Новая методика количественной оценки постлучевых изменений в легких у онкологических больных на основании данных динамической КТ

Цель исследования: разработать методику количественной оценки изменений  плотностных показателей легочной ткани на основании данных динамической КТ,  позволяющую оценить наличие зависимости изменений в легочной ткани от величины дозы, объема облученной легочной ткани и времени, прошедшего после лучевой терапии (ЛТ).

Материал и методы. Используя данные отобранных 11 пациентов со злокачественными  лимфомами, нами была разработана новая диагностическая методика количественного  анализа, в основе которой лежит анализ плотностных показателей легочной ткани до и  после ЛТ в областях с выбранным диапазоном доз по всему объему легкого. Все отобранные пациенты получали ЛТ на область грудной клетки с использованием 3D-планирования фракциями по 2 Гр и суммарными очаговыми дозами 13–56 Гр. Также у  каждого пациента имелось как минимум два КТ-исследования (всего 25 исследований в  DICOM-формате). Первое КТ-исследование обязательно выполнялось до ЛТ, повторное –  через 2–7 мес после окончания ЛТ.

Результаты. У 6 пациентов контрольные КТ-исследования были выполнены через 2,1–2,8  мес после ЛТ. У всех этих пациентов отмечался отличный от контрольных областей  количественный рост плотностных показателей в диапазоне от +12 до +62 ед.H в областях легких, облученных в дозе более 19 Гр. Объем этих областей легких составил от  16 до 30% общего объема легких, а объем областей с максимальными значениями роста  плотности – от 7 до 14%. Данные изменения плотности находятся ниже “визуального”  порога. В контрольных областях изменение плотности варьировало от −15 ед.H (повышение воздушности) до +8 ед.H. По данным остальных КТ-исследований, выполненных позже
3 мес после ЛТ, наблюдалось обратное развитие изменений, характеризующих ранние  лучевые повреждения легких.

Выводы. Серия КТ-исследований, выполненных до и в различные интервалы после ЛТ,  позволяет количественно оценить динамику показателей плотности облученной легочной  ткани, что необходимо для объективной оценки степени тяжести ранних лучевых повреждений различных участков легочной ткани, в зависимости от полученной ими дозы.  Изучение динамики этих изменений плотности легочной ткани во времени при терапевтическом облучении и связи данного показателя с исходными данными,  возможно, позволит, с одной стороны, предсказывать лучевые повреждения легких, а с  другой – объективизировать индивидуальную радиочувствительность.

1. Kwa S.L., Lebesque J.V., Theuws J.C., Marks L.B., Munley M.T., Bentel G., Oetzel D., Spahn U., Graham M.V., Drzymala R.E., Purdy J.A., Lichter A.S., Martel M.K., Ten Haken R.K.. Radiation pneumonitis as a function of mean lung dose: an analysis of pooled data of 540 patients. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1998; 42 (1): 1–9. DOI: 10.1016/S0360-3016(98)00196-5.

2. Ярмоненко С.П., Вайсон А.А. Радиобиология человека и животных М.: Высшая школа, 2004: 173–209.

3. Джойнер М.С., ван дер Когель А. Основы клинической радиобиологии. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015: 430–441.

4. McDonald S., Rubin P., Phillips T.L., Marks L.B. Injury to the lung from cancer therapy: clinical syndromes, measurable endpoints, and potential scoring systems. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1995; 31 (5): 1187–1203. DOI: 10.1016/0360-3016(94)00429-о.

5. MacKenzie R.G., Franssen E., Wong R., Sawka C., Berinstein N., Cowan D.H., Senn J., Poldre P. Riskadapted therapy for clinical stage I-II Hodgkin's disease: 7-years results of radiotherapy alone for low-risk disease, and ABVD and radiotherapy for high-risk disease. Clin. Oncol. (R. Coll. Radiol). 2000; 12 (5): 278–288. DOI: 10.1053/clon.2000.9174.

