. Choynzonov Ye.L., Lisin V.A., Gribova O.V., Novikov V.A., Startseva Zh.A. Neytronnaya Terapiya Zlokachestvennykh Novoobrazovaniy Golovy i Shei = Neutron Therapy of Malignant Neoplasms of the Head and Neck: Monograph. Moscow, Rossiyskaya Akademiya Nauk Publ., 2021. 328 p. (In Russ.).
  5. Startseva Zh.A., Gribova O.V., Velikaya V.V., Sukhikh Ye.S., Lisin V.A., Novikov V.A. Remote Neutron Therapy in Tomsk: 40 Years in the Service of Oncology. Sibirskiy Onkologicheskiy Zhurnal = Siberian Oncology Journal. 2024;23;1:98-108.
  6. Velikaya V.V., Startseva Zh.A., Gol’dberg V.Ye., Popova N.O. Ten-Year Results of Complex Treatment of Patients with Primary Locally Advanced Breast Cancer. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost’ = Medical Radiology and Radiation Safety. 2023;68;5:71-76.
  7. Musabaeva L.I., Startseva Zh.A., Gribova O.V., Velikaya V.V., Lisin V.A. Novel Technologies and Theoretical Models in Radiation Therapy of Cancer Patients Using 6.3 MeV Fast Neutrons Produced BY U-120 Cyclotron. Proceedings of the International Conference on Physics of Cancer: Interdisciplinary Problems and Clinical Applications 2016. 22–25 March 2016. Russia, Tomsk.
  8. Musabayeva L.I., Choynzonov Ye.L., Gribova O.V., Startseva ZH.A., Velikaya V.V., Lisin V.A. Neutron Therapy in the Treatment of Radioresistant Malignant Neoplasms. Sibirskiy Onkologicheskiy Zhurnal = Siberian Oncological Journal. 2016;15;3:67-71 (In Russ.).
  9. Gribova O.V., Musabayeva L.I., Choynzonov Ye.L., Mukhamedov M.R. Clinical Course of Thyroid Cancer after Combined Treatment with Fast Neutrons in Patients with a High Risk of Recurrence. Vestnik Otorinolaringologii = Bulletin of Otolaryngology. 2012;5:91-92 (In Russ.).
  10. Ellis F. Dose. time and fractionation: A clinical hypothesis // Clin. Radiol. 1969. Vol. 20. P. 1‒7.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».