Радиобиологическое и дозиметрическое обоснование радионуклидной терапии заболеваний щитовидной железы Липанова, Наталья Николаевна

Введение к работе

Актуальность темы диссертации

Радионуклидная терапия (target radiotherapy) - лечение больных, в том числе онкологических и эндокринологических, радиоактивными препаратами, введенными в кровообращение и накапливающимися выборочно в клетках патологической ткани. Для заболеваний щитовидной железы чаще всего

применяют радиофармпрепараты, меченные I, поэтому под термином

«радиойодтерапия» почти всегда подразумевают лечение соединениями I.

В России основной опыт и знания о клинических и физико-технических

аспектах радионуклидной терапии с I сосредоточен в Медицинском радиологическом научном центре (МРНЦ, г. Обнинск). В 2004-2007 годах его сотрудниками Н.Г. Шишкановым и Н.Н. Лянным был разработан и создан измерительный комплекс, позволяющий проводить оценку уровня излучения от

пациента с введенным радиофармпрепаратом, меченным I. Уникальность комплекса состоит в конструктивном решении клинической задачи по

измерению излучения и от пациентов, которым введен I с малыми значениями активности на этапе диагностики, и от пациентов, которым введен

I со значительно более высокими значениями активности на этапе терапии. Для этой установки А.С. Мироевской и Ю.М. Чабань установлены общие схемы измерения уровня излучения от больных с диффузным токсическим зобом (ДТЗ) и дифференцированным раком щитовидной железы (ДРЩЖ). Для учета stunning-эффекта (или эффекта оглушения - различие значений

максимального относительного накопления I на этапе диагностики и терапии) предложено использовать поправочный коэффициент, установленный экспериментальным путем. Результаты измерений обработаны с помощью программного комплекса «Doza», созданного А.Н. Клеповым и О.А.

Милешиным. Восстановление кривой накопления-выведения I по данным радиометрии осуществлено на основе экстраполяции экспоненциальными зависимостями, причем пользователю предоставлена возможность вводить данные радиометрии вручную и корректировать форму кривой.

Используемый в данной работе измерительный комплекс, созданный

ООО НТЦ «Амплитуда», основан на техническом решении описанной выше установки, однако обладает более широким диапазоном измеряемого уровня излучения. Программное обеспечение «Прогресс», поставляемое вместе с измерительным комплексом, позволяет обрабатывать результаты измерений.

Восстановление кривой накопления-выведения I по данным радиометрии осуществлено с помощью экстраполяции сплайнами и экспоненциальными зависимостями.

Альтернативный подход к восстановлению кривой накопления- выведения был предложен А.Н. Клеповым: реконструкция кривой осуществлено с помощью моделирования основных процессов в организме, в

которых участвует I на основе трехкамерной модели кинетики радиоактивного йода в щитовидной железе.

Актуальность темы диссертации определена необходимостью повышения

качества дозиметрического сопровождения радионуклидной терапии с I доброкачественных и злокачественных заболеваний щитовидной железы.

Кроме того, в связи с ожидающимся открытием в разных городах России

новых отделений радионуклидной терапии открытыми источниками I возникает необходимость стандартизации измерительных процедур в

радионуклидной терапии с I различных заболеваний щитовидной железы и, как следствие, необходимость создания методических рекомендаций.

Раздельное рассмотрение технологических аспектов радионуклидной

терапии с I доброкачественных (ДТЗ) и злокачественных заболеваний щитовидной железы (ДРЩЖ) обусловлено значительным влиянием радиобиологических и медицинских аспектов на постановку задачи

планирования радионуклидной терапии с I. Обобщение физико-технических

аспектов радионуклидной терапии с I позволит выявить общие и

специфические вопросы для каждого из заболеваний независимо от частных

медицинских задач. Тогда решение клинической задачи, сформулированной с

точки зрения технологических аспектов, может быть упрощено до решения

отдельных задач. Таким образом, обеспечена возможность последовательного

развития физико-технических аспектов радионуклидной терапии с I.

