Исследование и разработка технических средств дозиметрического обеспечения и оценки состояния организма и его систем при неравномерном облучении рака шейки матки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.10, кандидат технических наук Плаутин, Олег Николаевич

• Плаутин, Олег Николаевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Плаутин, Олег Николаевич

Введение.

Актуальность проблемы.

Цель работы.

Задачи исследования.

Научная новизна.

Практическая значимость.

Внедрение результатов.

Положения, выносимые на защиту.

Апробация работы.

Глава 1. Дозиметрический и клинический контроль за лечением рак шейки матки.

1.1 Дозиметрическое обеспечение внутриполостного и дистанционного облучения рака шейки матки.

1.2 Дозиметрические критерии неравномерного облучения.

1.3 Оценка состояния организма и его систем при лечении рака шейки матки.

Глава 2. Материалы и методы исследований.

Глава 3. Дозиметрический контроль методов лучевой терапии рака шейки матки.

3.1 Дозиметрическая оценка неравномерного облучения при лучевой терапии рака шейки матки.

3.2 Дозиметрический критерий - модальная доза.

3.3 Спектрометрическая характеристика рассеянного излучения.

3.4 Метрологическое обеспечение источников фотонного излучения для контактной лучевой терапии.

3.5 Метрологическое обеспечение дистанционного облучения.

3.6 Оценка модальных доз при дистанционной лучевой терапии.

Глава 4. Определение суммарных модальных доз при контактном и дистанционном облучении рака шейки матки.

4.1 Определение суммарной модальной дозы при дистанционной лучевой терапии методом двух встречных полей.

4.2 Определение суммарной модальной дозы при дистанционной лучевой терапии методом попарно-встречных полей.

4.3 Определение суммарной модальной дозы при дистанционной лучевой терапии методом попарно-встречных полей под углом 10°.

4.4 Определение суммарной модальной дозы при дистанционной лучевой терапии методом шестисекторной ротации.

4.5 Определение суммарной модальной дозы при дистанционной лучевой терапии методом двухсекторной ротации (180°).

Глава 5. Оценка состояния организма и его систем при лучевой терапии рака шейки матки.

5.1 Особенности этапа обучения.

5.2 Этап распознавания(принятие решения).

5.3 Лучевая терапия рака шейки матки I стадии.

5.4 Лучевая терапия рака шейки матки II стадии.

5.5 Лучевая терапия рака шейки матки III стадии.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технических средств дозиметрического обеспечения и оценки состояния организма и его систем при неравномерном облучении рака шейки матки»

Актуальность проблемы.

В настоящее время рак шейки матки (РШМ) в большинстве стран мира продолжает оставаться наиболее частой злокачественной опухолью женских половых органов. Ежегодно в мире впервые выявляются около 400 ООО больных, из которых почти половина женщин умирает в течение первого года в связи с поздним диагностированием заболевания в 1П-1У стадиях [9].

В структуре общей распространенности злокачественными новообразованиями в 2006 году, рак шейки матки составил 6,4%. Распространенность на 100 000 населения в 2006 году составила 109,5 .

В 2006 году в России диагноз рак шейки матки установлен у 12814 пациенток, при профилактических осмотрах диагностирован только в 28,3% наблюдений. Рак шейки матки в 1-й стадии диагностируется в 59,2%, в 111-1У - в 38,9%о (III стадии- 28,8%, IV- 10,1%), что является недопустимо высоким в диагностике новообразований визуальных локализаций. Летальность в течение года с момента установления диагноза в 2006 году составила 19,3% [25].

Средний возраст больных раком шейки матки составляет 57,4 года. Но на фоне общего снижения заболеваемости злокачественными новообразованиями шейки матки у женщин старше 40 лет, прослеживается тенденция к увеличению количества больных в репродуктивном возрасте [25].

Крайне неблагоприятная тенденция прослеживается в возрастной группе 25-49 лет, где РШМ занимает 2-е место (после рака молочной железы) и составляет 11,8% [44].

