pmjТихоокеанский медицинский журналPacific Medical Journal1609-1175TGMU10.34215/1609-1175-2024-4-48-52pmj-2828Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHESСпектр вторичного излучения маркера предлучевой разметки волластонита/гидроксиапатитаSpectrum of secondary radiation from the hydroxyapatite-wollastonite marker for pre-irradiation markinghttps://orcid.org/0009-0006-4245-7334ПасечникА. А.PasechnikA. A.

Андрей Александрович Пасечник, аспирант

Институт хирургии

690033; ул. Гамарника, 10, кв. 21; Владивосток

тел.: 8 (966) 293-95-52

Andrey A. Pasechnik, postgraduate student

Institute of Surgery

690033; 21 Gamarnika st.; Vladivostok

phone: 8 (966) 293-95-52

pasechnik1976@gmail.comАпанасевичВ. И.ApanasevichV. I.

Владивосток

Vladivostok

ПапыновЕ. К.PapynovE. K.

Владивосток

Vladivostok

ШичалинО. О.ShichalinO. O.

Владивосток

Vladivostok

АргишевО. А.ArgishevO. A.

Владивосток

Vladivostok

СтегнийК. В.StegniyK. V.

Владивосток

Vladivostok

НевожайВ. И.NevozhayV. I.

Владивосток

Vladivostok

КостивЕ. П.KostivE. P.

Владивосток

Vladivostok

ТемченкоВ. В.TemchenkoV. V.

Владивосток

Vladivostok

БорисенкоА. В.BorisenkoA. V.

Владивосток

Vladivostok

ПанкратовИ. В.PankratovI. V.

Владивосток

Vladivostok

Тихоокеанский государственный медицинский университетРоссияPacific State Medical UniversityRussian FederationДальневосточный федеральный университетРоссияFar Eastern Federal UniversityRussian FederationПриморский краевой онкологический диспансерРоссияPrimorsky Regional Oncology CenterRussian FederationРоссийская таможенная академия, Владивостокский филиалРоссияRussian Customs AcademyRussian Federation202416022025044852Copyright © Пасечник А.А., Апанасевич В.И., Папынов Е.К., Шичалин О.О., Аргишев О.А., Стегний К.В., Невожай В.И., Костив Е.П., Темченко В.В., Борисенко А.В., Панкратов И.В., 20252025Пасечник А.А., Апанасевич В.И., Папынов Е.К., Шичалин О.О., Аргишев О.А., Стегний К.В., Невожай В.И., Костив Е.П., Темченко В.В., Борисенко А.В., Панкратов И.В.Pasechnik A.A., Apanasevich V.I., Papynov E.K., Shichalin O.O., Argishev O.A., Stegniy K.V., Nevozhay V.I., Kostiv E.P., Temchenko V.V., Borisenko A.V., Pankratov I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tmj-vgmu.ru/jour/article/view/2828   Цель

   Цель: определить возможность генерации вторичного излучения на графте волластонита/гидроксиапатита (волластонит/ГАП), который имеет потенциал использования в качестве маркера для послеоперационной предлучевой разметки.

   Материалы и методы

   Материалы и методы: во время имитации сеанса лучевой терапии был изучен спектр вторичного излучения, генерируемый на графте волластонит/ГАП и полиакриламиде. Полиакриламид по составу основных химических элементов близок к мягким тканям человека, что позволяет его использовать в качестве эквивалента. Волластонит/ГАП был получен методом плазменно-реактивного спекания порошка Ca3(Si3O9) в смеси с реакционноспособными компонентами (CaO и CaHPO4ГАП). Имитация лучевой терапии проводилась на медицинском линейном ускорителе «TRUEBEAM» производства Varian Medical Systems при энергии фотонов 6 мегаэлектрон-вольт (МэВ) с созданием экрана из переносных свинцовых блоков и формированием отверстия в них диаметром 10 мм, через которое происходило облучение. Для регистрации распределения фотонов использовался гамма-спектрометр СКС-50М с детектором на основе сверхчистого германия. Показания приборов суммировались с шагом в 50 килоэлектронвольт (кэВ) в диапазоне от 0 до 2650 кэВ и были представлены в виде графика. В каждом диапазоне проводилось три измерения, после чего вычислялась средняя арифметическая и ошибка средней арифметической. Достоверность различия средних величин определялась по критерию Стьюдента.

   Результаты

   Результаты: вторичное излучение на исследуемых образцах в диапазоне 51–100 кэВ составило незначительное различие: волластанит/ГАП 23,18 ± 2,57 импульса/секунду против полиакриламида 21,57 ± 2,37 импульса/секунду с нивелировкой в энергиях 101–150 кэВ – волластанит/ГАП 21,18 ± 2,51 импульса/секунду против полиакриламида 22,9 ± 2,41 импульса/секунду. Однако эти различия не были статистически значимыми.