В частности, клиническая проблема расчета активности I, назначаемого при повторном обращении больных с ДТЗ, преобразуется в задачу поиска математических поправок, учитывающих изменения в щитовидной железе после облучения, а при использовании методики индивидуального дозиметрического планирования лечения преобразуется в задачу исследования

изменения функции удержания при внутреннем облучении бета-частицами I. В данном случае техническое решение задачи получения функции удержания уже имеется, но условия и критерии их сравнения являются не решенной задачей.

Для больных ДРЩЖ stunning-эффект изначально объясняли блокировкой

щитовидной железы в результате облучения бета-частицами I на этапе диагностики. Для проверки этой или любой другой гипотезы необходима разработка соответствующих математических моделей и методик их верификации. Кроме того, остается открытым вопрос о точности измерения методом УЗИ объема остатков щитовидной железы после тиреоидэктомии, а также его соответствия объему функционирующей ткани щитовидной железы.

Целью исследования является повышение точности индивидуального дозиметрического планирования радионуклидной терапии с открытыми

источниками I на основе математического моделирования транспорта I в организме конкретного больного и результатов ретроспективного анализа данных для больных с диффузным токсическим зобом и дифференцированным раком щитовидной железы.

Задачи исследования:

1. Выбор и обоснование структурной схемы математической модели, объединяющей модели кинетики транспорта йода в организме и радиационного разрушения щитовидной железы.

2. Разработка алгоритма и программы идентификации параметров разработанной математической модели по экспериментальным кривым

накопления-выведения I, полученным при радионуклидной терапии с I больных ДРЖЩ.

3. Обоснование методик проведения радиометрических измерений для больных с ДТЗ и ДРЩЖ.

4. Сравнительное исследование нескольких подходов к вычислению

суммарного накопленного количества I на материале архивных данных

больных ДТЗ по двум курсам радионуклидной терапии с I.

5. Разработка рекомендаций по расчету активности I, вводимой при

повторном курсе радионуклидной терапии с I. Научная новизна работы:

5. 1. Проведен сравнительный анализ разных методик дозиметрического планирования ДТЗ и ДРЩЖ, а также эффективности их применения.

   5. 2. Разработана принципиально новая модель транспорта I в организме с учетом радиационного повреждения клеток щитовидной железы, на основе математического аппарата нелинейных дифференциальных уравнений.

      3. Разработан алгоритм и программа идентификации параметров предложенной математической модели.

      4. По результатам оценки точности и возможности применения разработанного

      подхода для анализа кривых накопления-выведения I при

      радионуклидной терапии с I ДРЩЖ получено научное обоснование stunning-эффекта.

      5. 5. Получено обоснование лечебного действия радионуклидной терапии с I (подавление гиперфункции) для больных с ДТЗ, в том числе и при отсутствии полного излечения.

         6. Предложена методика дозиметрического планирования повторных курсов лечения больных ДТЗ.

         Практическая значимость работы

         1. Разработан научно-обоснованный методический подход к индивидуальному дозиметрическому планированию больных ДРЩЖ на основе нелинейной

         камерной модели транспорта I на этапе терапии с учетом радиационно- индуцированной убыли массы щитовидной железы в процессе

         радионуклидной терапии с I.

         5. 6. 1. Показана возможность повышения точности индивидуального дозиметрического планирования радиойодтерапии больных с ДРЩЖ при использовании разработанной модели.

               2. Разработаны рекомендации по технологии радиометрии на этапе дозиметрического планирования радиойодтерапии больных с ДТЗ, в том числе для планирования второго курса.

               3. Разработаны методические рекомендации по определению значения

               активности I, назначаемого при повторных курсах радионуклидной

               терапии с I, для больных ДТЗ.

               Основные положения и результаты, вынесенные на защиту:

               5. 6. 3. 1. Преимущества индивидуального дозиметрического планирования на основе

                        моделирования транспорта I в организме по сравнению с другими методами дозиметрического планирования.

                        5. 6. 3. 2. Структура нелинейной камерной модели транспорта I с интегрированной в нее моделью радиационного поражения щитовидной железы.

