Аспирантка кафедры прикладной физики Физико-технического института ТПУ Ангелина Красных, ставшая победительницей конкурса «УМНИК-2016» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, занимается разработкой метода формирования электронных пучков, используемых в медицине, в частности при проведении лучевой терапии для борьбы с онкозаболеваниями.

 


«Методы, основанные на использовании электронных пучков, являются неотъемлемой частью современной медицины и включают в себя широкий спектр радиотерапевтических задач. Одной из наиболее эффективных и перспективных является интраоперационная лучевая терапия пучками быстрых электронов различной энергии. Данная процедура представляет собой непосредственное подведение высокой однократной дозы к патологическому очагу или на «ложе» удаленной опухоли», — рассказывает Ангелина Красных.

По словам аспирантки Томского политехнического университета, в основе ее разработки лежит использование технологий быстрого прототипирования для изготовления фильтрующих и коллимационных систем. Сейчас для формирования терапевтического пучка электронов чаще всего применяется система фильтрующих фольг, металлических коллиматоров и наборов блоков. Изготовление фильтров, блоков и коллимирующих (формирующих поперечные размеры) систем методами 3D-печати, форма которых рассчитана с учетом непосредственной задачи, позволит, по мнению разработчицы, быстро и точно сформировать любой профиль пучка произвольной формы.

 

Фото: расчетное поле электронов: а) сформированное стандартным аппликатором б) сформированное сложным коллиматором

«Разработанный метод позволит создать аппаратно-программный комплекс, который на основе томографических данных пациента и параметров клинического ускорителя обеспечит расчет размеров и формы фильтрующе-коллимационной системы для формирования сложного поля облучения пучком электронов для проведения лучевой терапии. Данная система будет изготавливаться из пластиковых филаментов с применением технологий трехмерной печати. Программное обеспечение будет учитывать характер взаимодействия электронов с материалом и рассчитывать необходимые параметры поля облучения для наиболее эффективного проведения лучевой терапии», — поясняет Красных.

Отметим, устройство будет представлять собой пластиковый цилиндр, внутри которого будут содержаться фильтрующие и коллимирующие элементы. Оно будет легко в использовании. Кроме того, при использовании метода, разработанного в ТПУ, время изготовления индивидуальных изделий будет составлять около пяти часов, тогда как при использовании стандартного метода — плавки коллиматоров из металла — на аналогичные процессы уходит два дня и более.

«Для готовых изделий, представляющих собой фильтры, блоки и коллиматоры, форма которых будет рассчитана с учетом индивидуальных анатомических особенностей человека, одной из важнейших характеристик является время, затрачиваемое на их изготовление.

Применение технологий быстрого прототипирования позволит сократить временные затраты до трех-пяти часов. Кроме того, немаловажным преимуществом предложенного метода является его относительно невысокая стоимость.

По предварительным оценкам, себестоимость создания одного изделия — около тысячи рублей. Также основное преимущество данного метода заключается в уменьшении последствий лучевой терапии. За счет индивидуального изготовления можно уменьшить негативное влияние излучения на критические органы и ткани», — считает аспирантка ТПУ.

Добавим, Ангелина Красных работает над проектом в составе научной группы под руководством старшего научного сотрудника кафедры прикладной физики ФТИ ТПУ Сергея Стучеброва и медицинского физика НИИ онкологии Томского НИМЦ Ирины Милойчиковой. Сейчас группой уже пройден этап моделирования процессов, был проведен эксперимент на пучке электронов микротрона ТПУ. На основе результатов эксперимента модель была скорректирована. Кроме того, политехниками был выполнен эксперимент на клиническом ускорителе электронов фирмы Varian. Сейчас разработчики занимаются обработкой данных и сравнением их с результатом моделирования. Заявку на патент на изобретение планируется подать в третьем квартале 2018 года.

Похожие новости

  • 15/05/2019

    Аспирантка ТПУ представила нательные электронные сенсоры из оксида графена на конкурсе U-NOVUS

    ​В Томске в рамках форума U-NOVUS-2019 прошел очный этап конкурса разработок молодых ученых. На нем в Доме ученых свои проекты презентовали студенты, аспиранты и научные сотрудники вузов региона. Томский политехнический университет представила аспирантка Анна Липовка.
    751
  • 27/07/2016

    Российская передовая разработка для эстетической медицины

    ​Имея развитую сеть клиник и отделений эстетической медицины и косметологии, наша страна, к сожалению, располагает в этой сфере по большей части иностранным оборудованием.  Сегодня самые различные зарубежные фирмы "кормятся" в России, поставляя целые линии аппаратов.
    1093
  • 26/12/2019

    Ученые ТПУ разработали полимерные повязки для регенерации слизистой оболочки ротовой полости

    ​Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из российских вузов разработали полимерные мембраны для восстановления слизистой оболочки ротовой полости. Покрытия уже успешно прошли доклинические испытания на животных, доказавшие эффективность регенерации тканей, а также высокие антибактериальные свойства.
    150
  • 22/11/2019

    Томские радиофизики учтут влияние костей при лечении обмороженных конечностей

    ​Радиофизики ТГУ улучшают методику лечения обмороженных конечностей с помощью слабого СВЧ-излучения. Они проводят эксперименты на фантомах – моделях отдельных частей человеческого тела. Учёные планируют учесть неоднородность структуры отогреваемой конечности (кожно-жировой слой, мышцы, костные ткани), это поможет уточнить режимы отогрева, улучшить терапию и уменьшить или совсем исключить вероятность ампутации частей тела, пострадавших от обморожения.
    208
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    382
  • 07/05/2019

    Томская студентка разрабатывает аппарат для постоперационного лечения рака

    ​Студентка Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), участница программы УМНИК Алена Анищенко разрабатывает устройство для нагрева тканезамещающих имплантатов, использующихся в лечении злокачественных новообразований.
    613
  • 22/06/2017

    В ТПУ создали технологию безотходного производства изотопов для диагностики рака

    Ученые Томского политехнического университета разработали генераторы технеция-99м, позволяющие получать один из самых востребованных радиоактивных изотопов в ядерной медицине без отходов. Благодаря созданной технологии дорогостоящее сырье (молибден-98) можно регенерировать и использовать повторно.
    1142
  • 16/08/2016

    На реакторе ТПУ будут производить изотопы лютеция для лечения злокачественных опухолей

    ​На исследовательском реакторе Томского политехнического университета планируется запустить линию по производству лютеция-177 с небольшим содержанием лютеция-178. Эти изотопы станут основой радиофармпрепаратов для лучевой терапии злокачественных опухолей.
    1418
  • 09/08/2019

    От Титана до раковой клетки: какие открытия готовят биофотоники ТГУ

    ​Первых специалистов по биофотонике выпустил Томский госуниверситет (ТГУ), возможно, они будут участвовать в главных научных открытиях ближайшего будущего. Ведь именно в биофизике их пророчат особенно много.
    230
  • 13/08/2018

    Томские ученые знают, как «захватить» наномир

    ​Пока мировое сообщество пытается узнать, что таят в себе морские глубины необъятного Мирового океана и бесконечное космическое пространство, зарубежные ученые Томского политехнического университета — профессора Рауль Родригес и Евгения Сергеевна Шеремет — пытаются «захватить» наномир и контролировать отдельные молекулы.
    757