В то время как обычная радиотерапия использует гамма- или рентгеновские лучи для уничтожения раковых клеток, определенные типы рака лучше реагируют на лечение с использованием пучков заряженных ионов. Ионные пучки можно сосредоточить на опухоли с хорошей точностью, сохраняя окружающие здоровые ткани, однако в настоящее время только четыре клинических учреждения, использующие этот вид облучения, работают по всему миру: одно в Германии, одно в Италии и два в Японии.
Одним из препятствий на пути к более широкому применению терапии является отсутствие первичного эталона для измерения дозы. Как и с любой формой лучевой терапии, доза любого типа лекарства должна быть рассчитана точно. Если пациент получит слишком много, будут побочные эффекты; если пациент получит меньше, несколько раковых клеток выживет, и опухоль снова начнет расти.
Лучшим способом расчета дозы является измерение нагревательного эффекта, вызванного поглощением излучения в определенном материале с использованием калориметра. Международный протокол утверждает, что в качестве материала нужно использовать воду, поскольку она обладает аналогичными свойствами поглощения, что и организм человека. В качестве альтернативы можно использовать материалы, изготовленные из твердых материалов. У них есть свои плюсы, и калориметры NPL сделаны из графита. Однако при использовании графитовых калориметров, нужно учитывать коэффициент преобразования, который придется применить к результатам измерений, чтобы те соответствовали результатам, полученным в терминах поглощенной дозы в воде, и соответствовали международным протоколам.
В ходе исследования были проведены эксперименты и численное моделирование для определения коэффициента преобразования для измерений с использованием графитового калориметра и пучка ионов углерода. Конечная степень преобразования будет зависеть от трех свойств: глубины, на которой были проведены измерения графита; потенциал замедления воды и графита, который объясняет, как частицы изменяют скорость по мере того, как ионизируют другие атомы и молекулы; и коэффициент коррекции плотности энергии, который различен для ядерных взаимодействий в воде и графите.
Ведущий автор исследования Северин Россом, работающий в NPL и Католическом университете Левена в Бельгии, сообщил следующее:
«Ионная лучевая терапия является перспективной для лечения различных форм рака, но без стандартов она будет оставаться недоступной для лечебных центров по всему миру и недоступной для большого количества пациентов. Данное исследование вносит свой вклад в разработку более надежных стандартов, которые помогут превратить лечение пучком ионов в более надежный и доступный способ для тех, кто в нем нуждается».