сотрудник
Томская область, Россия
Цель: Изучить зависимости терапевтического фактора выигрыша (ТФВ) от дозы в терапии пучком нейтронов циклотрона У-120 при различных соотношениях параметров линейно-квадратичной модели, характеризующих радиочувствительность опухолевой и нормальной ткани. Материал и методы: ТФВ в нейтронной терапии рассчитывают как отношение относительной биологической эффективности нейтронов для опухоли (ОБЭоп) к ОБЭ для нормальной ткани (ОБЭн.т.). Для расчета зависимостей ОБЭ нейтронов от дозы и ТФВ применена линейно-квадратичная модель (ЛКМ). Рассмотрены два случая: 1) в исследование включены три типа опухоли с различной радиочувствительностью, при облучении которых критической является одна и та же нормальная ткань; 2) рассмотрен результат нейтронной терапии для одной и той же опухоли, когда в качестве критических взяты три типа нормальной ткани с различной радиочувствительностью. Результаты: На основе расчетов и анализа литературных данных получены зависимости ОБЭ нейтронов от дозы для выбранных типов опухолей и нормальных тканей. Рассмотрены варианты: 1) ОБЭоп > ОБЭн.т; 2) ОБЭоп < ОБЭн.т., причем в первом и во втором случае зависимости в интервале терапевтических доз являются сходящимися; 3) зависимости ОБЭоп и ОБЭн.т от дозы пересекаются. Найдены зависимости ТФВ в нейтронной терапии от разовых очаговых доз и количественных соотношений между параметрами линейно-квадратичной модели, характеризующими радиочувствительность опухолевой и нормальной ткани. Многовариантность соотношения между зависимостями от дозы ОБЭоп и ОБЭн.т является причиной многообразия зависимостей ТФВ от дозы. В первом случае найдено, что ТФВ, а значит, и преимущество нейтронной терапии возрастает с ростом отношения (α/β)γ и с уменьшением однократной очаговой дозы, причем максимальное значение ТФВ равно ~1,4. Во втором случае ТФВ < 1, т.е. эффективность нейтронной терапии ниже, чем эффективность терапии редкоионизирующим излучением, но она улучшается с ростом однократной очаговой дозы и с уменьшением радиочувствительности нормальной ткани. В третьем случае доза Dп в точке пересечения является границей, слева от которой ТФВ > 1, а справа – ТФВ < 1 при условии, что в области D< Dп, ОБЭоп > ОБЭн.т. Выводы: Полученные результаты при известных параметрах ЛКМ для опухолевой и нормальной ткани позволяют делать более обоснованный выбор между нейтронной терапией и терапией редкоионизирующим излучением с целью повысить эффективность лечения пациентов со злокачественными новообразованиями. Показано, что в случае выбора нейтронной терапии анализ зависимости ТФВ от дозы позволяет выбрать и оптимальный режим фракционирования дозы.
нейтронная терапия, линейно-квадратичная модель, терапевтический фактор выигрыша
Одним из видов лучевой терапии (ЛТ) злокачественных новообразований является дистанционная терапия быстрыми нейтронами. Пионером в использовании пучка быстрых нейтронов для лечения рака стал R. Stone, который начал исследования в 1938 г. Однако в то время не было известно одно из важнейших свойств ионизирующих излучений, состоящее в том, что различные виды излучений при одинаковых поглощенных дозах создают в облучаемом биологическом объекте эффекты, существенно различающиеся по степени выраженности. В результате у пациентов возникли тяжелые лучевые повреждения, и после серии неудач такого рода применение нейтронной терапии (НТ) в 1942 г. было прервано на длительный срок. Проведенные в последующем радиобиологические исследования нейтронного излучения и введение такого понятия как относительная биологическая эффективность (ОБЭ) излучений позволили возобновить клинические испытания НТ. Благодаря длительным исследованиям доказано, что она в большей степени эффективна при лечении радиорезистентных к редкоионизирующему излучению опухолей, например, рецидивирующих опухолей, которые часто бывают гипоксическими и высоко дифференцированными.
1. Stone R. Neutron therapy and specific ionization. Janewry Memorial Lecturell // Amer. J. Roentgenol. 1948. Vol. 59. P. 771–778.
