Зависимость степени лучевого повреждения легочной ткани от локализации облучаемого объема по данным количественного анализа РКТ исследований
Автор: Нуднов Н.В., Сотников В.М., Леденев В.В.
Журнал: Вестник Российского научного центра рентгенорадиологии Минздрава России @vestnik-rncrr
Рубрика: Лучевая терапия
Статья в выпуске: 4 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
Цель исследования. Изучение радиочувствительности различных участков легочной ткани путем количественной оценки изменения ее плотности в результате терапевтического облучения по данным рентгеновской компьютерной томографии. Материалы и методы. Использовались данные динамического наблюдения 90 пациентов, которым была проведена ЛТ по поводу опухолей торакальной локализации за период с 2014 г. по 2021 г. в ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» Минздрава России (РНЦРР). Среди пациентов было 36 (40,0%) мужчин и 54 (60,0%) женщин в возрасте от 23 до 86 лет (средний возраст составил 51,9±15,6 лет). У всех этих пациентов имелись РКТ-исследования, выполненные до и после ЛТ. Контрольные исследования проводились через 1-237 дней после ЛТ (средний контрольный интервал 96±64,3 дня). Всего было проанализировано 238 РКТ-исследований, среднее количество РКТ-исследований на одного пациента составило 2,6. Рассчитывались величины среднего изменения плотности в единицах Хаунсфилда (HUср), медианы изменения плотности (Δm HU) и статистического отклонения (Sd) для легочной ткани в объемах, облученных в заданных диапазонах изодоз с параллельным определением величин этих объемов. Методика количественного анализа плотности легочной ткани по данным РКТ была подробно описана ранее. Результаты. Максимальные величины ранних изменений (Δm HU) в легких составили 86±234 HU, а поздних - 62±194 HU. Для поиска причин неоднородности пациенты были разделены на группы. Первая группа характеризовалась расположением облучаемого объема в периферических участках одного из легких - 50 пациентов (82 исследования) с разными клиническими диагнозами после ЛТ с СОД от 24 Гр до 84 Гр-экв. (медиана дозы 50±12,6 Гр). При этом в ранних (до 120 суток после ЛТ) 45 исследованиях достоверные Δm HU для этих пациентов варьировали от 27 HU до 932 HU (с медианой 168±264 HU, p=0,058), а в поздних (со 120 суток - 38 исследований) - от 30 HU до 814 HU (с медианой 143±204 HU, p=0,056). В первую группу вошли 28 пациентов с раком молочной железы и 2 пациента со злокачественной лимфомой (Δm HU ранних - от 27 HU до 793 HU, а поздних - от 30 HU до 529 HU), а также 20 пациентов с раком легкого (Δm HU ранних - от 35 HU до 932 HU, поздних - от 26 HU до 814 HU). Вторая группа характеризовалась расположением облучаемого объема в средостении и прилежащих к нему центральных участках легких - 40 пациентов (73 исследования) с разными клиническими диагнозами с СОД от 15 Гр до 66 Гр-экв. (медиана 32±12 Гр). При этом ранние Δm HU для этих пациентов варьировали от 16 HU до 385 HU (с медианой 50±62 HU, p=0,041) а поздние - от 18 HU до 312 HU (с медианой 41±66 HU, p=0,043). Во вторую группу вошли: 5 пациентов с раком легкого, получавших послеоперационную ЛТ (Δm HU ранние - от 49 HU до 96 HU, поздние - от 35 HU до 60 HU), 8 пациентов с тимомами (Δm HU ранние - от 20 HU до 385 HU, поздние - от 30 HU до 312 HU) и 27 пациентов со злокачественными лимфомами средостения (Δm HU ранние - от 16 HU до 112 HU, поздние - от 18 HU до 81 HU). В обеих группах были выявлены 18 пациентов с значениями Δm HU значительно отличающимися от Δm HU остальных пациентов в соответствующих группах, что может указывать на их аномальную радиочувствительность. Выводы. При количественном анализе РКТ данных зависимость величины изменения медианы плотности легочной ткани (Δm HU) от включения в облучаемый объем различных участков легочной ткани не выявлено и, следовательно, радиочувствительность периферических и центральных участков легких одинакова. Величина Δm HU в легочной ткани зависит от величины суммарной поглощенной дозы, но кратность данной зависимости индивидуальна и обусловлена также вариабельностью радиочувствительноcти онкологических пациентов.
