Μελέτη της βελτιστοποίησης εξελιγμένων τεχνικών ακτινοθεραπείας με χρήση νανοσωματιδίων
Authors: Βλαστού Ελένη 
Published: March 2023

Τις τελευταίες δεκαετίες, τα Νανοσωματίδια (ΝΣ) έχουν προταθεί ως ακτινοευαισθητοποιητές των όγκων που υπόκεινται σε ακτινοθεραπεία (ΑΚΘ) εξαιτίας μιας ευρείας γκάμας χρήσιμων ιδιοτήτων τους. Ιδιαίτερα τα νανοσωματίδια χρυσού (ΝΧ) τα οποία παρουσιάζουν μία πληθώρα πλεονεκτημάτων έναντι άλλων μεταλλικών ΝΣ, και ιδιαίτερα υψηλή βιοσυμβατότητα, φιγουράρουν ως ιδανικοί ενισχυτές της δόσης που εναποτίθεται σε έναν όγκο στόχο υπό ακτινοβόληση. Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η ποσοτικοποίηση της ενίσχυσης της δόσης που μπορεί να προκληθεί στην εξωτερική ΑΚΘ όγκων που περιέχουν ΝΧ μέσω Monte Carlo υπολογισμών και η εκτίμηση των παραμέτρων που την επηρεάζουν. Αρχικά, στην προγραμματιστική πλατφόρμα GATE μοντελοποιήθηκε ομοίωμα νερού και δέσμη φωτονίων ενέργειας 6 ΜV προερχόμενη από το γραμμικό επιταχυντή (γ.ε.) ΤrueBeam της εταιρίας Varian παρουσία και απουσία του φίλτρου επιπέδωσης. Στη συνέχεια ΝΧ διαφόρων μεγεθών τοποθετήθηκαν στο μοντελοποιημένο ομοίωμα νερού σε διάταξη αποικιών και ακτινοβολήθηκαν με τις προσομοιωμένες δέσμες υπό διαφορετικές συνθήκες. Από τις ακτινοβολήσεις υπολογίστηκε η προκληθείσα αύξηση της δόσης και εκτιμήθηκε η επίδραση σε αυτήν του μεγέθους των ΝΧ, της συγκέντρωσης και της βιοκατανομής τους, σε επίπεδο νανοκλίμακας. Παράλληλα, συγκρίθηκαν οι υπολογισμοί της ενίσχυσης της δόσης από την τοποθέτηση των ΝΧ σε διαφορετικά βάθη εντός του ομοιώματος νερού. Επιπλέον μελετήθηκε η αύξηση της δόσης συναρτήσει της απόστασης από τα ΝΧ και σε διάφορες αποστάσεις από τον κεντρικό άξονα της δέσμης φωτονίων όπως προέκυψε από ακτινοβόληση του ομοιώματος νερού με πεδία φωτονίων διαφορετικών μεγεθών.Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας έδειξαν πως η παρουσία ΝΧ σε έναν όγκο μπορεί να ενισχύσει τη δόση έως και κατά 27%. Η μέγιστη ενίσχυση της δόσης σημειώθηκε στα πρώτα 100 nm από τις αποικίες και μειώθηκε με την απόσταση από αυτές. Παράλληλα, η αφαίρεση του φίλτρου επιπέδωσης από τη δέσμη του γ.ε. οδήγησε σε υψηλότερη ενίσχυση της δόσης συγκριτικά με την αύξηση που σημειώθηκε παρουσία αυτού. Ακτινοβόληση με μεγαλύτερα πεδία φωτονίων συσχετίστηκε επίσης με υψηλότερη ενίσχυση της εναποτιθέμενης δόσης. Τα βάθη στα οποία τοποθετήθηκαν οι αποικίες (2, 5 και 10 cm) αποδείχτηκαν επαρκή για την υπολογισθείσα αύξηση δόσης. Ο αριθμός των αποικιών ΝΧ στο ομοίωμα νερού δε συσχετίστηκε γραμμικά με την αύξηση της δόσης. Η κατανομή των ΝΧ στον υπό ακτινοβόληση όγκο επηρέασε σημαντικά την επαύξηση της εναποτιθέμενης ενέργειας στο νερό καθώς σημειώθηκαν φαινόμενα απορρόφησης των παραγόμενων δευτερογενών σωματιδίων από τις ίδιες τις αποικίες ΝΧ (ιδιαίτερα από τις πιο πυκνές), αλλά και από αυτές που έπονταν της πρώτης στην περίπτωση διάταξης πολλαπλών. Πριν από την κλινική εφαρμογή μιας καθοδηγούμενης ΑΚΘ με ΝΧ πρέπει να απαντηθούν ερωτήματα που σχετίζονται με τη συγκέντρωση αυτών, τη βιοκατανομή τους, τη διαδρομή που ακολουθούν κατά την αποβολή τους από τον οργανισμό, την ενδεχόμενη τοξικότητά τους κ.λπ. . Παράλληλα, περεταίρω διερεύνηση απαιτείται στις αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων ενεργειών eV με την ύλη σε επίπεδο nm και στην ενσωμάτωση των μοντέλων που τις περιγράφουν στα συστήματα σχεδιασμού ΑΚΘ.