2. Catterall M., Bewley D.K. Fast Neutrons in the Treatment of Cancer. – London, Academic Press, New York. Grune and Stratto. 1979. 394 pp.
3. Зырянов Б.Н., Мусабаева Л.И., Летов В.Н., Лисин В.А. Дистанционная нейтронная терапия. – Томск: Изд. ТГУ. 1991. 300 с.
4. Лисин В. А. Дозиметрическое компьютерное планирование терапии злокачественных опухолей пучком быстрых нейтронов циклотрона У-120 // Мед. радиол. и радиац. безопасность. 1991. No 1. С. 26–28.
5. Гулидов И.А., Мардынский Ю.С., Втюрин Б.М. и соавт. Быстрые нейтроны реактора в сочетанной гамма-нейтронной терапии больных раком органов полости рта и ротоглотки // Росс. онкол. журнал. 2000. No6. С. 4–7.
6. Гулидов И.А., Мардынский Ю.С., Цыб А.Ф., Сысоев А.С. Нейтроны ядерных реакторов в лечении злокачественных новообразований. – Обнинск: Изд-во МРНЦ РАМН. 2001. 132 с.
7. Важенин А.В., Рыкованов Г.Н. Уральский центр нейтронной терапии: история создания, методология, результаты работ. – М.: Издательство РАМН. 2008. 124 с.
8. Мусабаева Л.И., Жогина Ж.А., Слонимская Е.М., Лисин В.А. Современные методы лучевой терапии рака молочной железы. – Томск. 2003. 200 с.
9. Musabaeva L.I., Lisin V.A. Response of resistant malignant tumors to neutron therapy // Adv. Mater. Res. 2015 Vol. 1084. P. 467–470.
10. Wagner F.M., Specht H., Loeper-Kabasakal B., Breitkreutz H. Современное состояние терапии быстрыми нейтронами // Сиб. онкол. журнал. 2015. No 6. С. 5–11.
11. Кандакова Е.Ю. Клинико-экспериментальное обоснование повышения эффективности сочетанной фотонно-нейтронной терапии опухолей головы и шеи. Дисс. докт. Москва. 2015. 197 с.
12. Мельников А.А., Васильев С.А., Смольникова Е.В. и соавт. Динамика хромосомных аберраций и микроядер в лимфоцитах больных злокачественными новообразованиями при нейтронной терапии // Сиб. онкол. журнал. 2012. No 4. С. 52–56.
13. Макарова Г.В. Радиобиологические предпосылки применения быстрых нейтронов в лучевой терапии злокачественных опухолей // В кн: «Быстрые нейтроны в лучевой терапии злокачественных опухолей». Под ред. А.И. Рудермана, И.М. Франка. – М. 1976. 172 с.
14. Dale R.G., Jones B. The assessment of RBE effects using the concept of biologically effective dose // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1999. Vol. 43. No 3. P. 639–645.
15. Особенности механизмов действия плотноионизирующих излучений. Под ред. А.В. Савича, В.К. Мазурика. – М.: Медицина. 1985. 230 с.
16. Летов В.Н. Радиобиологические исследования нейтронов // В кн: Зырянов Б.Н., Мусабаева Л.И., Летов В.Н., Лисин В.А. «Дистанционная нейтронная терапия». – Томск: Изд. ТГУ. 1991. С. 48–103.
17. Иванов В.И., Машкович В.П., Центер Э.М. Международная система единиц в атомной науке и технике. Справочное руководство. – М.: Энергоиздат. 1981. 196 с.
18. Лисин В.А. Оценка параметров линейно-квадратичной модели в нейтронной терапии // Мед. физика. 2010. No 4. С. 5–12.
19. Carlsson J., Stenerlow B., Russell K. et al. Cell type dependent effectiveness of tumor cell inactivation by radiation with increased ionization density // Anticancer Res. 1995. Vol. 15. P. 273–282.
20. Hornsey S., Field S. The RBE of cyclotron neutrons for effect on normal tissues // Eur. J. Cancer. 1974. Vol. 10. P. 231–234.
21. Павлов А.С., Фадеева М.А., Карякина Н.Ф. и соавт. Линейно-квадратичная модель в расчетах изоэффективных доз, в оценке противоопухолевого эффекта и лучевых осложнений при лучевой терапии злокачественных опухолей. Пособие для врачей. – М. 2005. 67 с.
