Оптимизация лучевой терапии опухолей: проблема фракционирования дозы облучения

10.21870/0131-3878-2022-31-3-5-12

Иванов В.К., Мардынский Ю.С., Меняйло А.Н., Гоголин Д.В., Гулидов И.А., Туманов К.А., Кащеева П.В., Иванов С.А., Каприн А.Д.¹

«Радиация и риск». 2022. Том 31. №3, с.5-12

Сведения об авторах

Иванов В.К. – науч. руководитель НРЭР, Председатель РНКРЗ, чл.-корр. РАН, д.т.н.
Мардынский Ю.С. – гл. науч. сотр., чл.-корр. РАН, д.м.н., проф.
Меняйло А.Н. – вед. науч. сотр., к.б.н. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-32-81; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Гоголин Д.В. – ст. науч. сотр., к.м.н.
Гулидов И.А. – зав. отд., д.м.н., проф.
Туманов К.А. – зав. лаб., к.б.н.
Кащеева П.В. – ст. науч. сотр., к.б.н.
Иванов С.А. – директор, чл.-корр. РАН, д.м.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.
Каприн А.Д. – ген. директор, акад. РАН, д.м.н., проф. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
¹ ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Москва

Аннотация

Проблема оптимального фракционирования дозы облучения остаётся ключевой с позиций возможного повышения эффективности лучевой терапии. Рассматривается базовая модель клинической радиобиологии по динамике роста опухоли при лучевом воздействии с учётом доли делящихся и гипоксических раковых клеток. Сравниваются два сценария подведения лучевых нагрузок: равномерное фракционирование и динамическое фракционирование. По обоим сценариям величины суммарных доз облучения и общей продолжительности лечения (50 Гр, 5 недель) не меняются. После проведения численных экспериментов на ЭВМ установлено, что при режиме динамического фракционирования дозы облучения число выживших раковых клеток в 11 раз меньше, чем при режиме равномерного фракционирования. Полученный результат имеет принципиальное значение при минимизации числа рецидивов на стадиях опухолевого процесса Т3, Т4.

Ключевые слова
математические модели клинической радиобиологии, равномерное и динамическое фракционирование доз облучения, оксигенированные и гипоксические раковые клетки, окончательная выживаемость раковых клеток.

Список цитируемой литературы

1. Ляпунов А.А., Багриновская Г.П. О методологических вопросах математической биологии //Математическое моделирование в биологии. М.: Наука, 1975. С. 5-18.

2. Марчук Г.И. Математические модели в иммунологии. М.: Наука, 1981. 285 с.

3. Трапезников В.А. Проблемы управления в медицине //Фундаментальные науки – медицине. Материалы совместной сессии Общего собрания АН СССР и Общего собрания АМН СССР. М.: Наука, 1981. С. 100-105.

4. Блохин Н.Н. Тенденции развития медицины и задачи фундаментальных исследований //Фундаментальные науки – медицине. Материалы совместной сессии Общего собрания АН СССР и Общего собрания АМН СССР. М.: Наука, 1981. С. 234-243.

5. Зедгенидзе Г.А., Козлова A.B., Рудерман А.И. Достижения и перспективы развития лучевой терапии //Медицинская радиология. 1977. Т. 22, № 11. С. 27-38.

6. Павлов А.С., Костромина К.Н., Даценко В.С. Использование моделей время-доза-фракционирование в планировании лучевого лечения злокачественных опухолей //Тезисы докладов 5-й Всесоюзной конференции «Вопросы клинической дозиметрии». Л., 1982. С. 92-93.

7. Терапевтическая радиология. Национальное руководство /под ред. акад РАН А.Д. Каприна, чл.-корр. РАН Ю.С. Мардынского. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. 704 с.

8. Fowler J.F. New horizons in radiation oncology //Br. J. Radiol. 1979. V. 52, N 21. P. 523-535.

9. Замулаева И.А., Матчук О.Н., Селиванова Е.И., Андреев В.Г., Липунов Н.М., Макаренко С.А., Жаворонков Л.П., Саенко А.С. Увеличение количества опухолевых стволовых клеток под воздействием редкоионизирующего излучения //Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Т. 54, № 3. С. 256-264.

10. Мардынский Ю.С., Коноплянников А.Г. Современные задачи и перспективы лучевой терапии //Вест-ник РОНЦ им. Н.Н. Блохина. 2014. Т. 25, № 3-4. С. 17-19.

11. Fischer J.J. Mathematical simulation of radiation therapy of solid tumors. I. Calculations //Acta Radiol. Ther. Phys. Biol. 1971. V. 10, N 1. P. 73-85.

12. Mendelsohn M.L. Autoradiographic analysis of cell proliferation in spontaneous breast cancer of C3H mouse. Iii. The growth fraction //J. Natl. Cancer Inst. 1962. V. 28, N 5. P. 1015-29.

13. Тимофеев-Ресовский Н.В., Иванов В.И., Корогодин В.И. Применение принципа попадания в радио-биологии. М.: Атомиздат, 1968. 228 с.

14. Хуг О., Келлерер А. Стохастическая радиобиология. М.: Атомиздат, 1969. 216 с.

15. Циммер К. Проблемы количественной радиобиологии. М.: Госатомиздат, 1962. 100 с.

16. Иванов В.К. Математическое моделирование и оптимизация лучевой терапии опухолей. Изд. 2-е. М.: ЛЕНАНД, 2015. 152 с.

17. Иванов В.К., Мардынский Ю.С., Коноплянников А.Г. Современные модели в клинической радиобиологии и проблема дозовременной оптимизации лучевой терапии злокачественных новообразований //Радиобиологические основы лучевой терапии: материалы международной конференции 20-21 июня 2017 г. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, 2017. С. 84-85.

Полная версия статьи