Персонализированная дозиметрия внутреннего облучения опухолевых образований и органов риска пациентов: разработка и реализация методического базиса для дозиметрического обеспечения клинических исследований терапевтических радиофармпрепаратов

DOI: 10.21870/0131-3878-2023-32-1-156-167

Степаненко В.Ф.¹, Петриев В.М.¹, Каприн А.Д.^2,3,4, Иванов С.А.^1,3, Шегай П.В.², Богачева В.В.¹, Колыженков Т.В.¹, Петухов А.Д.¹, Крылов В.В.¹, Кучеров В.В.¹, Сигов М.А.¹, Власова О.П.¹, Петросян А.П.¹, Петросян К.М.¹, Спиченкова О.Н.¹, Иванников А.И.¹, Хайлов А.М.¹, Коротков В.А.¹, Жарова Е.П.², Еремеев М.Р.¹

«Радиация и риск». 2023. Том 32. № 1, с.156-167

Сведения об авторах

Степаненко В.Ф. – зав. лаб., д.б.н., проф. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-70-02; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Петриев В.М. – зав. лаб., д.б.н.

Иванов С.А. – директор, чл.-корр. РАН, д.м.н., проф. кафедры РУДН

Богачева В.В. – с.н.с., к.б.н.

Колыженков Т.В. – в.н.с., к.б.н.

Петухов А.Д. – н.c., к.б.н.

Крылов В.В. – зав. отд., д.м.н.

Кучеров В.В. – зав. отд., к.м.н.

Сигов М.А. – зав. отд.

Власова О.П. – зав. отд., к.б.н.

Петросян АП. – врач, к.м.н.

Петросян К.М. – м.н.с.

Спиченкова О.Н. – вед. инж.

Иванников А.И. – в.н.с., к.ф.-м.н.

Хайлов А.М. – с.н.с., к.б.н.

Коротков В.А. – зав. отд., к.м.н.

Еремеев М.Р. – инж. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

Каприн А.Д. – ген. директор ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, директор МНИОИ им. П.А. Герцена, зав. каф. РУДН, акад. РАН, д.м.н., проф.

Шегай П.В. – зам. ген. директора, к.м.н.

Жарова Е.П. – н.с., уч. секретарь. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

¹ МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
² ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
³ ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», Москва
⁴ МНИОИ им. П.А. Герцена – ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Москва

Аннотация

Разработан комплекс расчётных и инструментальных методов оценки персонифицированных доз внутреннего облучения очагов и органов риска у пациентов, проходящих терапию радио-фармпрепаратами (РФП). Комплекс методов был использован для дозиметрического обеспечения клинических исследований лечебных РФП: а) ¹⁷⁷Lu-ДОТА-ПСМА (или «Лютапрост»), предназначенный для радиолигандной терапии метастатического кастрационно-резистентного рака предстательной железы; б) микросферы альбумина ¹⁸⁸Re 5-10 мкм (или «Артрорен»), предназначенный для радиосиновэктомии при местном лечении хронических воспалительных заболеваний суставов; и в) микросферы альбумина ¹⁸⁸Re 20-40 мкм (или «Гепаторен»), предназначенный для внутриартериальной радионуклидной эмболизации в лечении неоперабельного рака печени. Результаты оценок абсолютных активностей РФП и их динамики при ОФЭКТ/КТ-сканировании РФП в организме пациентов верифицировали измерениями на физических фантомах человека с разной массой тела и различными стандартными активностями распределённых внутри фантомов радионуклидов. Разработанный кластер программ (для расчётов поглощённых долей энергии в биоструктурах), соответствующих баз данных и инструментальных методов послужил базисом для оценок у пациентов, включённых в клинические исследования изучаемых РФП. Установлены величины индивидуальных поглощённых доз внутреннего облучения очагов у 39 пациентов, включённых в первую фазу клинических исследований трёх РФП. Анализ распределения доз показывает, что поглощённые дозы в оча-гах сильно различаются не только у разных пациентов, но и в разных очагах у одного и того же пациента, что согласуется с данными литературы. Дозы облучения очагов возрастают с увеличением вводимой активности РФП и, в зависимости от объёма очагов, находятся в следующих пределах: 1) в случае «Лютапроста» – от 1,4 до 32 Гр (планируемая для введения активность – 5 ГБк), от 5,1 до 59 Гр (планируемая активность – 7,5 ГБк), от 13 до 94 Гр (планируемая активность – 10 ГБк); 2) в случае «Артрорена» – от 17,5 до 74 Гр (планируемые активности – от 0,37 до 0,925 ГБк); 3) в случае «Гепаторена» – от 10,7 до 43 Гр (планируемые активности – от 1 до 3 ГБк). Установлены величины индивидуальных доз облучения в органах риска. Распределение поглощённых доз в органах риска также существенно различаются у разных пациентов и между разными критическими органами. Эти дозы находятся в пределах от 0,01 до 7,4 Гр (39 пациентов), что многократно меньше общепринятых дозовых ограничений (“commonly applied dose constrains”) в радиотерапии.

