"Ин виво" дозиметрия при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы с применением 192Ir: сравнение распределения планируемых и измеренных доз при внутриполостном размещении автономных люминесцентных микродозиметров

Высокомощностная брахитерапия является одним из ведущих методов радиотерапии рака предстательной железы [1-5]. «Ин виво» дозиметрия необходима как часть программы обеспечения качества радиотерапии [6-9]. Согласно немногочисленным данным литературы внутри-полостную «ин виво» дозиметрию при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы с источниками 192Ir проводили с использованием кабельного соединения с регистрирующими системами [10, 11]. В данной работе представлены результаты сравнительного исследования пространственных распределений планируемых и измеренных доз при внутриполо-

Степаненко В.Ф.* – зав. лаб., д.б.н., проф.; Бирюков В.А. – с.н.с., к.м.н.; Каприн А.Д. – ген. директор ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, акад. РАН, д.м.н., проф.; Галкин В.Н. – директор, д.м.н.; Иванов С.А. – зам. ген. дир., зав. отд., д.м.н.; Борышева Н.Б. – зав. отд., к.ф.-м.н.; Карякин О.Б. – зав. отд., д.м.н., проф.; Мардынский Ю.С. – гл.н.с., чл.-корр. РАН, д.м.н., проф.; Гулидов И.А. – зав. отд., д.м.н., проф.; Колыженков Т.В. – с.н.с., к.б.н.; Обухов А.А. – зав. отд., к.м.н.; Иванников А.И. – в.н.с., к.ф.-м.н.; Скворцов В.Г. – зав. лаб., к.б.н.; Ахмедова У.А. – м.н.с.; Богачева В.В. – м.н.с.; Петухов А.Д. – м.н.с.; Яськова Е.К. – в.н.с., к.б.н.; Хайлов А.М. – с.н.с., к.б.н.; Лепилина О.Г. – мед. физик; Санин Д.Б. – мед. физик, к.б.н.; Коротков В.А. – и.о. зав. отд., в.н.с.; Анохин Ю.Н. – в.н.с., к.м.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

стном размещении автономных (т.е. без наличия кабельных соединений) микродозиметров (кристаллы LiF, размер около 150 мкм) в процессе высокомощностной (высокодозной) брахитерапии (с 192Ir) рака предстательной железы. Эти результаты получены с применением новой технологии, заключающейся в использовании автономных микродозиметров, которые распределены по глубине их размещения в области уретры и в ректальной области – с целью верификации соответствующих градиентов расчётных (планируемых) доз.

Материалы и методы

Микродозиметры (LiF) герметически упаковывали внутри гибких тканеэквивалентных трубок в условиях электронного равновесия, а затем размещали внутри медицинских катетеров. Медицинские катетеры со сборками микродозиметров вводили через уретру и в просвет прямой кишки. Введение медицинских катетеров предусмотрено технологией высокомощностной брахитерапии. На данный момент инструментальные измерения распределения измеренных доз проведены у 30 пациентов.

Измерения радиационно обусловленных сигналов в микродозиметрах проводили методом термостимулированной люминесценции (ТЛ). Для измерений интенсивности термостимулированной люминесценции использовали систему регистрации радиационно обусловленного люминесцентного сигнала – модель «Harshow 3500». Дозиметрическую калибровку микродозиметров осуществляли встроенным паспортизированным источником 90Sr/90Y, защищённым в целях безопасности свинцовым «домиком». В свою очередь, калибровку источника 90Sr/90Y проводили на вторичном образцовом источнике 60Co в МРНЦ им. А.Ф. Цыба (с относительной погрешностью по дозе гамма-облучения не более 3%), подобно тому, как это выполнено нами ранее при измерениях локальных доз облучения персонала от источников 125I [12]. Испытание разработанной технологии «ин виво» дозиметрии для инструментальных измерений пространственного распределения поглощённых доз проводили в клинике МРНЦ им. А.Ф. Цыба (отдел онкологии репродуктивных органов) в процессе высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы c применением 192Ir.

Результаты

Описание изготовления и применения сборок микродозиметров для внутриполостной «ин виво» дозиметрии с применением гибких тканеэквивалентных трубок, которые, в свою очередь, размещаются внутри медицинских катетеров, вводимых в уретру и в просвет прямой кишки, представлено нами в предыдущей публикации в этом журнале [13].

