Экспериментально-расчётное обоснование применения внутритканевой брахитерапии с йодом-125 для лечения опухолей орбиты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Экспериментально-расчётное обоснование применения внутритканевой брахитерапии с йодом-125 для лечения опухолей орбиты

14.01.07. - Глазные болезни

кандидата медицинских наук

Голубева Олеся Валентиновна

Москва, 2013

Работа выполнена на кафедре глазных болезней ГБОУ ВПО «МГМСУ имени А.И. Евдокимова» Минздрава России на базе ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С. Н. Фёдорова» Минздрава России

Научные руководители:

доктор медицинских наук Яровой Андрей Александрович

доктор медицинских наук, профессор Гарбузов Макс Исаакович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Панова Ирина Евгеньевна, заведующая кафедрой офтальмологии ФП и ДПО ГБОУ ВПО ЧелГМА Минздрава России

доктор медицинских наук, профессор Гришина Елена Евгеньевна, заведующая онкологическим отделением ГБУЗ "Офтальмологическая клиническая больница Департамента здравоохранения города Москвы»

Ведущая организация: ФГБУ "НИИ глазных болезней" РАМН

Защита состоится «01» апреля 2013 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.208.014.01 при ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России по адресу: 127486, г. Москва, Бескудниковский бульвар, д.59А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России.

Автореферат разослан «28» февраля 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук В. В. Агафонова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. За вековую историю своего развития дистанционная ЛТ прочно заняла ведущую позицию среди нехирургических видов лечения пациентов с опухолями орбиты. Однако потребность в методе до сих пор не определена. ЛТ чаще применяют в комбинированных схемах при лечении большинства злокачественных опухолей орбиты (Бровкина А.Ф., 2002; Karcioglu Z.A., 2005). Успешному применению метода препятствует развитие таких грозных осложнений как лучевая катаракта, глаукома, ретинопатия, атрофические изменения тканей и другие (Karcioglu Z.A., 2005; Саакян С.В., 2005; Esmaeli B., 2010). Снижения лучевой нагрузки на здоровые структуры органа зрения удалось добиться благодаря внедрению прецизионных методик и современных аппаратов ЛТ (Miralbell R. et al., 2002; Finger P. T., 2009; Xu D. et al., 2010; Бородин Ю.И., 2008).

Контактная ЛТ, или БТ, получила распространение в общей онкологии в качестве альтернативы дистанционной ЛТ и радикальной хирургии при лечении злокачественных опухолей различных локализаций (Чиссов В.И., 2007; Devlin P.M., 2006). В качестве ИИИ чаще всего используют закрытые источники ¹²⁵I, которые имплантируют в опухоль или ложе удаленной опухоли. Возрастающий интерес к БТ связан с высокими результатами лечения, щадящим воздействием на окружающие здоровые ткани и высокой потребностью в методах локальной органосохраняющей терапии.

В офтальмоонкологии БТ является методом выбора при лечении большинства внутриглазных опухолей (Lommatzsch P.K., 1974, 1986; Бровкина А.Ф., 1993, 1999; Семикова Т.С., 1997; Finger P., 1997; Shields C.L., 2002; Berta A., 2005; Линник Л.Ф., 2007; Яровой А.А., 2010), некоторых опухолей век и эпибульбарных образований (Зарубей Г.Д., 1982; Фокин В.П., 1988; Яровой А.А., 1997; Бровкина А.Ф., 2002).

БТ опухолей орбиты с ¹²⁵I является относительно новым и мало разработанным методом лечения. Первая из найденных публикаций датирована 1987 годом. C тех пор и до настоящего времени опубликовано лишь 14 статей, посвященных клиническому применению метода при лечении высокозлокачественных опухолей орбиты в рамках комбинированного лечения: у детей с распространением ретинобластомы в орбиту (Sealy R., 1987; Stannard C., 2002, 2011) и рабдомиосаркомой (Abramson D.H., 1997), при раке слёзной железы (Shields J.A., 1998, 1999, 2003; Lewis K.T., 2010), при меланоме орбиты (De Potter P., 2006; Shi J., 2007; Stannard C., 2009, 2011), при инвазии в орбиту опухолей придаточного аппарата глаза и метастатическом поражении (Shields J.A., 2003). Первые обнадёживающие результаты авторов получены на небольшом клиническом материале (несколько десятков пациентов). При этом представлены разрозненные и поверхностные сведения о методе со множеством нерешённых вопросов: не известны последствия внутритканевого воздействия излучения ¹²⁵I на структуры орбиты, не ясен подход к дозиметрическому планированию БТ и её программному обеспечению, не известны величины дозных нагрузок на структуры глаза и орбиты, остаётся открытым вопрос радиационной безопасности процедуры, не разработаны техника имплантации и удаления источников из орбиты, а также соответствующий инструментарий.

Исходя из вышесказанного, целью исследования явилось проведение экспериментально-расчётного обоснования возможности применения брахитерапии с радиоизотопом йод-125 для лечения опухолей орбиты.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. По данным ФГБУ «МНТК «МГ» им. акад. С.Н. Фёдорова» Минздрава России провести ретроспективный анализ потребности в лучевой терапии при лечении пациентов с опухолями орбиты.