                                 3. Практические рекомендации по планированию радионуклидной терапии с ¹³¹_I.

                                 Апробация работы

                                 Основные материалы диссертации доложены на следующих конференциях: Конференция молодых ученых в рамках научной конференции «Физика против рака. Научные и организационные проблемы создания и эффективного использования высокотехнологичных онкорадиологических комплексов» (15-16 апреля 2009 г., Москва), III Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2010» (21-25 июня 2010 г., Москва); Финальный отбор победителей программы "У.М.Н.И.К." (10.11.2010, Москва); 7-я Международная научно-практическая конференция

                                 «Клиническая онкорадиология» (14-15 марта 2012 г., Москва); VI

                                 Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов

                                 «Радиология 2012» (30 мая - 1июня 2012 г., Москва).

                                 Личный вклад автора:

                                 5. 6. 3. 3. 1. Анализ физико-технических аспектов радиойодтерапии и их связи с клиническими задачами на основе опыта отечественных и зарубежных исследователей.

                                             2. Формирование структуры предложенных в работе моделей и адаптация алгоритма их идентификации к данным радиометрии конкретных больных.

                                             3. Разработка и апробация усовершенствованной технологии проведения радиометрических измерений.

                                             4. Сравнительное исследование нескольких подходов к вычислению суммарного накопленного радиоактивного йода для архивных данных больных ДТЗ, у которых имеются данные по двум курсам радионуклидной

                                             терапии с I.

                                             5. 6. 3. 3. 5. Статистическая обработка результатов моделирования и разработка на их основе практических рекомендаций по дозиметрического планированию.

                                                         6. Участие в клинических исследованиях больных ДТЗ и ДРЩЖ.

                                                         Публикации

                                                         По результатам диссертационной работы опубликованы 5 статей в

                                                         рецензируемых журналах «Медицинская физика» и «Медицинская радиология

                                                         и радиационная безопасность», входящих в список ВАК РФ.
                                                         

                                                         Похожие диссертации на Радиобиологическое и дозиметрическое обоснование радионуклидной терапии заболеваний щитовидной железы

                                                         Возможности универсальных системных индексов в скрининговой оценке функциональных состояний тироидной системы у пациентов с заболеваниями щитовидной железы, диффузным и узловым зобом по данным in vitro тестированияМорозов, Сергей Львович

                                                         Экспериментальное обоснование мишенной терапии и диагностики пигментной меланомы с использованием - и -излучающих радионуклидовКуцало Полина Вячеславовна

                                                         

                                                         Анатомическое обоснование клинического применения комплексного способа лапароскопической лимфотропной антимикробной терапии воспалительных заболеваний придатков маткиСеменченко Сергей Иванович

                                                         

                                                         Морфофункциональное значение простатического специфического антигена и высокомолекулярного цитокератина при заболеваниях предстательной железыЕл-Байоуми Ахмед Сами Абу-Бакр

                                                         

                                                         Морфологическое и биохимическое исследование секреторной деятельности щитовидной железы при экспериментальном синдроме нетиреоидных заболеванийЯглова, Наталья Валентиновна

                                                         

                                                         Изучение возрастных изменений сальных желез для обоснования морфогенетического подхода к лечению себорейного дерматитаКалинина Олеся Владимировна

                                                         

                                                         Морфофункциональное обоснование расширенных оперативных вмешательств на поджелудочной железе с коррекцией портального кровотока (экспериментальное и анатомическое исследование)Суров Дмитрий Александрович

                                                         Морфологическое обоснование лимфотропной терапии при остром гнойном одонтогенном периостите челюстиШеплев, Борис Валентинович

                                                         Анатомо-клиническое обоснование лимфотропной терапии в комплексном лечении черепно-мозговой травмы у детейТугунтаева Альфия Юрьевна

                                                         

                                                         Микробиологическое, иммунологическое и биохимическое обоснование комплексной терапии при криптоспоридиозе поросятКалюжный, Сергей Иванович