   Заключение

   Заключение: графт микрочастиц волластанит/ГАП является перспективным материалом для точной послеоперационной/предлучевой разметки при планировании лучевой терапии и не требует перерасчета дозы излучения.

   Objective

   Objective. To determine the potential for generating secondary radiation on a hydroxyapatite-wollastonite graft, which has the potential to be used as a marker for postoperative pre-irradiation marking.

   Materials and methods

   Materials and methods. During the simulation of a radiotherapy session, the spectrum of secondary radiation generated on the hydroxyapatite-wollastonite graft and polyacrylamide was studied. Polyacrylamide, composed of basic chemical elements similar to those in human soft tissues, was used as an equivalent. Hydroxyapatite-wollastonite was obtained by plasma-reactive sintering of Ca3(Si3O9) powder mixed with reactive components (CaO and CaHPO4HAP). The simulation of radiotherapy was conducted using a TrueBeam Linear Accelerator, developed by Varian Medical Systems, utilizing photon energy of 6 mega-electron volts (MeV) with a portable lead block shield and an aperture of 10 mm in diameter for irradiation. An SKS-50M gamma spectrometer with a high-purity germanium detector was used to record the photon distribution. Instrument readings were summarized in increments of 50 kilo-electron volts (keV) within the range of 0 to 2650 keV and presented graphically. Three measurements were taken in each range, after which the arithmetic mean and mean deviation were calculated. The significance of differences between means was determined using Student's t-test.

   Results

   Results. The secondary radiation from the studied samples in the range of 51–100 keV showed minor differences: hydroxyapatite-wollastonite produced 23.18 ± 2.57 pulses/second compared to polyacrylamide at 21.57 ± 2.37 pulses/second, while at energies of 101–150 keV, hydroxyapatite-wollastonite yielded 21.18 ± 2.51 pulses/second versus polyacrylamide at 22.9 ± 2.41 pulses/second. However, these differences were not statistically significant.

   Conclusion

   Conclusion. The graft of hydroxyapatite-wollastonite micro-particles is considered to be a promising material for precise postoperative/pre-irradiation marking during treatment planning and does not require recalculation of radiation dose.