2. На основе морфологических исследований изучить наличие и степень повреждения структур орбиты и глаза экспериментальных животных при проведении внутритканевого облучения орбиты источниками йод-125 в дозах, аналогичных средним дозным нагрузкам, рассчитанным при планировании брахитерапии опухоли орбиты у человека.

3. Провести дозиметрические исследования с определением лучевой нагрузки на хирурга при выполнении внутритканевого облучения орбит экспериментальных животных источниками йод-125.

4. Создать модель орбиты человека, на основе которой с помощью моделирования и программно-математических дозиметрических расчётов разработать технологию планирования брахитерапии опухолей орбиты с источниками йод-125.

5. Создать носители для имплантации источников йод-125 и хирургический инструментарий для работы с ними при проведении брахитерапии опухолей орбиты.

6. Разработать схемы брахитерапии с источниками йод-125 для наиболее часто встречающихся опухолей орбиты, требующих проведения лучевой терапии, а также изучить характер дозных распределений и величины поглощённых доз на критические структуры глаза и орбиты.

Научная новизна исследования:

1. Впервые проведенный анализ потребности в лучевой терапии, по данным ФГБУ «МНТК «МГ» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России за период с 2005 год по 2012 год, показал, что необходимость в лучевой терапии при лечении пациентов с первичными опухолями орбиты составила 28% и 40% среди всех пациентов с опухолями орбиты.

2. Впервые в экспериментальном исследовании на кроликах доказано, что при внутритканевом облучении орбиты источниками йод-125 в дозах, аналогичных средним дозным нагрузкам, рассчитанным при планировании брахитерапии опухоли орбиты у человека, не происходит повреждения критических структур глаза и орбиты (роговицы, хрусталика, цилиарного тела, центральной области глазного дна, зрительного нерва), а значения дозных нагрузок на хирурга при этом являются допустимыми.

3. Впервые предложен способ моделирования брахитерапии с источниками йод-125 опухолей орбиты, на основе которого разработана технология дозиметрического планирования метода.

4. Впервые разработаны схемы брахитерапии с источниками йод-125 для ряда наиболее распространенных опухолей орбиты с достижением тумороцидных доз в целевом объёме и минимальной рассчитанной лучевой нагрузкой на критические структуры глаза и орбиты.

Практическая значимость работы:

1. Полученные данные о строении орбиты кролика по данным компьютерной и магнито-резонансной томографии расширяют представления о наиболее часто используемом в офтальмологии экспериментальном животном, что позволяет более рационально планировать экспериментальные хирургические вмешательства.

2. Показана возможность применения компьютерной программы PSID для планирования брахитерапии опухолей орбиты с источниками йод-125, проведена математическая адаптация данной программы для расчётов параметров временной брахитерапии.

3. Показано, что созданная оригинальная модель орбиты человека позволяет осуществлять моделирование брахитерапии с йодом-125 различных опухолей орбиты.

4. Разработанная на основе компьютерного моделирования технология планирования брахитерапии опухолей орбиты с йодом-125 позволяет осуществлять дозиметрическое планирование внутритканевого облучения с достижением тумороцидных доз в целевом объёме орбиты при минимальной рассчитанной лучевой нагрузке на критические структуры органа зрения.

5. Разработанные схемы облучения орбиты источниками йод-125 на основе моделирования конкретных клинических ситуаций опухолей орбиты (карцинома слёзной железы, базально-клеточная карцинома век с распространением в орбиту, лимфома, внутриглазные злокачественные опухоли с экстраокулярным распространением) могут являться основой для применения в клинической практике.

6. Разработанные держатель для источников йод-125 и устройство для их размещения в трубчатом носителе позволяют повысить безопасность проведения манипуляций, а созданный носитель для источников позволяет проводить облучение анофтальмической орбиты в различном объёме.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. По данным ФГБУ «МНТК «МГ» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, потребность в лучевой терапии после хирургических вмешательств у пациентов с первичными опухолями орбиты составляет 28%; среди всех пациентов с опухолями орбиты лучевая терапия показана в 40% случаев.

2. Внутритканевое облучение орбиты экспериментальных животных источниками йод-125 в терапевтических дозах не вызывает повреждения критических структур глаза и орбиты, при этом дозы локального внешнего облучения хирурга не превышают допустимые значения для персонала группы А.

3. Разработанные схемы брахитерапии с йодом-125 для конкретных клинических случаев опухолей орбиты могут являться основой для клинического применения метода.

4. Разработанная технология планирования брахитерапии опухолей орбиты с йодом-125 с помощью компьютерной программы PSID позволяет осуществлять дозиметрическое планирование внутритканевого облучения с достижением тумороцидных доз в целевом объёме орбиты при минимальной рассчитанной лучевой нагрузке на критические структуры органа зрения.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 научных работ, в том числе 10 статей в журналах, рецензируемых ВАК. Получено 2 патента на изобретения и 3 патента на полезные модели.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации доложены на VII Всероссийской научной конференции молодых учёных «Актуальные проблемы офтальмологии» (Москва, 2012), IX и X Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Фёдоровские чтения» (Москва, 2011, 2012), общеклинической конференции МНТК «МГ» совместно с кафедрой глазных болезней МГМСУ им. А. И. Евдокимова (2012).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов и 3-х глав результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 168-ми страницах компьютерного текста, включает 16 таблиц и 41 рисунок. Список литературы состоит из 257-ми источников, из которых 175 иностранные.