Лучевые повреждения легких, лучевая терапия, лучевая диагностика, рентгеновская компьютерная томография, количественный анализ
Короткий адрес: https://sciup.org/149147217
IDR: 149147217
Dependence of the degree of radiation damage lung tissue on the localization of the irradiated volume according to quantitative analysis of CT
Objective. Study of the radiosensitivity of various areas of lung tissue by quantifying changes in its density as a result of therapeutic irradiation using computed tomography data. Materials and methods. We used data from a dynamic observation of 90 patients who underwent RT for chest tumors from 2014 to 2021 at the Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Center of Rentgenoradiology" (RSCRR). Among the patients there were 36 (40.0%) men and 54 (60.0%) women aged from 23 to 86 years (mean age was 51.9±15.6 years). All these patients underwent computed tomography before and after RT. Control studies were carried out 1-237 days after RT (mean control interval 96±64.3 days). A total of 238 CT examinations were analyzed, with an average number of CT examinations per patient of 2.6. The values of mean density change in Hounsfield units (HUav), median density change (Δm HU), and statistical deviation (Sd) were calculated for lung tissue in volumes irradiated in specified isodose ranges with parallel determination of the values of these volumes. The method of quantitative analysis of lung tissue density according to CT studies was described in detail by us earlier. Results. The maximum values of early changes (Δm HU) in the lungs were 86±234 HU, and late ones - 62±194 HU. From the point of view of searching for the causes of heterogeneity, patients were divided into groups. The first group was characterized by the location of the irradiated volume in the peripheral areas of one of the lungs - 50 patients (82 investigations) with various clinical diagnoses after RT with a total focal dose (TFD) from 24 Gy to 84 Gy-eq. (average dose 50±12.6 Gy). Moreover, in early (up to 120 days after RT) 45 investigations, reliable Δm HU in these patients ranged from 27 HU to 932 HU (with a median of 168±264 HU, p=0.058), and in late (from 120 days – 38 investigations) - from 30 HU to 814 HU (with a median of 143±204 HU, p=0.056). The first group included 28 patients with breast cancer and 2 patients with malignant lymphoma (early Δm HU - from 27 HU to 793 HU and late - from 30 HU to 529 HU), as well as 20 patients with lung cancer (early Δm HU - from 35 HU to 932 HU, late - from 26 HU to 814 HU). The second group was characterized by the location of the irradiated volume in the mediastinum and adjacent central areas of the lungs - 40 patients (73 investigations) with various clinical diagnoses with an TFD from 15 Gy to 66 Gy-eq. (median 32±12 years). At the same time, early Δm HU in these patients varied from 16 HU to 385 HU (with a median of 50±62 HU, p=0.041), and late ones - from 18 HU to 312 HU (with a median of 41±66 HU, p=0.043). The second group included: 5 patients with lung cancer who underwent postoperative RT (Δm HU early - from 49 HU to 96 HU, late - from 35 HU to 60 HU), 8 patients with thymomas (Δm HU early - from 20 HU to 385 HU, late - from 30 HU to 312 HU) and 27 patients with malignant neoplasms of mediastinal lymphoma (Δm HU early - from 16 HU to 112 HU, late - from 18 HU to 81 HU). In both groups, 18 patients were identified with Δm HU values significantly different from the Δm HU values of the remaining patients in the respective groups, which may indicate their abnormal radiosensitivity. Conclusions. Quantitative analysis of CT data did not reveal any dependence of changes in the median density of lung tissue (Δm HU) on the inclusion of different areas of lung tissue in the irradiated volume and, therefore, the radiosensitivity of peripheral and central areas of the lungs is the same. The value of Δm HU in lung tissue depends on the total absorbed dose, but the magnitude of this dependence is individual and is also due to variability in radiosensitivity in cancer patients.
Список литературы Зависимость степени лучевого повреждения легочной ткани от локализации облучаемого объема по данным количественного анализа РКТ исследований
- Aerts HJ, Velazquez ER, Leijenaar RT, Parmar C, Grossmann P, Carvalho S, et al. Decoding tumour phenotype by noninvasive imaging using a quantitative radiomics approach. Nat Commun. 2014 Jun 3;5:4006. doi: 10.1038/ncomms5006.
- Nie K, Al-Hallaq H, Li XA, Benedict SH, Sohn JW, Moran JM, Fet al. NCTN Assessment on Current Applications of Radiomics in Oncology. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2019 Jun 1;104(2):302-315. doi: 10.1016/j.ijrobp.2019.01.087.