Разработанная технология люминесцентных измерений (микрокристаллы LiF)

Для обработки кривых люминесцентного высвечивания минидетекторов (микрокристаллы LiF) в соответствии с разработанными режимами и параметрами проведения измерений использовали программное обеспечение «TLDShell» системы «Harshow 3500» (см. раздел «Материалы и методы»). Построение калибровочных дозовых зависимостей проводили для каждого ТЛ-детек-тора с применением встроенного стандартного источника 90Sr/90Y (см. раздел «Материалы и методы»). Термостимуляцию образцов осуществляли контактным нагревом с замкнутой системой обратной связи, которая обеспечивает линейное возрастание температуры с точностью ± 1 °С до 600 °С. Чтобы подавить мешающий сигнал и улучшить отношение сигнал/шум систему продували азотом (очистка 99,9%), который вентилирует планшет с образцами. Устраняя кислород в области планшета, азот ликвидирует нежелательный ТЛ-сигнал, производимый кислородом. Азот также прокачивается через камеру фотоумножителя, регистрирующего люминесцентное излучение, – для устранения влаги, вызванной конденсацией. При измерениях использовали по пять навесок микродозиметров, отобранных в каждой из измеряемых точек по глубине расположения микродозиметров при их внутриполостном размещении внутри катетеров, – с массой 10 мг для каждой навески. Для измерения дозы в соответствии с построенными калибровочными зависимостями использовали величину интеграла от термостимулированного радиационно обусловленного пика высвечивания люминесценции 245 °C (в диапазоне от 230 до 260 °C).

Результаты измерений

Как было отмечено в разделе «Материалы и методы», измерения пространственного распределения доз проведены у 30 пациентов. Ниже, на рис. 1-7, приведены примеры результатов измерений в сравнении с расчётными данными.

Рис. 1. Пациент М. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине в уретре.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в уретру. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены символом “×”. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

Рис. 2. Пациент М. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине от точки входа в просвет прямой кишки.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в просвет прямой кишки. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены символом “×”. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

Рис. 3. Пациент П. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине в уретре.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в уретру. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены в виде точечной кривой. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

Рис. 4. Пациент Р. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине в уретре.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в уретру. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены в виде точечной кривой. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

Рис. 5. Пациент Р. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине от точки входа в просвет прямой кишки.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в просвет прямой кишки. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены в виде точечной кривой. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

Рис. 6. Пациент С. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине от точки входа в просвет прямой кишки.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в просвет прямой кишки. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены в виде точечной кривой. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

80 100 120 140

мм

Рис. 7. Пациент Су. Сравнение пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине в уретре.

Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. По оси абсцисс – расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в уретру. По оси ординат – поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены в виде точечной кривой. Измеренные дозы обозначены пустым кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.

Заключение

Сравнение данных инструментальной дозиметрии и расчётных данных показывает, что в уретре, вблизи очага, измеренные дозы хорошо согласуются с расчётными (различия не превышают 5%). Между тем, расчётные дозы в периферической области (ректальная область) в ряде случаев существенно отличаются от расчётных.

Следует отметить, что в некоторых случаях использование внутриполостных автономных микродозиметров, вводимых внутрь медицинских катетеров, имеет ряд ограничений: при наличии стриктур уретры или же при возможных проблемах (в частности, постоперационных) с толстым кишечником.

Особенно следует подчеркнуть, что разработанный метод «ин виво» дозиметрии при внутриполостном размещении автономных люминесцентных микродозиметров позволяет получить информацию о дозах облучения тканей пациента, отстоящих на расстояниях более 50 мм от очага облучения (в уретре, в толстом кишечнике), то есть на расстояниях, где расчётная система планирования доз не позволяет получить дозиметрическую информацию. Полученные данные могут быть весьма полезными для последующего медицинского сопровождения пациентов – для принятия мер профилактики возможных ближайших и отдалённых лучевых осложнений.

Продолжается совершенствование технологии внутриполостной инструментальной дозиметрии [13], а также исследование возможностей её применения при иных локализациях злокачественных опухолей [5, 12, 14].