Показатели заболеваемости женщин возрастной группы до 29 лет возросли за период 1973-1995гг на 66,7%, при этом среднегодовой темп прироста показателя составил 9,2% [8]. При этом отмечается рост количества больных в данной возрастной группе, имеющих «запущенные формы» на момент установления диагноза [44,8], когда эффективность всех современных методов лечения резко снижается.

Многие авторы отмечают неблагоприятное клиническое течение рака шейки матки у пациенток в возрасте до 30 лет [4,9,13].

В возрасте 30-35 лет рак шейки матки протекает более агрессивно, плохо поддается лучевой терапии, характеризуется более ранним прогрессированием и метастазированием, по сравнению с больными более старшего возраста. В возрасте до 20 лет отмечено «стремительное» течение и распространение рака [44].

Показатели 5-летней выживаемости при I стадии рака шейки-матки оставили - 78,1%, П-57,0%, Ш- 31,0%, IV-7,8% (по данным FIGO).

Лучевая терапия является основным методом в самостоятельных радикальных программах [8Д2] и важным звеном в комбинированном и комплексном лечении более 80% больных раком шейки матки. Не смотря на совершенствование лучевой техники, дозиметрического обеспечения, внедрения различных вариантов фракционирования доз, применения радиомодификаторов результаты не могут быть удовлетворительными на современном этапе.

Особенностью лучевой терапии рака шейки матки является учёт неравномерности облучения при внутриполостном и дистанционном методах лучевой терапии. Фактически отсутствует дозиметрические критерий, позволяющий производить суммарную оценку дозы при этих методах лучевой терапии.

В настоящее время полностью отсутствует количественная оценка состояния организма и его систем при проведении лучевой терапии рака шейки матки.

Цель работы

С учетом вышесказанного, целью данной работы стала разработка дозиметрического критерия неравномерного облучения, выработка методики динамического контроля эффективности разных методов лечения рака шейки матки, результаты которого носили бы рекомендательный характер для врачей при составлении и внесении изменений в методики лечения больных с целью снижения до минимума отрицательного воздействия последствий проведения лучевой и химиотерапии.

Задачи исследования

Реализация этой цели была сопряжена с решением следующих задач: • разработка средств и методов дозиметрической оценки неравномерного облучения при разных методах лучевой терапии рака шейки матки;

• разработка методики применения метода динамического контроля состояния организма и его систем при различных методах лучевой терапии рака шейки матки;

• проведение клинического эксперимента для апробации разработанных методов оценки состояния организма и его систем при лечении рака шейки матки

Научная новизна

• разработано устройство дозиметрической аттестации источников излучения при внутриполостной лучевой терапии рака шейки матки;

• разработан критерий дозиметрического контроля организма и его систем при неравномерном облучении, основанный на понятии «модальная доза»;

• разработана методика динамического контроля состояния организма и его систем в процессе проведения лучевой терапии рака шейки матки с использованием результатов анализов периферической крови пациенток.

Практическая значимость

Увеличена точность дозиметрической аттестации источников, используемых при внутриполостной лучевой терапии рака шейки матки до 9495%. Получена возможность оценки суммарных доз при неравномерном внутриполостном и дистанционном облучении, получена возможность контроля облучения по дозиметрическим критериям и реакции организма и его систем с учётом индивидуальной чувствительности каждого пациента для выработки оптимальной схемы лечения.

Внедрение результатов

Результаты исследования внедрены в практику работы отдела лучевой терапии и комбинированных методов лечения ФГУ «РНЦРР Росмедтехнологий». В ходе работы проведён мониторинг реакции организма и его систем на проводимое лучевое лечение 234 пациенток. Полученные результаты позволяют выбрать наиболее щадящую методику облучения, при которой окружающие патологический очаг органы и ткани подвергаются наименьшему радиационному воздействию.

