ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРИ СОЗДАНИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ РАДИОНУКЛИДНОЙ ВЕРТЕБРОПЛАСТИКИ
, 1, 2, ,
1,
Институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ г. Обнинск
1 Экспериментальный научно-исследовательский и методический центр «Моделирующие системы», г. Обнинск
2ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени , г. Обнинск
E-mail: *****@***ru
Вертебропластика – это хирургическое вмешательство, которое выполняется с целью укрепления повреждённого тела позвонка путём ввода в него специальной пластмассы – костного цемента. Ранее был предложен способ усовершенствования такой операции – введение в костный цемент радионуклида. Это позволяет избежать рецидивов болезни, однако требует всесторонней оценки возникающих эффектов.
Программное обеспечение – неотъемлемый компонент современных устройств и технологий, предназначенных для высокотехнологичной медицины. На основе результатов расчетно-экспериментальных исследований создана бета-версия программы планирования радионуклидной вертебропластики. Предметная область (оперируемый позвонок и его окрестности) моделируется с использованием КТ-снимков a) прецизионно, на основе воксельного представления и b) приближенно. Воксельная модель изготавливается в двух версиях: для расчета дозных и температурных полей. Расчеты температурных полей, обусловленных полимеризацией костного цемента, выполнены с помощью нестационарных трехмерных теплогидравлических кодов широкой области применения. Эти коды адаптированы для использования в условиях вертебропластики на основе выполненных экспериментов. Для использования расчетов on-line, была создана серия упрощенных моделей. В них варьировалась форма полости, расстояние до критических органов, скорость и способ течения крови. Таким образом, были учтены все возможные исходные сценарии, что позволило создать таблицы выходных данных, которые представляют собой зависимость температуры от времени на различных расстояниях от границы костного цемента. В результате отпадает необходимость новых расчетов для каждого пациента, что значительно снижает время предоперационной подготовки. Кроме теплогидравлических и радиационных расчетов были получены оценки синергизма облучения и нагрева биологической ткани и рассчитаны «коэффициенты усиления» лучевого воздействия. На основе этого были определены области радикальных и паллиативных терапевтических эффектов для конкретных условий вертебропластики.
Рис. 1. Воксельное и упрощенное представление позвонка в разрезе
Библиографический список
1. Galibert P., Deramond H., Rosat P. et al. Note prйliminaire sur le traitement des angiomes verte-braux parvertebroplastie acrylique percutanee // Neurochirurgie. 1987. - Vol. 33. - P. 166 - 168.
2. Deramond H., Depriester C., Galibert P., Le Gars D. Percutaneous vertebroplasty with polymethyl methacrylate. Technique, indicatios, and results // Radiol. Clin. North. AM. - 1998; 36: 533-546.
3. Kaemmerlen P., Thiesse P., Jonas P. et al. Percutaneous injection of orthopaedic cement in metastatic vertebral lesions. N. Engl. J. Med.; 1989; 321:131.
4. , , и др. Дозиметрическое планирование и выбор нуклида для радионуклидной вертебропластики при метастатическом поражении тел позвонков // Медицинская физика 2012, №1, с. 34 – 39.
5. , , и др. Радионуклидная вертебропластика при метастазах в позвоночнике // Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2012, Т. 57, №3, с.39-43.
6. , Моисеенко фантомы в задачах медицинской физики // Медицинская физика 2012, №3, с. 27– 34.
7. Забарянский нуклидов и расчет дозных полей при радионуклидной вертебропластике // Международная школа-семинар по ядерным технологиям «Черемшанские чтения» 24-27 апреля 2012 г. Сборник докладов, ч. 2. Димитровград, 2012. – с. 91 – 98.
8. Забарянский дозных полей при радионуклидной вертебропластике // V Троицкая конференция «МЕДИЦИНСКАЯ ФИЗИКА И ИННОВАЦИИ В МЕДИЦИНЕ». 4-8 июня 2012 г. Сборник материалов, т.1, с. 365-367.
9. Моисеенко фантом в дозиметрическом планировании радионуклидной вертебропластики при метастатическом поражении позвонков // там же, с. 419-421.
10. , , Вознесенская проблемы радионуклидной синергической вертебропластики // Тезисы 7-ой Российской конференции по радиохимии «Радиохимия-2012» г. Димитровград, 15-19 октября. 2012 г., с. 382.
11. , , и др. Моделирование гипертермии при стабилизирующей вертебропластике // Ядерная энергетика, №1, 2013, с. 133 – 143.
12. , , Вознесенский нагрузка на радиохирурга при радионуклидной вертебропластике // XIII Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров». Обнинск, 1 – 5 окт. 2013 г. Тезисы докладов, С. 125 – 127.
13. Забарянский тока крови в позвонке при вертебропластике // Там же, с. 128 – 129.
14. , , Кураченко -экспериментальное моделирование гипертермии при стабилизирующей вертебропластике // Там же, с. 237 – 238.
15. Golovin A. A., Voznesenskaya N. N., Voznesensky N. K., Kurachenko Yu. A. Dose Load on the Operator at the Radionuclide Vertebroplasty // 9-th International Conference NUCLEAR AND RADIATION PHYSICS ICNRP’13. – Almaty, Kazakhstan, 2013. Abstracts, p. 247-248.
16. Zabaryansky Yu. G. Voznesenskaya N. N., Voznesensky N. K., Kurachenko Yu. A. The Thermal and Ra-diation Synergy in Stabilized Vertebroplasty // Ibid., p. 259.
17. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory. Authors: X-5 Monte Carlo Team //LA-UR-03-1987. 2003.
18. Overgaard. J. Simultaneous and sequential hyperthermia and radiation treatment of an experi-mental tumor and its surrounding normal tissue in vivo.: Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. Vol. 6, 1980, pp. 1507-1517.
19. рикладное нелинейное программирование. – М.: МИР, 1975 г.
Сведения об авторах
– д. ф.-м. н.,: год рождения 1947 г.
– д. м.н., профессор, год рождения: 1949 г.
- к. т.н., зав. лаб. год рождения: 1980г.
– к. т.н., зав. лаб. год рождения: 1963г.
– аспирант, год рождения: 1988 г.
– аспирант, год рождения: 1989г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)
