В МФТИ ускорили моделирование взрыва атомного ядра
По-новому моделировать взрывы атомных ядер научились специалисты Московского физико-технического института (МФТИ). Новый программный код позволяет на 15 процентов ускорить расчёт образования лёгких осколков ядер после таких процессов. Это бывает критически важно накануне тяжёлой ионной терапии у больного раком.
Радиотерапия применяется для разрушения злокачественных новообразований путем доставки источника излучения прямо в опухоль.
Как сообщили в МФТИ, программа, разработанная здесь, позволяет уменьшить временной интервал между временем постановки диагноза и лечением при помощи тяжелоионной терапии. Более быстрое и точное моделирование процессов, которые будут происходить в организме пациента при использовании атомных ядер, позволяет врачам более оперативно рассчитывать необходимую терапевтическую дозу облучения пациента.
Тяжелоионная терапия, к примеру, ядрами водорода или кислорода, это одна из самых эффективных типов радиотерапии, которая применяется при борьбе с глубоко лежащими внутри организма опухолями. Поскольку ядра заряженные и тяжелые, они эффективней и более точечно воздействуют на опухоль, меньше повреждая здоровые ткани вокруг нее. Однако, когда ядра попадают в тело человека, между ними внутри организма может произойти ядерная реакция с образованием вторичных ядер.
– При облучении опухоли пучком ионов углерода или кислорода часть ядер дробится на лету внутри тела пациента, – поясняет заместитель директора Центра научного программирования МФТИ Александр Светличный. – Эти осколки – альфа-частицы, протоны, легкие ядра – несут непредсказуемую дозу на здоровые ткани. Наша новая модель позволяет в несколько раз быстрее рассчитать, куда и как именно попадут эти фрагменты, и скорректировать план терапии.
Вклад этих вторичных ядер мы врачи должны учитывать, чтобы понимать, какую дозу выписать пациенту, чтобы терапия оказалась более действенной, с минимальным отрицательным воздействием на здоровые клетки.
— Это моделирование – персонифицированное?
— Да, это всегда индивидуальная работа с каждым пациентом. Вывести единую модель воздействия излучения на организм невозможно из-за различий самих типов опухолей, возраста пациентов и многих-многих других факторов.
— Сколько же раньше выделялось времени на получение картины мини-взрывов атомных ядер внутри организма пациента?
– Скажем, от нескольких часов до недели. Соответственно, теперь, благодаря новому алгоритму, мы научились делать это на 15 процентов быстрее, что позволит врачам раньше подобрать правильную дозу радио-препарата и начать его введение в организм больного человека.
Проект был недавно представлен на международной конференции по вычислительным методам в физике высоких энергий CHEP-2026 в Бангкоке. Технологию включили в официальный релиз международной библиотеки Geant4 версии 11.4, используемой для расчётов в ядерной медицине и физике высоких энергий.
На следующем этапе работы исследователи планируют помочь рассчитать возможные последствия вторичной радиации внутри космической станции. Как известно, внутри корабля космонавты защищены от облучения довольно тонкой обшивкой. Космические лучи, врезаясь в неё, дробят ядра обшивки на вторичные осколки, которые дают дополнительную радиационную нагрузку на организм человека. Новая модель поможет точнее предсказать, какая доза при этом достанется экипажу.
Еще одна отрасль применения нового метода моделирования – ядерная энергетика. В ускорительных установках протоны бомбардируют тяжелые мишени (например, из свинца или висмута), вызывая их дробление. Этот процесс позволяет не только получать редкие изотопы, но и «сжигать» радиоактивные отходы. По словам учёных, расчёт таких процессов сейчас занимает очень много времени и его тоже необходимо ускорять.
Источник: www.mk.ru