Содержание работы

Настоящая работа является экспериментально-расчётной и состоит из 3-х разделов, направленных на решение поставленных задач: первый посвящён анализу потребности в ЛТ при лечении пациентов с опухолями орбиты; второй посвящён внутритканевому облучению источниками ¹²⁵I здоровых тканей орбиты экспериментальных животных (кроликов) с последующей гистологической интерпретацией изменений; третий раздел посвящён разработке технологии дозиметрического планирования БТ с ¹²⁵I и схем БТ наиболее часто встречающихся опухолей орбиты.

Экспериментальный раздел работы in vivo выполнен на базе ФГБУ «МНРЦ» МЗ РФ (г. Обнинск) (лаборатория экспериментальной ядерной медицины экспериментального радиологического сектора, заведующий лабораторией - к.б.н. Скворцов В.Г.). Дозиметрическое планирование эксперимента in vivo и разработка схем брахитерапии опухолей орбиты проводилось совместно с Кузнецовым М.А. (НИЯУ «МИФИ», аспирант). Патоморфологические исследования выполнены на базе лаборатории патологической анатомии и гистологии глаза ФГБУ «МНТК «МГ» им акад. С.Н. Фёдорова» МЗ РФ (заведующая лабораторией - к.м.н. Шацких А.В.).

Методика расчета потребности в лучевой терапии при лечении пациентов с опухолями орбиты. Проведен ретроспективный анализ пациентов, обратившихся на консультацию в отделение офтальмоонкологии ФГБУ МНТК «МГ» им. акад. С. Н. Федорова» МЗ РФ в период с января 2005 года по июнь 2012 года и которым был установлен диагноз «новообразование орбиты», «новообразование придаточного аппарата глаза с инвазией в орбиту» и «злокачественная внутриглазная опухоль». Включение в анализ последнего было обусловлено возможностью в значительном числе случаев распространения таких опухолей в орбиту. Показаниями к проведению дистанционной ЛТ после хирургического удаления или биопсии злокачественной опухоли орбиты считали инфильтративный характер роста образования с невозможностью его полного удаления, нарушение целостности капсулы при хирургическом удалении новообразования, его высокую радиочувствительность, а также распространение в орбиту внутриглазной опухоли (формирование эписклерального узла, выявление опухоли по линии отсечения зрительного нерва).

Планирование внутритканевого облучения орбит экспериментальных животных источниками ¹²⁵I. В качестве ИИИ использовали закрытые источники на основе ¹²⁵I IsoSeed (Eckert & Ziegler BEBIG GmbH, Germany). Дозиметрическое планирование внутритканевого облучения орбиты выполняли с помощью компьютерной программы Permanent Seed Implant Dosimetry версии 4.5 (PSID 4.5, Sonotech, Germany), которая предназначена для планирования перманентной БТ с ¹²⁵I рака предстательной железы.

Для адекватного расчёта параметров облучения для временной БТ проводили пересчёт поглощённых доз с учётом экспозиции радиоисточников в орбите согласно формуле:

(1)

где D_? - доза, полученная за время перманентной экспозиции источников, Гр;

t - экспоцизия, сут; Т_1\2 - период полураспада йода-125 (59,4 сут). Для вычисления экспозиции, необходимой для набора ОД, использовали формулу, обратную (1):

(2)

Объектом исследования были здоровые орбиты и глаза 27-ми кроликов. В опытные орбиты проводили имплантацию ИИИ ¹²⁵I, которые были установлены в носителях (гибкие полые полимерные трубки). В контрольные орбиты проводили установку носителей без ИИИ. Планировали изучить реакцию тканей органа зрения экспериментальных животных на дозы излучения, равные средним дозным нагрузкам, приходящимся на структуры глаза и орбиты при планировании БТ опухоли орбиты у человека. Задачей предымплантационного планирования внутритканевого облучения было установить, в какой отдел орбиты животных имплантировать источники, в каком количестве, рассчитать необходимое время нахождения ИИИ в орбите. Хирургический этап эксперимента заключался в имплантации ИИИ ¹²⁵I, в опытные орбиты и трубчатых носителей в контрольные орбиты животных. Имплантацию проводили в мягкие ткани орбиты и в орбитальную железу кроликов. При постимплантационном планировании проводили расчёт необходимой экспозиции источников и соответствующих дозных нагрузок на структуры органа зрения животных.

В эксперименте для измерения локальных доз внешнего облучения, полученных хирургом за время эксперимента, использовали ТЛД-500К. Для оценки риска возникновения отдалённых последствий облучения человека рассчитывали эффективную дозу:

(3)

где H_W - доза, измеренная на уровне груди под фартуком, H_N - доза, измеренная на уровне шеи над фартуком. Контрольные радиометрические исследования проводили после имплантации источников в орбиты животных с помощью прибора InSpector 1000 (Canberra, USA).