органосохранное хирургическое лечениевторичное излучениепредлучевая разметкалучевая терапияorgan-preserving surgical treatmentsecondary radiationpre-irradiation markingradiation therapyАвторы заявляют о финансировании проведенного исследования из собственных средствThe authors declare funding for the study from their own funds.ReferencesMeattini I, Lambertini M, Desideri I, De Caluwé A, Kaidar-Person O, Livi L. Radiation therapy for young women with early breast cancer: Current state of the art. Crit Rev Oncol Hematol. 2019;137:143–153. doi: 10.1016/j.critrevonc.2019.02.014Meattini I, Lambertini M, Desideri I, De Caluwé A, Kaidar-Person O, Livi L. Radiation therapy for young women with early breast cancer: Current state of the art. Crit Rev Oncol Hematol. 2019;137:143–153. doi: 10.1016/j.critrevonc.2019.02.014Rutqvist LE, Rose C, Cavallin-Ståhl E. A systematic overview of radiation therapy effects in breast cancer. ActaOncol. 2003;42(5-6):532–45. doi: 10.1080/02841860310014444Rutqvist LE, Rose C, Cavallin-Ståhl E. A systematic overview of radiation therapy effects in breast cancer. ActaOncol. 2003;42(5-6):532–45. doi: 10.1080/02841860310014444La Rocca E, Lici V, Giandini T, Bonfantini F, Frasca S, Dispinzieri M, Gennaro M, S DC, Di Cosimo S, Lozza L, Pignoli E, Valdagni R, De Santis MC. Interobserver variability (between radiation oncologist and radiation therapist) in tumor bed contouring after breast-conserving surgery. Tumori. 2019;105(3):210–215. doi: 10.1177/0300891619839288La Rocca E, Lici V, Giandini T, Bonfantini F, Frasca S, Dispinzieri M, Gennaro M, S DC, Di Cosimo S, Lozza L, Pignoli E, Valdagni R, De Santis MC. Interobserver variability (between radiation oncologist and radiation therapist) in tumor bed contouring after breast-conserving surgery. Tumori. 2019;105(3):210–215. doi: 10.1177/0300891619839288Furet E, Peurien D, Fournier-Bidoz N, Servois V, Reyal F, Fourquet A, Rouzier R, Kirova YM. Plastic surgery for breast conservation therapy: how to define the volume of the tumor bed for the boost? Eur J Surg Oncol. 2014;40(7):830–4. doi: 10.1016/j.ejso.2014.03.009Furet E, Peurien D, Fournier-Bidoz N, Servois V, Reyal F, Fourquet A, Rouzier R, Kirova YM. Plastic surgery for breast conservation therapy: how to define the volume of the tumor bed for the boost? Eur J Surg Oncol. 2014;40(7):830–4. doi: 10.1016/j.ejso.2014.03.009Hunter MA, McFall TA, Hehr KA. Breast-conserving surgery for primary breast cancer: necessity for surgical clips to define the tumor bed for radiation planning. Radiology. 1996;200:281–2.Hunter MA, McFall TA, Hehr KA. Breast-conserving surgery for primary breast cancer: necessity for surgical clips to define the tumor bed for radiation planning. Radiology. 1996;200:281–2.Aldosary G, Caudrelier JM, Arnaout A, Chang L, Tse T, Foottit C, Song J, Belec J, Vandervoort E. Can we rely on surgical clips placed during oncoplastic breast surgery to accurately delineate the tumor bed for targeted breast radiotherapy? Breast Cancer Res Treat. 2021;186(2):343–352. doi: 10.1007/s10549-020-06086-3Aldosary G, Caudrelier JM, Arnaout A, Chang L, Tse T, Foottit C, Song J, Belec J, Vandervoort E. Can we rely on surgical clips placed during oncoplastic breast surgery to accurately delineate the tumor bed for targeted breast radiotherapy? Breast Cancer Res Treat. 2021;186(2):343–352. doi: 10.1007/s10549-020-06086-3Sharma R, Spierer M, Mutyala S, Thawani N, Cohen HW, Hong L, Garg MK, Kalnicki S. Change in seroma volume during whole-breast radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2009;75(1):89–93. doi: 10.1016/j.ijrobp.2008.10.037Sharma R, Spierer M, Mutyala S, Thawani N, Cohen HW, Hong L, Garg MK, Kalnicki S. Change in seroma volume during whole-breast radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2009;75(1):89–93. doi: 10.1016/j.ijrobp.2008.10.037Sung S, Lee JH, Lee JH, Kim SH, Kwak YK, Lee SW, Jeon YW, Suh YJ. Displacement of surgical clips during postoperative radiotherapy in breast cancer patients who received breast-conserving surgery. J Breast Cancer. 2016;19:417–22.Sung S, Lee JH, Lee JH, Kim SH, Kwak YK, Lee SW, Jeon YW, Suh YJ. Displacement of surgical clips during postoperative radiotherapy in breast cancer patients who received breast-conserving surgery. J Breast Cancer. 2016;19:417–22.Papynov EK, Shichalin OO, Medkov MA, Grishchenko DN, Portnyagin AS, Merkulov EB, et al. ZrO<sub>2</sub>-phosphates porous ceramic obtained via sps-rs “in situ” technique: Bacteria test assessment. Ceram Int. 2019;45(11):13838–46.Papynov EK, Shichalin OO, Medkov MA, Grishchenko DN, Portnyagin AS, Merkulov EB, et al. ZrO<sub>2</sub>-phosphates porous ceramic obtained via sps-rs “in situ” technique: Bacteria test assessment. Ceram Int. 2019;45(11):13838–46.Stevens MM. Biomaterials for bone tissue engineering. Mater Today. 2008;11(5):18–25.Stevens MM. Biomaterials for bone tissue engineering. Mater Today. 2008;11(5):18–25.Li Z, Michelet C, Incerti S, Ivanchenko V, Novak M, Guatelli S, Seznec H. Implementation of the EPICS2017 database for photons in Geant4. PhysMed. 2022;95:94–115. doi: 10.1016/j.ejmp.2022.01.008Li Z, Michelet C, Incerti S, Ivanchenko V, Novak M, Guatelli S, Seznec H. Implementation of the EPICS2017 database for photons in Geant4. PhysMed. 2022;95:94–115. doi: 10.1016/j.ejmp.2022.01.008Wielopolski L, Maryanski M, Washington AC, Schidlovsky G, Cohn SH, Reinstein LE, Kalend AM, Meek AB. Polyacrylamide-based phantoms as tissue substitute in experimental radiation physics. Med Phys. 1985;12(6):788–92. doi: 10.1118/1.595666Wielopolski L, Maryanski M, Washington AC, Schidlovsky G, Cohn SH, Reinstein LE, Kalend AM, Meek AB. Polyacrylamide-based phantoms as tissue substitute in experimental radiation physics. Med Phys. 1985;12(6):788–92. doi: 10.1118/1.595666

The authors declare that there are no conflicts of interest present.