Ключевые слова
дозиметрия внутреннего облучения, индивидуальные поглощённые дозы, радиофармпрепараты, радионуклидная терапия, клинические исследования, ядерная медицина.

Список цитируемой литературы

1. Lawrence J.H. Nuclear physics and therapy: preliminary report of a new method for the treatment of leukemia and polycythemia //Radiology. 1940. V. 35, N 1. P. 51-60.

2. Hertz S., Roberts A. Radioactive iodine in the study of thyroid physiology: the use of radioactive iodine therapy in hyperthyroidism //J. Am. Med. Assoc. 1946. V. 131, N 2. P. 81-86.

3. Каприн А.Д., Мардынский Ю.С. Терапевтическая радиология: национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. 704 с.

4. Treatment planning for molecular radiotherapy: potential and prospects. European Association of Nuclear Medicine. Vienna, 2017. 68 p. [Электронный ресурс]. URL: https://www.eanm.org/content-eanm/up-loads/documents/EANM_2017_iDTF-Report_online.pdf (дата обращения 06.01.2022).

5. Flux G.D., Sjogreen Gleisner K., Chiesa C., Lassmann M., Chouin N., Gear J., Bardiès M., Walrand S., Bacher K., Eberlein U., Ljungberg M., Strigari L., Visser E., Konijnenberg M.W. From fixed activities to personalized treatments in radionuclide therapy: lost in translation? //Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2018. V. 45, N 1. P. 152-154.

6. Aerts A., Eberlein U., Holm S., Hustinx R., Konijnenberg M., Strigari L., van Leeuwen F.W.B., Glatting G., Lassmann M. EANM position paper on the role of radiobiology in nuclear medicine //Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2021. V. 48, N 11. P. 3365-3377.

7. Brans B., Bodei L., Giammarile F., Linden O., Luster M., Oyen W.J.G, Tennvall J. Clinical radionuclide therapy dosimetry: the quest for the “Holy Gray” //Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2007. V. 34, N 5. P. 772-786.

8. Gear J., McGowan D., Rojas B., Craig A.J., Smith A.-L., Scott C.J., Scuffam J., Aldridge M., Tipping J. The internal dosimetry user group position statement on molecular radiotherapy //Br. J. Radiol. 2021. V. 94, N 1126. P. 20210547. DOI: 10.1259/bjr.20210547.

9. Sudprasert W., Belyakov O.V., Tashiro S. Biological and internal dosimetry for radiation medicine: current status and future perspectives //J. Radiat. Res. 2022. V. 63, N 2. P. 247-254.

10. Li W.B. Internal dosimetry. A review of progress //Hoken Butsuri. 2018. V. 53, N 2. P. 72-99.

11. Степаненко В.Ф., Яськова Е.К., Белуха И.Г., Петриев В.М., Скворцов В.Г., Колыженков Т.В., Петухов А.Д., Дубов Д.В. Расчёты доз внутреннего облучения нано-, микро- и макро-биоструктур электронами, бета-частицами и квантовым излучением различной энергии при разработках и исследованиях новых РФП в ядерной медицине //Радиация и риск. 2015. Т. 24, № 1. C. 35-60.

12. Stepanenko V., Kaprin A., Ivanov S., Shegay P., Bogacheva V., Sato H., Shichijo K., Toyoda Sh., Kawano N., Ohtaki M., Fujimoto N., Endo S., Chaizhunusova N., Shabdarbaeva D., Zhumadilov K., Hoshi M. Microdistribution of internal radiation dose in biological tissues exposed to 56Mn dioxide microparti-cles //J. Radiat. Res. 2022. V. 63, N S1. P. i21-i25.

13. Kurth J., Heuschkel M., Tonn A., Schildt A., Hakenberg O.W., Krause B.J., Schwarzenböck S.M. Stream-lined schemes for dosimetry of 177Lu-labeled PSMA targeting radioligands in therapy of prostate cancer //Cancers. 2021. V. 13, N 15. P. 3884. DOI: 10.3390/cancers13153884.

14. Okamoto S., Thieme A., Allmann J., D’Alessandria C., Maurer T., Retz M., Tauber R., Heck M.M., Wester H.-J., Tamaki N., Fendler W.P., Herrmann K., Pfob C.H., Scheidhauer K., Schwaiger M., Ziegler S., Eiber M. Radiation dosimetry for 177Lu-PSMA I&T in metastatic castration-resistant prostate cancer: absorbed dose in normal organs and tumor lesions //J. Nucl. Med. 2017. V. 58, N 3. P. 445-450.

