Медицинская литература. Новинки

 

 

 

 

 

 

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

Вы можете загрузить полный текст статьи в формате pdf

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.

Ключевые слова:
лучевые повреждения легких, лучевая терапия, диагностика, компьютерная томография, количественная оценка, radiation-induced lung damage, radiation pneumonitis, diagnostics, CT scan, quantitative assessment

Литература:
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 Sornsen 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., Ollers 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.

A new Method of Quantitative Estimation of Radiation-Induced Lung Damage in Oncological Patients on the CT in Dynamics

Objective: to develop a methodology for quantitative assessment of changes in density parameters of pulmonary tissue on the basis of dynamic CT data, which makes it possible to assess the presence of the dependence of changes in lung tissue on the time elapsed after radiation therapy (RT), the dose and volume of irradiated pulmonary tissue. Materials and methods. Using the data collected by 11 patients with malignant lymphomas, we developed a new diagnostic technique for quantitative analysis, which is based on the analysis of the density of pulmonary tissue before and after RT in areas with a selected range of doses throughout the lung volume. All selected patients received LT in the chest region, using 3D-planning, fractions of 2Gy and total focal doses of 13-56 Gy. Also, each patient had at least two CT examinations (a total of 25 studies in the Dicom-format). The first CT scan was performed before LT, repeated - within 2-7 months after the end of RT. Results. In 6 patients, control CT examinations were performed 2.1-2.8 months after RT. As a result, a quantitative increase in the density indices in the range from +12 to +62 HU in regions of the lungs irradiated at a dose of more than 19 Gy was noted, different from the control areas. The volume of these areas of the lungs was from 16% to 30% of the total lung volume, and the volume of regions with the maximum values of density growth - from 7% to 14%. These changes in density are below the “visual” threshold. In control areas, the density change varied from -15 HU (increased airiness) to + 8 HU. According to the data of other CT studies performed later than 3 months after RT, the reverse development of changes characterizing the early radiation reaction was observed. Conclusions. A series of CT studies performed before and at various intervals after RT allows quantitative assessment of the dynamics of the indices of the density of irradiated pulmonary tissue, which is necessary for an objective assessment of the severity of early radiation-induced injuries of pulmonary tissue sites, depending on the dose. A study of the dynamics of these changes in pulmonary tissue density over time with RT and the connection of this indicator with the baseline data may allow one to predict radiation-induced damage to the lungs on the one hand, and on the other, to evaluate individual radiosensitivity.

Keywords:
лучевые повреждения легких, лучевая терапия, диагностика, компьютерная томография, количественная оценка, radiation-induced lung damage, radiation pneumonitis, diagnostics, CT scan, quantitative assessment