Завершением эксперимента был вывод кроликов из исследования с выполнением экзентерации орбит и последующим гистологическим исследованием удалённого материала. Окраску препаратов проводили гематоксилин-эозином и изучали при х50, х100, х200-кратном увеличении. Изучали реакцию здоровых тканей орбит и основных структур глаз кроликов (роговица, хрусталик, цилиарное тело, центральная зона глазного дна, орбитальный отрезок зрительного нерва) на ранних (1-е, 7-е сутки) и отдалённых (14-е сутки, 1-й, 2-й, 3-й и 4-й месяц после удаления ИИИ и носителей из орбит) сроках наблюдения. У 21-го кролика, которым проводили имплантацию ИИИ в мягкие ткани орбиты, исследования проводили с 1-х суток до 4-х месяцев наблюдения с целью оценки реакции медленно пролиферирующих тканей; у 6-ти кроликов, которым имплантацию осуществляли в орбитальную железу, оценивали реакцию активно пролиферирующих тканей на ранних сроках наблюдения. На опытных орбитах изучали реакцию тканей орбит и глаза в динамике на воздействие ионизирующего излучения и хирургическую травму, на контрольных изучали реакцию тканей в ответ на имплантацию и нахождение носителей в орбите. внутритканевый облучение орбита йод

Методика экспериментально-расчётного моделирования брахитерапии с ¹²⁵I некоторых опухолей орбиты. Экспериментально-расчётное моделирование БТ опухолей орбиты осуществляли на основе конкретных клинических ситуаций по предложенному способу, включающему: 1) предымплантационное планирование БТ (препланирование) с определением объёма орбиты, в котором необходимо провести облучение, а также количества, активности и расположения источников в облучаемом объёме, расчёт времени для набора тумороцидной дозы и соответствующих дозных нагрузок на структуры глаза и орбиты. Дозиметрическое планирование проводили с помощью компьютерной программы планирования БТ PSID 4.5 и дополнительных расчётов по формулам (1) и (2); основой являлась серия КТ изображений орбит пациента, выполненная после операции. 2) создание модели орбиты человека, изготовление макетов ИИИ, имплантация носителей с ИИИ в модель орбиты человека, которую создавали на основе костного черепа человека. Модель орбиты была универсальной: глубина - 4,5 см, ширина входа - 3,5 см, высота входа - 3,0 см. Макеты глазного яблока, прямых мышц и зрительного нерва изготавливали из пластичного материала в масштабе 1:1. Для заполнения свободного объёма модели использовали гелевую массу. Были изготовлены металлические макеты ИИИ ¹²⁵I размерами, соответствующими оригиналу. Для их размещения в модель орбиты человека использовали предложенный носитель в виде сферы из медицинского силикона и гибкие полимерные трубки. По составленной на предыдущем этапе виртуальной схеме осуществляли установку макетов ИИИ в модель орбиты человека. Выполняли КТ модели орбиты человека. 3) постимплантационное планирование БТ (постпланирование) осуществляли на основе полученных КТ-изображений с помощью программы PSID 4.5: выполняли расчёт дозных нагрузок на интересующие структуры глаза и орбиты, времени для набора ОД в целевом объёме. На заключительном этапе сопоставляли данные препланирования БТ с полученными при моделировании результатами.

Результаты расчёта потребности в лучевой терапии при лечении опухолей орбиты (ретроспективный анализ). В течение 6,5 лет в МНТК «МГ» им. С.Н. Фёдорова проконсультировано 702 первичных пациента с подозрением на объёмный процесс в орбите. Лечение в стационаре получили 282 пациента: 118 (41,8%) мужчин и 164 (58,2%) женщины. Возраст пациентов варьировал от 3-х месяцев до 84-х лет. Остальные пациенты либо не нуждались в локальном лечении, либо были направлены в специализированные учреждения (онкологические, эндокринологические и др.).

В указанный период на консультацию впервые обратилось 1578 пациентов с внутриглазными злокачественными образованиями. Органосохраняющее лечение не было показано 286-ти взрослым пациентам (17,8%), была проведена энуклеация. Экстраокулярный выход опухоли выявлен у 49-ти пациентов (17,1%) с внутриглазной злокачественной опухолью (меланома хориоидеи, метастаз рака легкого). Из 6-ти детей у 5-ти патоморфологически верифицирован диагноз ретинобластомы, у 1-го ребенка выявлена меланома хориоидеи. Признаки экстраокулярного распространения опухоли выявлены у 3-х детей с ретинобластомой.

Среди 282-х пациентов, обратившихся с подозрением на новообразование орбиты, в 43-х случаях (15,2%) выявлены псевдоопухолевые заболевания, у 68-ми пациентов (24,1%) - неопухолевая патология.

Установлено, что на долю первичных приходится 67,3% (доброкачественные - 62,7%, злокачественные - 37,3%), вторичные и метастатические образования имели место в 32,7% случаях. Наиболее распространенными первичными доброкачественными опухолями орбиты являлись кавернозная гемангиома (34,0%), дермоидная киста (26,7%), киста (12,7%) и аденома слёзной железы (10,6%). Неходжкинская лимфома (66,1%), рак слёзной железы (12,5%) и рабдомиосаркома (12,5%) наиболее распространены среди первичных злокачественных опухолей орбиты. Вторичные злокачественные опухоли орбиты были представлены меланомой хориоидеи (67,1%) и ретинобластомой стадии T₄N₀M₀ (4,1%), карциномами век стадии T₄N₀M₀ (11,0%), метастатическое поражение выявлено в 6,8% случаях.

По данным ретроспективного анализа, потребность в ЛТ как монотерапии либо в рамках комбинированного лечения в группе первичных опухолей составила 28,0%, а среди всех пациентов с опухолями орбиты этот показатель достиг 40,3%.