Положения выносимые на защиту

1. дозиметрическая аттестация источников фотонного излучения при внутриполостной лучевой терапии;

2. определение нового дозиметрического критерия неравномерного облучения при внутриполостной и дистанционной лучевой терапии, основанное на понятии «модальная доза»;

3. разработка методики применения системы количественной оценки состояния организма и его систем при лучевой терапии рака шейки матки, основанной на теории распознавания образов и кластерном анализе с использованием результатов анализов периферической крови пациенток.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах и доложены на заседаниях ФГУ «РНЦРР Росмедтехнологий» по теме «Оценка доз неравномерного облучения и контроль организма и его систем при лучевой терапии рака шейки матки».

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы для измерения ионизирующих излучений и рентгеновские приборы», Плаутин, Олег Николаевич

Заключение и выводы.

При лучевой терапии (внутриполостиой и дистанционной) рака шейки матки органы и всё тело пациентки подвергается неравномерному облучению. До настоящего времени в дозиметрической практике отсутствовали критерии неравномерного облучения, которые позволяли бы суммировать дозы при внутриполостиой и дистанционной лучевой терапии фотонным излучением. Эта информация необходима для контроля степени облучения всего тела и его органов, для которых установлены пороговые дозы, вызывающие детерминированные эффекты в результате облучения. К этому следует добавить, что до настоящего времени отсутствовали количественные спектрометрические данные рассеянного излучения, формирующего дозу облучения в органах и тканях, окружающих патологический очаг при внутриполостном его облучении.

Решение этих задач явилось предметом чисто дозиметрических исследований в настоящей работе. Вторым направлением исследований явилось выявление последствий облучения всего тела и отдельных его органов при разных дозовых нагрузках.

Решение первого этапа работы позволило сформулировать понятие о модальной дозе, т.е. дозе, определяющей степень облучения наибольшего числа клеток организма и его органов. Предложена методика определения модальной дозы, используя существующие математические модели построения кривых доза-эффект». Такие кривые были построены для двух методов внутриполостиой лучевой терапии: с одним кальпостатом и с тремя кальпостатами. Это позволило установить модальные дозы на всё тело, уретру, мочеточники, прямую кишку и др. Показано, что только при использовании тройного кальпостата можно добиться равномерного облучения патологического очага (наиболее близкого значения к планируемой дозе).

Наличие информации о модальных дозах, полученной на базе кривых «доза

105 объём» при дистанционном облучении разными методами, удалось выбрать наиболее щадящий режим дистанционного облучения (подвижное облучение источника фотонов с поворотом на 180°), что позволило в несколько раз снизить облучение окружающих органов и тканей по сравнению с иными методами облучения. Тем самым впервые в практике лучевой терапии удалось сформулировать условия и методы облучения больных страдающих раком шейки матки. Мы считаем, что аналогичные исследования необходимо рекомендовать к проведению при любых методах лучевой терапии разных органов и систем организма.

Второй этап исследования касается количественной оценки эффекта облучения разными методами. Впервые для решения этой задачи была использована количественная оценка по системе АКС-ЭНОФИТ, основанная на теории распознавания образов и кластерном анализе. Система основанная на тех же принципах, разработанная академиком Журавлёвым в ВЦ АН РФ, была использована в аэрокосмической практике. Нам впервые удалость применить эту многопараметрическую систему для решения задач по оценке состояния организма и его систем при лучевой терапии рака шейки матки. В результате проведенного исследования, используя показатели периферической крови, удалось установить степень повреждения организма и его систем при разных комбинациях внутриполостного и дистанционного облучения рака шейки матки, тем самым получив возможность выбора наиболее щадящих методов облучения при лечении рака шейки матки индивидуально для каждого пациента.

В результате проведённой работы можно сделать следующие выводы:

1. впервые разработана и опробована дозиметрическая система контроля неравномерного облучения с помощью модальных доз;

2. использована система спектрометрической оценки энергии рассеянных фотонов при внутриполостном облучении;

3. разработана и использована система оценки суммарных величин модальных доз излучения при внутриполостном и дистанционном облучении рака шейки матки;

4. путём сопоставительного анализа модальных доз при внутриполостной лучевой терапии показана необходимость использования эндостатов с несколькими направляющими, содержащими источники, что обеспечивает равномерность распределения дозы в очаге и её соответствие заданной величине;

