2) в начале пути
3) в конце пути (+)
4) примерно на 2/3 пути от начала
Максимум передачи энергии протонным пучком формируется в области, близкой к концу пробега частицы, и называется пиком Брэгга. По мере прохождения вещества протон постепенно теряет кинетическую энергию главным образом вследствие кулоновского взаимодействия с электронами атомов, вызывающего ионизацию и возбуждение. При замедлении частицы её удельные ионизационные потери возрастают, поэтому дозовое распределение резко увеличивается перед остановкой протона.
После достижения максимума энергия протона быстро падает до нуля, что обусловливает выраженный дистальный спад дозы и практически отсутствие выходной дозы за пределами расчетного пробега. Поэтому отмеченный вариант отражает основное физическое свойство протонной терапии: возможность подвести высокую дозу к мишени на заданной глубине, одновременно снижая облучение тканей, расположенных дистальнее опухоли. В клинической практике отдельные пики Брэгга различных энергий объединяют в расширенный пик Брэгга, или SOBP, чтобы равномерно покрыть опухоль по глубине.
| Участок пробега | Состояние протона | Удельные потери энергии | Особенность дозового распределения | Клиническое значение |
|---|---|---|---|---|
| Начальный участок | Высокая кинетическая энергия и скорость | Относительно невысокие | Входная доза ниже максимальной | Щадящее прохождение поверхностных тканей |
| Средняя часть пути | Протон постепенно замедляется | Постепенно увеличиваются | Доза нарастает по глубине | Формируется преддистальное распределение дозы |
| Область перед остановкой | Скорость существенно снижена | Высокие вследствие возрастания тормозной способности вещества | Резкое увеличение ионизации | Основная часть энергии передается в мишени |
| Пик Брэгга | Протон почти полностью теряет кинетическую энергию | Максимальные ионизационные потери | Локальный максимум поглощенной дозы | Точное подведение дозы к заданной глубине |
| Дистальный край пика | Протоны останавливаются | Быстро снижаются до нуля | Крутой дистальный спад дозы | Минимизация облучения органов за опухолью |
| Расширенный пик Брэгга (SOBP) | Суммарный эффект пучков разных энергий | Максимум распределяется по заданному диапазону глубин | Формируется относительно равномерная доза в объеме мишени | Применяется при лечении опухолей значительной протяженности |
Положение пика Брэгга определяется начальной энергией протонов и плотностью, а также составом тканей, через которые проходит пучок. Для планирования облучения используют расчет водного эквивалента толщины тканей и учитывают неоднородности анатомической области. В отличие от фотонного излучения, протонный пучок имеет конечный пробег, что является его важным дозиметрическим преимуществом. Реальное распределение дополнительно корректируют с учетом энергетического разброса, рассеяния и ядерных взаимодействий.