Результаты внутритканевого облучения орбиты с радиоисточниками ¹²⁵I в эксперименте. С помощью компьютерной программы планирования на примере облучения опухоли слёзной железы у человека составлена схема БТ. Были рассчитаны значения поглощенных доз на критические структуры глаза и орбиты для 5-ти пациентов. Полученные средние значения поглощённых доз являлись основой для планирования облучения орбиты экспериментальных животных. Учитывая различия в строении орбиты человека и кролика, а также то, что хрусталик является наиболее радиочувствительной структурой, главным ориентиром для последующего планирования внутритканевого облучения орбит кроликов стала поглощённая доза излучения в хрусталике экспериментальных животных (7,5 Гр). При изучении особенностей строения орбиты кроликов и дозиметрическом планировании выявлено, что наиболее предпочтительной зоной имплантации ИИИ является верхне-наружный квадрант орбиты. Предымплантационное компьютерное планирование контактного облучения с ¹²⁵I орбиты кролика показало, что при известном значении поглощенной дозы в хрусталике, активности источников (4,8 мКи) и локализации их в орбите, необходимо имплантировать по 2 ИИИ, экспозиция ИИИ в орбите должна составлять 5 суток.

Имплантацию в орбиту животного комплекса из 2-х ИИИ ¹²⁵I в носилях осуществляли путем трансконъюнктивальной орбитотомии. Для работы с источниками ¹²⁵I были использованы разработанные держатель для микроисточника и устройство для размещения микроисточников ¹²⁵I в трубчатом носителе.

Клиническая картина изменений органа зрения на 1-е сутки после имплантации ИИИ выражалась в развитии умеренного отёка и локальной инъекции конъюнктивы глаза. К 5-м суткам отмечали расширение перилимбальной сосудистой сети и формирование сосудистой «дорожки» от лимба к зоне нахождения импланта с сохранением слабого локального отёка слизистой оболочки глаза. К 14-м суткам отёк конъюнктивы регрессировал полностью у большинства экспериментальных животных, сохранялось локальное расширение эпибульбарных сосудов. К 1-му месяцу после начала облучения отмечали сохранение локального расширения сосудов в верхне-наружном отделе с регрессией ко 2-3-му месяцу наблюдений. На контрольных глазах в первые 1-3 дня отмечали развитие реакции на операцию в виде умеренно выраженного локального отека и гиперемии конъюнктивы. Глаза клинически были спокойны к 14-м суткам наблюдений.

Постимплантационное планирование внутритканевого облучения проводили на основе КТ или МРТ изображений орбит кроликов. Последующая обработка полученных данных в программе PSID позволила рассчитать дозные нагрузки на критические структуры глаз кроликов: на хрусталик - 4,9 - 6,7 Гр (сред. 6,0 Гр), цилиарное тело - 2,7 - 5,8 Гр (сред. 4,5 Гр), роговицу - 2,9 - 5,4 Гр (сред. 4,2 Гр), центральную зону глазного дна - 3,8 - 12,1 Гр (сред. 7,4 Гр), зрительный нерв - 2,8 - 12,5 Гр (сред. 6,2 Гр).

При индивидуальном дозиметрическом контроле локального внешнего облучения хирурга при работе с ИИИ в течение 1 часа на этапе имплантации определено, что поглощенная доза облучения при локализации дозиметров на правой руке составляла 0,96 мГр, на левой руке - 1,14 мГр, в области щитовидной железы - 0,27 мГр, на лбу - 0,42 мГр, на груди - 0,21 мГр. В эксперименте величина эффективной дозы, полученная врачом и рассчитанная по формуле (3), составила 0,11 мЗв; таким образом, расчетное значение эффективной дозы за весь период эксперимента с ИИИ ¹²⁵I равнялось 0,88 мЗв. При работе с источниками зарегистрированная величина мощности дозы гамма-излучения на расстоянии 10 см от исследуемой орбиты составила 1,8-2,0 мЗв\час.

При макроскопическом исследовании материала экзентерации опытных орбит кроликов внешних признаков лучевого повреждения структур орбиты не было. Хрусталик и стекловидное тело оставались прозрачными на всех сроках исследования. При микроскопическом исследовании на 1-е сутки было выявлено наличие незамкнутой полости линейного вида в зоне нахождения комплекса с ИИИ (канал). В мягких тканях орбиты у вершины канала выявлен ограниченный коагуляционный некроз тканей с лимфоцитарной и макрофагальной инфильтрацией. В отличие от пребывания ИИИ в ткани железы реактивная зона в мягких тканях орбиты отсутствовала. К 7-м суткам в обнаруженных явлениях наблюдали слабую динамику с торможением фибробластических процессов в обеих зонах локализации импланта (далее изучение реакции орбитальной железы не проводили ввиду схожести динамики процесса с изменениями в мягких тканях орбиты). При локализации ИИИ в мягких тканях орбиты это привело к неравномерному закрытию канала с частичным сохранением его просвета до 3-х месяцев наблюдения. Длительное сохранение просвета сопровождалось эпителизацией его передних отделов с распространением вглубь. По истечении 4-х месяцев зону имплантации ИИИ можно было отличить от окружающих тканей по сформированному фиброзному тяжу. Признаки лучевых изменений тканей переднего отрезка глаза, зрительного нерва, сосудистой оболочки и сетчатки глаза отсутствовали на всех сроках исследования. В контрольных орбитах животных наблюдали стандартную фибробластическую реакцию: равномерное постепенное закрытие просвета канала, начиная со 2-й недели, с полным завершением процесса ко 2-му месяцу.

