Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2026. Том 71. № 4

DOI:10.33266/1024-6177-2026-71-4-133-138 

Г.А. Крусанов, Ю.Е. Смирнов, М.А. Колыванова, А.В. Белоусов

О ПЕРСПЕКТИВАХ ПРИМЕНЕНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО КОДА ТРАНСПОРТА ЧАСТИЦ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО ДЛЯ ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ БОР-НЕЙТРОН-ЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ

Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва

Контактное лицо: Мария Александровна Колыванова, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

РЕФЕРАТ

Цель: Сравнение результатов расчётов функционалов радиационных полей отечественного кода СМК для моделирования транспорта частиц методом Монте‒Карло и Geant4 применительно к бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ, энергии нейтронов 1–30 кэВ). 

Материал и методы: Для оценки точности программного кода СМК для задач БНЗТ был проведен расчет дозовых ядер точечного источника и распределений поглощенной дозы в гетерогенной среде со вставками, содержащими 10B. Сравнение проводилось с программным кодом Geant4. 

Результаты: Результаты расчетов дозовых распределений в программных кодах Geant4 и СМК приведены для энергий нейтронов 1–30 кэВ в водной гомогенной среде. Наблюдается хорошее согласие между результатами, расхождение не превышает 1,5%. Распределения поглощенных доз в гетерогенной среде со вставкой, имитирующей опухоль, с концентрацией 10B 500 мкг/г (плотность вставки 1 г/см3) для нейтронов с энергиями от 1 до 30 кэВ в Geant4 и СМК показали отклонения, не превышающие 10%, в области до вставки и несколько меньшее отклонение в области вставки.

Заключение: С учетом совпадения дозовых ядер точечных источников и того факта, что отклонения в гетерогенной среде не превышают 10% вкупе с далекой от совершенства экспериментальной базой для измерений поглощенной дозы, создаваемой нейтронными излучением, можно резюмировать, что код СМК вполне пригоден для исследований в области БНЗТ. 

Ключевые слова: код, СМК, Geant4, Монте-Карло, БНЗТ, распределение поглощенной дозы

Для цитирования: Крусанов Г.А., Смирнов Ю.Е., Колыванова М.А., Белоусов А.В. О перспективах применения отечественного кода транспорта частиц методом Монте-Карло для дозиметрического планирования БОР-нейтрон-захватной терапии // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2026. Т. 71. № 4. С. 133–138. DOI:10.33266/1024-6177-2026-71-4-133-138

Список литературы

1. Lipengolts A.A., Grigorieva E.Y., Ivanov S.M., et al. Current Status of Clinical Neutron Capture Therapy. Journal of Oncology: Diagnostic Radiology and Radiotherapy. 2018;1;1:15-18. Doi: 10.37174/2587-7593-2018-1-1-15-18.

2. Nigg D.W., Wheeler F.J., Wessol D.E., Capala J., Chadha M. Computational Dosimetry and Treatment Planning for Boron Neutron Capture Therapy. J Neurooncol. 1997;33;1–2:93–104. 

3. Zamenhof R.G., Redmond E., Solares G., Katz D., Riley K., Kiger S., et al. Monte Carlo-Based Treatment Planning for Boron Neutron Capture Therapy Using Custom Designed Models Automatically Generated from CT Data. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1996;35;2:383–97.

4. Hu N., Tanaka H., Kakino R., et al. Evaluation of a Treatment Planning System Developed for Clinical Boron Neutron Capture Therapy and Validation against an Independent Monte Carlo Dose Calculation System. Radiat Oncol. 2021;16:243. Doi: 10.1186/s13014-021-01968-2.

5. Wojnecki C., Green S. A Preliminary Comparative Study of Two Treatment Planning Systems Developed for Boron Neutron Capture Therapy: MacNCTPlan and SERA. Med Phys. 2002;29;8:1710–5.

6. Taskaev S.Y. Boron Neutron Capture Therapy. Phys At Nucl. 2021;84;2:207-11. 

7. Kulesza J.A., Adams T.R., Armstrong J.C., et al. MCNP® Code Version 6.3.1 Theory & User Manual. Los Alamos National Laboratory Tech. Rep. LA-UR-24-24602, Rev. 1. Los Alamos, NM, USA. May 2024. 738 p.

8. Allison J., et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. Nucl. Instrum. Meth. 2016;835:186-225.

9. Allison J., et al. Geant4 Developments and Applications. IEEE Trans. Nucl. Sci. 2026;53;1:270-278. 

10. Agostinelli S., et al. Geant4 ‒ a Simulation Toolkit. Nucl. Instrum. Meth. A. 2003;506:250-303.

11. Hu N., et al. Evaluation of PHITS for Microdosimetry in BNCT to Support Radiobiological Research. Appl Radiat Isot. 2020;161:109148. Doi: 10.1016/j.apradiso.2020.109148.

12. Battistoni G., Boehlen T., Cerutti F., et al. Overview of the FLUKA Code. Annals of Nuclear Energy. 2015;82:10-18.

13. Житник А.К., Залялов А.Н., Малькин А.Г. и др. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №2011610500 СМК от 11.01.2011 [Zhitnik A.K., Zalyalov A.N., Mal’kin A.G., et al. Svidetel’stvo o Gosudarstvennoy Registratsii Programmy dlya EVM = Certificate of State Registration of a Computer Program. No.2011610500 QMS. Dated 11.01.2011. (In Russ.)].

14. Chen Z., Yang P., Lei Q., Wen Y., He D., Wu Z., Gou C., Comparison of BNCT Dosimetry Calculation Using Different Geant4 Physics List. Radiation Protection Dosimetry. 2019;187;1:88–97. 

15. Medina R.S., Tellez D.A., Munévar E., Leyva J.A. Characterization of Neutron Capture by Boron at Low Energies: Preliminary LET Results from a Geant4 Simulation. Res. Med. Eng. Sci. 2023;10;4:RMES.000745. 

16. Suzuki S., Shiba S., Tanaka H., Yamanaka M., Matsumoto K., Tokuuye K., Omura M.  Comparison of Lifetime Attributable Risk of Post-Irradiation Secondary Cancer of Boron Neutron Capture Therapy, Proton Beam Therapy, and X-Ray Therapy for Pediatric and Adolescent and Young Adult Patients. Clinical and Translational Radiation Oncology. 2025;51:100921. 

17. Shaowen C., Long H., Muying W., Qiang T., Xiaowei L., Chunxiang Z. Monte Carlo Calculation of Dose Point Kernel and Absorbed Dose Distribution for Electrons and Photons. Nuclear Techniques. 2013;36;7:5.

18. Papadimitroulas P., Loudos G., Nikiforidis G.C., Kagadis G.C. A Dose Point Kernel Database Using GATE Monte Carlo Simulation Toolkit for Nuclear Medicine Applications: Comparison with other Monte Carlo Codes. Medical Physics. 2012;39;8:5238-47. 

19. Tiwari A., Graves S., Sunderland J. Measurements of Dose Point Kernels Using GATE Monte Carlo Toolkit for Personalized Convolution Dosimetry. Journal of Nuclear Medicine. 2019;60:274. 

  PDF (RUS) Полная версия статьи

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование.  Исследование выполнено в рамках научной программы Национального центра физики и математики, направление № 9 «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах.

Участие авторов.  Cтатья подготовлена с равным участием авторов.

Поступила:  20.03.2026. Принята к публикации: 25.04.2026.