5. разработана и использована методика оценки дозовых нагрузок на отдельные органы и организм в целом при разных методиках дистанционной лучевой терапии рака шейки матки. Это позволило осуществить индивидуальный выбор методики;

6. показано, что разработанные методы оценки модальных доз необходимо использовать для любого метода лучевой терапии различных онкологических заболеваний;

7. использование аппаратно-программного комплекса АКС-ЭНОФИТ позволило контролировать реакцию организма и его систем в процессе проведения курса лучевой терапии, что позволяет его корректировать;

8. на основании выполненного исследования решена задача по оценке результатов и эффективности разных методов лучевой терапии при лечении рака шейки матки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Плаутин, Олег Николаевич, 2010 год

1. Васильев Б.В. и др. Вопросы Онкологии 1986 - Т.32, № 12. -23-28

2. Винокуров В.Л., Жаринов Г.М., Валькович A.A. и др. Вопросы онкологии. 1990.Т.36,№ 9. — 1119-1120.

3. Винокуров В.Л., Жаринов Г.М., Столярова И.В. и др. Мед .радо л. 1990.- Т.35, № 9. -50.

4. Винокуров В.Л., Некласова Н.Ю., Жаринов Г.М. и др. Проблемы современной онкологии. Тех. докл. IV Всерос. съезда онкол. Ростов н/Д, 1995. -Т. 2.- 489-490.

5. Винокуров В.Л. Вопросы онкологии. 2003 - Т. 49. №5.- 656662.

6. Визуализация в урологической практике. Ред. Каприн А.Д., Ставицкий Р.В., М, Вече, 2005.

7. Вишневская Е.Е. Рак шейки матки. // Минск, 1987, 236.

8. Возный Э.К. Современная онкология. -2001, № 4. Том 3, 163166.

9. Воронцова А.Э. Оценка эффективности организации онкологической помощи больным раком шейки матки на основе современных информационных технологий. // Автореф. дисс. канд. Мед. наук, СПб, 2000.- 2

10. ВОЗ, доклад 644. Оптимизация лучевой терапии. Серия технических докладов. Женева, ВОЗ, 1982, 104.

11. П.Габелов A.A., Холин В.З., Лубенец Э.Н. Поздние лучевые повреждения прямой кишки. Метод.рекомендации МЗСССР. Л., 1978. 18.

12. Гранов А.М., Винокуров В.Л. Лучевая терапия в онкогинекологии и онкоурологии. СПб., 2002,352.

13. Гриневич Ю.А., Фильчаков Ф.В. Онкология. 2003. Т53 № 2, 9095.

14. Давыдов М.И., Аксель Е.М. Заболеваемость злокачественными новообразованиями и смертность от них населения стран СНГ в 2005 г. .ГУ РОНЦ им. H.H. Блохина РАМН 2006.

15. Демидова Л.В. Радиомодификация в сочетанной лучевой терапии рака шейки матки с использованием нетрадиционных режимов фракционирования и лекарственных препаратов//Автореф. докт.дисс. Москва, - 2006 - 36.

16. Демидова Л.В., Бойко А.И., Борисов В.И., Телеус Т.А. Химиолучевое лечение местнораспространенного рака шейки матки.//Материалы межрегиональной конференции «Актуальные вопросы медицинской радиологии», 1999.

17. Дозовые зависимости нестохастических эффектов, основные концепции и величины, используемые в МКРЗ. Публикации 41, 42, М. Энергоатом, Издат. 1987, 723.

18. Жаринов Г.М. Лучевая терапия больных раком шейки матки: Автореф. дне. д. мед. наук. Л., 1993 -20.

19. Жолкивер К.И. //Мед. радиол. 1986, - МЗ. 2-9.

20. Жолкивер К.И., Мухамбетова Г.А., Горенер Д.И., Кац М.С. Лучевая терапия и клиническая радиология. Алма-Ата, 1985, 34.

21. Источники, эффекты и опасность ионизирующей радиации. Доклад НКДА POOH, М., 1993Г.