Результаты планирования брахитерапии с ¹²⁵I в рамках комбинированного лечения ряда злокачественных опухолей орбиты. Применение внутритканевого облучения орбиты источниками ¹²⁵I для лечения опухолей, по нашему мнению, имеет определенные возможности и показания. Как самостоятельный метод облучения БТ может быть применена в качестве прецизионного облучения малообъёмных злокачественных опухолей, характеризующихся низкой степенью злокачественности или ранних стадий высокозлокачественных образований. В случаях, когда опухоль выходит за пределы предполагаемого локального распространения и границы облучения определить не удается, необходимо проводить облучение более широкой области. При этом БТ может быть звеном сочетанной ЛТ, роль которой сводится к подведению максимума лучевой энергии к наиболее резистентным клонам опухолевых клеток с быстрым падением мощности дозы за пределами планируемого объёма облучения, что позволит снизить суммарную ОД, подводимую при дистанционной ЛТ. Кроме того, относительные ограничения БТ продиктованы технической возможностью выполнения имплантации ИИИ в зону интереса.

У пациентки Г., 55 лет, по данным гистологического исследования удалённой опухоли орбиты выявлен аденокистозный рак слёзной железы T₁N₀M₀. Пациентка направлена на ЛТ. Для составления схемы БТ с ¹²⁵I как возможной альтернативы наружному облучению через 3 недели после проведенного вмешательства выполнили КТ орбит. Полученные изображения импортировали в планирующую программу PSID. Границы облучаемого объема орбиты: наружная и верхняя границы совпадали с костной стенкой орбиты, внутренняя находилась в 1мм от глаза; передней границей являлся перпендикуляр, проведенный от наружной стенки орбиты к передней поверхности глаза; задняя и нижняя совпали с областью повышенной плотности в заинтересованном участке орбиты. Облучаемый объём орбиты составил 3,1см³. Методом последовательного многократного подбора параметров БТ (количество, активность, расположение и экспозиция ИИИ) осуществляли разработку наиболее рациональной схемы контактного облучения в компьютерной программе, т. е. добивались покрытия тумороцидной дозой целевого объёма орбиты при минимальном облучении структур органа зрения. При этом учитывали необходимость создания однородного распределения дозы в облучаемом объёме, вид носителя ИИИ, возможность технического исполнения геометрического плана расстановки ИИИ и меньшего объёма «хирургических» манипуляций при имплантации. Таким образом, составили виртуальную схему расположения ИИИ: в 3-х параллельных рядах, расположенных в верхне-наружном квадранте орбиты друг над другом по направлению к вершине орбиты вдоль костной стенки орбиты, содержались 8 ИИИ (по 3 - в верхнем и нижнем рядах и 2 - в среднем ряду, расположенные друг за другом) (рис. 1). С целью определения наиболее оптимальной активности ИИИ планирование осуществляли с источниками различных значений - от 2,5 мКи до 5,5 мКи (шаг 0,5 мКи); схема их размещения была одинаковой. При этом расчётное время нахожения источников в орбите для набора ОД колебалось от 4,7 до 10,7 суток. Мощность дозы излучения находилась в пределах 0,2-0,4 Гр/час. Выбор в пользу той или иной активности осуществляли на основании оптимального сочетания нескольких факторов: наименьшие значения поглощённых доз и быстрое падение дозы в объёме критических структур при максимальной дозе в целевом объёме по данным ГДО, а также расчётной экспозиции ИИИ в пределах 4-8 суток. В результате планирования было выявлено, что дозные нагрузки на критические структуры орбиты при использовании источников указанных активностей были практически одинаковы. Отмечено, что использование источников меньшей активности приводит к увеличению длительности лечения и позволяет точнее сформировать дозное поле необходимой конфигурации, а смещение таких источников приводит к меньшим разбросам значений изодозных кривых, что особенно важно, учитывая относительно небольшие размеры орбиты. Анализ ГДО показал, что при работе с источниками меньшей активности происходит более быстрое падение дозы в объёме критических структур при максимальной дозе в облучаемом объёме и наоборот. Учитывая выявленные закономерности, для эксперимента была выбрана активность ИИИ в 3,5 мКи. Расчетное время нахождения источников в орбите для набора ОД в 50 Гр составило 7,5 сут. Программно-математическим способом рассчитали значения поглощенных доз на критические структуры глаза и орбиты (табл. 1).

На следующем этапе в стандартную модель орбиты человека проводили пункционную установку гибких трубчатых носителей с макетами ИИИ с помощью проводника-направителя по разработанной ранее схеме. Далее для контроля положения макетов ИИИ в модели орбиты выполняли КТ в стандартных проекциях. Учитывая размеры макетов источников, наиболее предпочтительным являлось выполнение исследования с шагом сканирования 1-2 мм.