- Wu J, Tha KK, Xing L, Li R. Radiomics and radiogenomics for precision radiotherapy. J Radiat Res. 2018 Mar 1;59(suppl_1):i25-i31. doi: 10.1093/jrr/rrx102.
- Defraene G, La Fontaine M, van Kranen S, Reymen B, Belderbos J, Sonke JJ, De Ruysscher D. Radiation-Induced Lung Density Changes on CT Scan for NSCLC: No Impact of Dose-Escalation Level or Volume. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2018 Nov 1;102(3):642-650. doi: 10.1016/j.ijrobp.2018.06.038.
- Ghobadi G, Hogeweg LE, Faber H, Tukker WG, Schippers JM, Brandenburg S, et al. Quantifying local radiation-induced lung damage from computed tomography. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2010 Feb 1;76(2):548-556. doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.08.058.
- Ghobadi G, Wiegman EM, Langendijk JA, Widder J, Coppes RP, van Luijk P. A new CT-based method to quantify radiation-induced lung damage in patients. Radiother Oncol. 2015 Oct;117(1):4-8. doi: 10.1016/j.radonc.2015.07.017.
- Phernambucq EC, Palma DA, Vincent A, Smit EF, Senan S. Time and dose-related changes in radiological lung density after concurrent chemoradiotherapy for lung cancer. Lung Cancer. 2011 Dec;74(3):451-456. doi: 10.1016/j.lungcan.2011.05.010.
- Нуднов Н.В., Сотников В.М., Леденев В.В. Новая методика количественной оценки постлучевых изменений в легких у онкологических больных на основании данных динамической КТ. Медицинская визуализация. 2017;5:56-65. doi: 10.24835/1607-0763-2017-5-56-65.
- Bradley JD, Hope A, El Naqa I, Apte A, Lindsay PE, Bosch W, et al; RTOG. A nomogram to predict radiation pneumonitis, derived from a combined analysis of RTOG 9311 and institutional data. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2007 Nov 15;69(4):985-992. doi: 10.1016/j.ijrobp.2007.04.077.
- Hope AJ, Lindsay PE, El Naqa I, Alaly JR, Vicic M, Bradley JD, Deasy JO. Modeling radiation pneumonitis risk with clinical, dosimetric, and spatial parameters. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006 May 1;65(1):112-124. doi: 10.1016/j.ijrobp.2005.11.046.
- Marks LB, Yorke ED, Jackson A, Ten Haken RK, Constine LS, Eisbruch A, Bentzen SM, Nam J, Deasy JO. Use of normal tissue complication probability models in the clinic. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2010 Mar 1;76(3 Suppl):S10-9. doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.07.1754.
- Леденев В.В., Нуднов Н.В., Сотников В.М., Барышникова Д.В. Результаты количественной оценки постлучевых изменений в легких у онкологических пациентов, полученные с помощью новой методики анализа динамически выполненных РКТ – исследований органов грудной клетки. Вестник рентгенологии и радиологии. 2020;101(1):30-38. doi: 10.20862/0042-4676-2020-101-1-30-38.
- Леденев В.В., Солодкий В.А., Нуднов Н.В., Сотников В.М. Количественные характеристики лучевого повреждения легочной ткани у онкологических пациентов при лучевой терапии на основании данных РКТ. Медицинская визуализация. 2022;26(4):60-74. doi: 10.24835/1607-0763-1182.
- Fowler JF, Tomé WA, Fenwick JD, Mehta MP. A challenge to traditional radiation oncology. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2004 Nov 15;60(4):1241-1256. doi: 10.1016/j.ijrobp.2004.07.691.
- Vogelius IR, Bentzen SM. A literature-based meta-analysis of clinical risk factors for development of radiation induced pneumonitis. Acta Oncol. 2012 Nov;51(8):975-983. doi: 10.3109/0284186X.2012.718093.
- Cella L, D'Avino V, Palma G, Conson M, Liuzzi R, Picardi M, et al. Modeling the risk of radiation-induced lung fibrosis: Irradiated heart tissue is as important as irradiated lung. Radiother Oncol. 2015 Oct;117(1):36-43. doi: 10.1016/j.radonc.2015.07.051.
- Chan TY, Tan PW, Tan CW, Tang JI. Assessing radiation exposure of the left anterior descending artery, heart and lung in patients with left breast cancer: A dosimetric comparison between multicatheter accelerated partial breast irradiation and whole breast external beam radiotherapy. Radiother Oncol. 2015 Dec;117(3):459-466. doi: 10.1016/j.radonc.2015.08.013.