15. Torres M., Ayra E., Albuerne O., Montano Delgado M.A. Absorbed dose profiles for (32)P, (90)Y, (188)Re, (177)Lu, (153)Sm and (169)Er: radionuclides used in radiosynoviortheses treatment //Rev. Esp. Med. Nucl. 2009. V. 28, N 4. P. 188-192.

16. ICRP, 2019. Radiological protection in therapy with radiopharmaceuticals. ICRP Publication 140 //Ann. ICRP. 2019. V. 48, N 1. P. 5-95.

17. Bolch W.E., Eckerman K.F., Sgouros G., Thomas R. MIRD pamphlet No. 21: a generalized schema for radiopharmaceutical dosimetry – standardization of nomenclature //J. Nucl. Med. 2009. V. 50, N 3. P. 477-484.

18. Briesmeister F. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code. Version 4C. Los-Alamos: LANL, 2000.

19. Zhumadilov K., Ivannikov A., Apsalikov K., Zhumadilov Zh., Zharlyganova D., Stepanenko V., Skvortsov V., Berekenova S., Toyoda S., Endo S., Tanaka K., Miyazawa C., Hoshi M. Results of tooth enamel EPR dosimetry for population living in the vicinity of the Semipalatinsk nuclear test site //Radiat. Meas. 2007. V. 42, N 6-7. P. 1049-1052.

20. Степаненко В.Ф., Бирюков В.А., Карякин О.Б., Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А., Мардынский Ю.С., Колыженков Т.В., Петухов А.Д., Богачева В.В., Ахмедова У.А., Яськова Е.К., Лепилина О.Г., Санин Д.Б., Скворцов В.Г., Иванников А.И., Хайлов А.М., Анохин Ю.Н. Локальные поглощённые дозы облучения медицинского персонала при брахитерапии рака предстательной железы микроисточ-никами 125I российского производства //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 1. С. 44-59.

21. Степаненко В.Ф., Каприн А.Д., Иванов С.А., Шегай П.В., Петриев В.М., Давыдов Г.А., Крылов В.В., Кучеров В.В., Богачева В.В., Колыженков Т.В., Петухов А.Д., Спиченкова О.Н., Сигов М.А., Петросян А.П., Бирюков В.А., Власова О.П. Определение персонализированных доз внутреннего облу-чения опухолевых образований и органов риска пациентов при применении новых терапевтических РФП //Евразийский онкологический журнал. 2022. Т. 10, № 2 (приложение (online)). С. 969-970.

22. Степаненко В.Ф., Петриев В.М., Давыдов Г.А., Крылов В.В., Кучеров В.В., Карякин О.Б., Боры-шева Н.Б., Колыженков Т.В., Богачева В.В., Петухов А.Д., Яськова Е.К., Спиченкова О.Н., Сигов М.А., Гарбузов П.И., Кочетова Т.Ю., Шуринов А.Ю., Петросян К.М., Петросян А.П., Бирюков В.А., Еремеев М.Р., Власова О.П., Иванов С.А., Шегай П.В., Каприн А.Д. Разработка и реализация комплекса методов для определения персонализированных доз внутреннего облучения опухолевых образований и органов риска пациентов при клинических испытаниях и применении новых терапевтических РФП //Радиация и организм 2021: материалы итоговой научно-практической конференции. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2021. С. 69-71.

23. Deasy J.O., Moiseenko V., Marks L., Chao K.S., Nam J., Eisbruch A. Radiotherapy dose-volume effects on salivary gland function //Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2010. V. 76, N 3 (Suppl.). P. S58-S63.

24. Grundmann O., Mitchell G.C., Limesand K.H. Sensitivity of salivary glands to radiation: from animal models to therapies //J. Dent. Res. 2009. V. 88, N 10. P. 894-903.

25. Jeong S.Y., Kim H.W., Lee S.W., Ahn B.C., Lee J. Salivary gland function 5 years after radioactive iodine ablation in patients with differentiated thyroid cancer: direct comparison of pre- and postablation scintigraphies and their relation to xerostomia symptoms //Thyroid. 2013. V. 23, N 5. P. 609-616.

26. Sandström M., Garske-Román U., Granberg D., Johansson S., Widström C., Eriksson B., Sundin A., Lundqvist H., Lubberink M. Individualized dosimetry of kidney and bone marrow in patients undergoing 177Lu-DOTA-octreotate treatment //J. Nucl. Med. 2013. V. 54, N 1. P. 33-41.

27. ICRU, 2022. ICRU Report 96, Dosimetry-guided radiopharmaceutical therapy //J. ICRU. 2022. V. 21, N 1. P. 1-212.

Полная версия статьи