На основе полученных изображений с помощью программы PSID и дополнительных расчётов по формулам (1) и (2) осуществляли постпланирование (табл. 1). При сравнении намеченной схемы расположения ИИИ в облучаемом объёме орбиты с получившимися при моделировании результатами выявили сохранение общего принципа их размещения с небольшим нарушением параллельности рядов (рис. 1А,Г). При этом показано, что 100% изодоза проходит в 1-4 мм от края «очага» (рис. 1Б,Д). В модельном эксперименте потребовалось времени на 1 сутки меньше, чем планировалось. Поглощенные дозы на некоторых критических структурах увеличились на 0,1-3,8 Гр, а в половине случаев соответствовали планируемым. Таким образом, разработанная схема БТ может быть применена на практике с сохранением основных параметров облучения.

Рис. 1. Моделирование БТ по поводу карциномы слёзной железы у пациентки Г., 55 лет. На этапах пре- и постпланирования соответственно: А, Г - пространственное расположение ИИИ в облучаемом объёме орбиты (программная 3D-реконструкция схемы), Б, Д - распределение изодозных кривых, В, Е - гистограмма доза-объём. Красным обозначена 100% изолиния, синим - 90%, оранжевым - 50%

Таблица 1. Результаты планирования БТ по поводу карциномы слёзной железы у пациентки Г., 55 лет

По аналогичной схеме было проведено моделирование БТ для частных случаев опухолей орбиты у пациентов: с карциномой слёзной железы и развитием рецидива после хирургического удаления опухоли и дистанционной ЛТ, лимфомой орбиты, базально-клеточной карциномой век с инвазией в орбиту, увеальной меланомой и ретинобластомой с экстраокулярным распространением.

Выводы

1. Ретроспективный анализ клинического материала ФГБУ МНТК «МГ» им. акад. С.Н. Фёдорова» показал, что необходимость проведения ЛТ в рамках комбинированного лечения имеется у 28% больных с первичными новообразованиями орбиты и у 40% среди всех пациентов с опухолями орбиты, при этом наиболее частыми опухолями, требующими проведения ЛТ, являются карцинома слёзной железы, лимфома орбиты, инвазия в орбиту опухолей придаточного аппарата глаза, а также злокачественные внутриглазные опухоли с экстраокулярным распространением.

2. При проведении внутритканевого облучения орбиты экспериментальных животных источниками йод-125 в дозах излучения, аналогичных средним дозам, рассчитанным при планировании БТ опухолей орбиты у человека, как острые, так и отсроченные лучевые повреждения критических структур глаза и орбиты не обнаружены.

3. Дозиметрические исследования показали, что при проведении внутритканевого облучения орбиты экспериментальных животных с источниками йод-125 полученная хирургом эффективная доза гамма-излучения не превышает допустимых значений лучевой нагрузки для персонала категории А согласно принятым нормам радиационной безопасности.

4. Разработанная технология планирования брахитерапии опухолей орбиты с йодом-125 на основе созданной модели орбиты и использования компьютерной программы PSID, дополненной математической формулой для расчёта параметров временного облучения, позволяет осуществлять дозиметрическое планирование внутритканевого облучения с достижением тумороцидных доз в целевом объеме орбиты и минимальной рассчитанной лучевой нагрузке на критические структуры органа зрения.

5. Разработанные держатель для закрытого радиоактивного микроисточника йод-125 и устройство для их размещения в гибком трубчатом носителе позволяют проводить манипуляции с источниками при проведении брахитерапии опухолей орбиты, а предложенные варианты носителей позволяют имплантировать их в различные отделы орбиты.

6. Разработанные схемы планирования брахитерапии для частных случаев карциномы слёзной железы, инвазии рака кожи век в орбиту, экстраокулярного распространения внутриглазных злокачественных опухолей и лимфомы могут явиться основой для планирования брахитерапии с йод-125 при аналогичных ситуациях в клинической практике.

Практические рекомендации

1. Для проведения дозиметрических расчётов по БТ опухолей орбиты с ¹²⁵I целесообразно применение медицинской компьютернойпрограммы для планирования перманентной БТ PSID, данные которой необходимо пересчитывать с помощью дополнительной формулы.

2. Для дозиметрического компьютерного планирования БТ опухолей орбиты с ¹²⁵I целесообразно использовать КТ орбит, а не МРТ.

3. При планировании БТ опухолей орбиты целесообразно рассчитывать облучение таким образом, чтобы 100% ОД была распределена на 90% объёма облучаемой зоны, так как при этом колебания изодозных кривых при смещении источников менее значительны, а дозные нагрузки на критические структуры органа зрения и длительность лечения оказываются ниже.

4. При планировании БТ опухолей орбиты необходимо учитывать, что использование источников меньшей активности приводит к увеличению длительности лечения, однако позволяет точнее сформировать дозное поле необходимой конфигурации, а смещение таких источников приводит к меньшим разбросам значений изодозных кривых; при работе с источниками меньшей активности происходит более быстрое падение дозы в объёме критических структур при требуемой дозе в облучаемом объёме.

5. Для разработки схем БТ целесообразно использовать модель орбиты человека и предложенный с её использованием способ моделирования БТ с ¹²⁵I опухолей орбиты.

6. При проведении работ с радиоисточниками ¹²⁵I для снижения лучевой нагрузки на медицинский персонал необходимо использовать специальный хирургический инструментарий.