6. Афанасьев Б.П., Акимов А.А., Николаева Е.Н., Козлов А.П., Ильин Н.В. Радиобиологический анализ частоты лучевых повреждений легких после облучения средостения у больных лимфомой Ходжкина. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2005; 2: 34–40.

7. Нуднов Н.В., Сотников В.М., Леденев В.В., Барышникова Д.В. Возможности качественной оценки лучевых повреждений легких методом компьютерной томографии. Медицинская визуализация. 2016; 1: 39–47

8. Нуднов Н.В., Сотников В.М., Леденев В.В., Барышникова Д.В. Возможности количественной оценки лучевых повреждений легких методом компьютерной томографии. Медицинская визуализация. 2016; 3: 85–94.

9. Distel L.V., Neubauer S., Keller U., Sprung C.N., Sauer R., Grabenbauer G.G. Individual differences in chromosomal aberrations after in vitro irradiation of cells from healthy individuals, cancer and cancer susceptibility syndrome patients. Radiother. Oncol. 2006; 81 (3): 257–263. DOI: 10.1016/j.radonc.2006.10.012.

10. De Ruysscher D., Sharifi H., Defraene G., Kerns S.L., Christiaens M., De Ruyck K., Peeters S., Vansteenkiste J., Jeraj R., Van Den Heuvel F., van Elmpt W.. Quantification of radiation- induced lung damage with CT scans: the possible benefit for radiogenomics. Acta Oncol. 2013; 52 (7): 1405–1410. DOI: 10.3109/0284186X.2013.813074.

11. Defraene G., van Elmpt W., Crijns W., Slagmolen P., De Ruysscher D. CT characteristics allow identification of patient-specific susceptibility for radiation-induced lung damage. Radiother. Oncol. 2015; 117 (1): 29–35. DOI: 10.1016/j.radonc.2015.07.033.

12. Lobachevsky P., Leong T., Daly P., Smith J., Best N., Tomaszewski J., Thompson E.R., Li N., Campbell I.G., Martin R.F., Martin O.A. Compromized DNA repair as a basis for identification of cancer radiotherapy patients with extreme radiosensitivity. Cancer Lett. 2016; 383 (2): 212–219. DOI: 10.1016/j.canlet.2016.09.010.

13. Palma D.A., van Sörnsen de Koste J., Verbakel W.F., Vincent A., Senan S. Lung density changes after stereotactic radiotherapy: a quantitative analysis in 50 patients. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2011; 81 (4): 974–978. DOI: 10.1016/j.ijrobp.2010.07.025.

14. Phernambucq E.C., Palma D.A., Vincent A., Smit E.F., Senan S. Time and dose-related changes in radiological lung density after concurrent chemoradiotherapy for lung cancer. Lung. Cancer. 2011; 74 (3): 451–456. DOI: 10.1016/j.lungcan.2011.05.010.

15. Diot Q., Marks L.B., Bentzen S.M., Senan S., Kavanagh B.D., Lawrence M.V., Miften M., Palma D.A. Comparison of radiation-induced normal lung tissue density changes for patients from multiple institutions receiving conventional or hypofractionated treatments. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2014; 89 (3): 626–632. DOI:10.1016/j.ijrobp.2014.03.022.

16. Sharifi H., van Elmpt W., Oberije C., Nalbantov G., Das M., Öllers M., Lambin P., Dingmans A.C., De Ruysscher D. Quantification of CT-assessed radiation-induced lung damage in lung cancer patients treated with or without chemotherapy and cetuximab. Acta Oncol. 2015; 23: 1–7. DOI: 10.3109/0284186X.2015.1080856

17. Ghobadi G., Wiegman E.M., Langendijk J.A., Widder J., Coppes R.P., van Luijk P. A new CT- based method to quantify radiation-induced lung damage in patients. Radiother. Oncol. 2015; 117 (1): 4–8. DOI: 10.1016/j.radonc.2015.07.017.