Список сокращений

¹²⁵I радиоактивный изотоп йод-125 БТ брахитерапия

ГДО гистограмма доза-объём ЛТ лучевая терапия

ИИИ источник ионизирующего излучения ОД очаговая доза

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Голубева О.В., Гарбузов М.И., Яровой А.А., Клеянкина С.С., Маханова О. В. Роль дистанционной лучевой терапии в лечении новообразований орбиты (обзор литературы) // Вестник РОНЦ имени Н.Н. Блохина РАМН. - 2011. - Т. 22. - № 2 (84). - С. 12-19.

2. Яровой А.А., Голубева О.В. Брахитерапия новообразований орбиты (обзор литературы) // Медицинская радиология и радиационная безопасность. - 2011. - Т. 56. - № 6. - С. 68-76.

3. Яровой А.А., Голубева О.В., Дубов Д.В., Скворцов В.Г. Лучевая нагрузка на персонал при моделировании брахитерапии опухолей глазницы с микроисточниками йод-125 // Медицинская физика. - 2011. - № 3. - С. 86-91.

4. Яровой А.А., Голубева О.В., Кузнецов М.А Дозиметрическое планирование брахитерапии с йодом- 125 при опухолях орбиты (экспериментальное исследование) // Офтальмохирургия. - 2011. - № 4. - С. 70-74.

5. Яровой А.А., Голубева О.В. Программное планирование брахитерапии новообразований орбиты (пилотное исследование) // Вестник Оренбургского государственного университета. XXII Межрегиональная научно- практическая конференция с международным участием «Новые технологии микрохирургии глаза», посвященная 70-летию со дня рождения профессора Канюкова В.Н. - 2011. - № 13 (133). - С. 421 - 423.

6. Яровой А.А., Голубева О.В. Экспериментально-расчетное моделирование внутритканевой брахитерапии опухолей орбиты // Офтальмохирургия. - 2012. - №2. - С. 56-62.

7. Голубева О.В. Экзентерация орбиты: анализ 8 клинических случаев // Врач скорой помощи. Избранные труды XXXIII итоговой конференции молодых ученых МГМСУ. - 2011. - № 9. - С. 99-100.

8. Голубева О.В. Расчет локальных доз облучения хирурга при моделировании брахитерапии опухолей орбиты с источниками йод-125 in vivo // Хирург. - 2012. - № 6. - С. 40.

9. Голубева О.В., Яровой А.А. Экспериментально-расчетное моделирование брахитерапии опухоли орбиты in vivo // Медицинская радиология и радиационная безопасность. - 2012. - Т. 57. - № 4. - С. 21-25.

10. Яровой А.А., Голубева О.В. Брахитерапия с йодом-125 при лечении злокачественных опухолей орбиты как возможная альтернатива дистанционному облучению // Опухоли головы и шеи. - 2012 - С. 48-52.

11. Голубева О.В., Яровой А.А. Особенности хирургической анатомии орбиты кролика // Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Фёдоровские чтения - 2011. - М., 2011. - С. 254-255.

12. Голубева О.В., Яровой А.А., Булгакова Е.С., Клеянкина С.С. Анализ частоты проведения лучевой терапии после хирургических вмешательств при новообразованиях орбиты // VI Евро-азиатской конференции по офтальмохирургии: Материалы. - Екатеринбург, 2012. - С. 248-250.

13. Яровой А.А., Голубева О.В. Компьютерная программа PSID в дозиметрическом планировании брахитерапии опухолей орбиты // Х Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Фёдоровские чтения - 2012. - М., 2012. - С. 160-161.

14. Голубева О.В., Яровой А.А. Расчетно-экспериментальное моделирование брахитерапии с йодом-125 для лечения аденокарциномы слезной железы // Актуальные проблемы офтальмологии: Сборник научных работ. - М., 2012. - С. 62-64.

15. Клеянкина С. С., Яровой А.А., Булгакова Е.С., Шацких А.В., Голубева О.В. Современные возможности трепанобиопсии в диагностике новообразований орбиты // Офтальмохирургия. - 2012. - № 2. - С. 51-55.

16. Яровой А.А., Шацких А.В., Клеянкина С.С., Голубева О.В. Клиническая оценка результатов трепанобиопсии при новообразованиях орбиты // IХ Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Фёдоровские чтения - 2011.- М., 2011.- С. 284.

Патенты РФ по теме диссертации:

1. Тахчиди Х. П., Яровой А. А., Латыпов И. А., Голубева О. В. «Щипцы для опухолей орбиты». Патент РФ на изобретение № 2458662 от 31.05.2011.

2. Тахчиди Х. П., Яровой А. А., Голубева О. В. «Способ моделирования постоперационной брахитерапии опухолей орбиты». Патент РФ на изобретение № 2470615 от 16.11.2011.

3. Яровой А. А., Латыпов И. А., Голубева О. В. «Держатель для радиоактивного источника йод-125». Патент на полезную модель № 110254 от 24.05.2011.

4. Яровой А. А., Голубева О. В., Горшков А.В., Валетова Н.Р. «Устройство для гамма-лучевой терапии анофтальмической глазницы». Патент на полезную модель № 112036 от 18.08.2011.

5. Латыпов И. А., Яровой А. А., Голубева О. В. «Устройство для размещения закрытых радиоактивных источников йод-125 в гибком трубчатом носителе». Патент на полезную модель № 117812 от 23.11.2011.

Размещено на Allbest.ru