22. Кан Д.В. Повреждения мочеточников в акушерской и гинекологической практике.— М.: Медицина, 1967.

23. Кан Д.В. Руководство по акушерской и гинекологической урологии М. Медицина, 1986,488.

24. Канаев СВ., Туркевич В.Т., Аввакумова В.В. //Материалы научной конференции «Актуальные вопросы медицинской радиологии». Тез. докл. СПб., 1998. 271.

25. Кравец O.A. //Вестник РОНЦ им. H.H. Блохина РАМН. 2008. Т. 19.

26. Киселева Е.С Лучевая терапия злокачественных опухолей. //Руководство для врачей. Москва, 1996.

27. Количественные закономерности и дозиметрия в радиобиологии. Публикация 30. МКРЕ, М. Энергоатомиздат, 1984, 104.

28. Климанов В.А. Дозиметрическое планирование лучевой терапии. М.МИФИ, 2007,

29. Кровь индикатор состояния организма и его системам., МНПИ, 1999.

30. Лубенец Э.Н. Поздние лучевые повреждения прямой кишки у больных раком шейки матки в связи с использованием мегавольтной лучевой терапии. Автореферат к.м.н. Л. 1973,-7

31. Лучевая терапия злокачественных опухолей. Ред. Киселева Е.С. М., Медицина, 1982.

32. Лучевая терапия в лечении рака. Практическое руководство. ВОЗ. М.Медицина, 2000,- 338.

33. Львова E.B. Подкапсульный тест в оценке реакции солидных опухолей человека на облучение. //Тех.докл. научн. конф. молодых ученых России, посвященный 50-летию РАМН, 1994, 326-327.

34. Коротких Н.В. Сочетанная лучевая терапия распространенных форм рака шейки матки в условиях химической полирадиомодификации. //Автореф. дис. к.м.н., Москва, 2005 г.

35. A.JI. Лебедев, О.Н. Плаутин. «Метрологическое обеспечение выбора режимов для фотонной терапии». Медицинская техника, 2010, №2, 38-39 с.

36. Ред. Ставицкий Р.В. Медицинская рентгенология: технические основы, клинические материалы, радиационная безопасность. МНПИ, 2003, 340.

37. Ред. Ставицкий Р.В .Аспекты клинической дозиметрии. М. МНПИ, 2000г.,388.

38. Ред. Ставицкий Р.В., Панынин Г.А . Периферический рак лёгкого

39. Ред. Ставицкий Р.В., Паныпин Г.А . Количественные критерии оценки эффективности лечения рака молочной железы . М. 2007.

40. Кравец O.A., Марьина Л.А., Чехонадский В.Н., Русанов А.О.

41. Лучевая терапия местнораспространенного рака шейки матки.

42. Материалы научно-практической конференции «Роль лучевойinтерапии в гинекологической онкологии». Обнинск, 2002. 112114.

43. Кузнецов В.В., Козаченко В.В., Лебедев А.И., Морхов К.Ю., Грицай А.Н. Рак шейки матки. //Руководство для врачей «Клиническая онкология», Москва, М. «Медицина», 2005,101154.

44. Кузнецов В.В., Лебедев А.И., Морхов К.Ю., Грицай А.Н. Практическая онкология. 2002, Т3,№ 3, 178-182.

45. Костромина К.Н., Разумова Е.Л., Фадеева М.А. Мед. радиол, и рад. безоп.,1999, -44, № 3, 54-59.

46. Крейнина Ю.М., Титова В.А., Нечеснюк A.B. и др.Мед. радиол, и рад. безоп., 2005, т.50, № 4, 33-42.

47. Anton Р., Kirchner Н, Jonas U, et al.: Cancer Biother Radiopharm 11 (5): 315-8, 1996.

48. Ayhan A, Dursun P, Gultekin M, Yuce K. Obstet Gynecol Res 2007, V.33 № 2, 161-165.

49. Batliwalla F.M., Bateman B.A., Serrano D., et al.: Mol Med 4(12): 783-94, 1998.

50. Basic clinical radiobiology for Radiation Oncologist // Ed. G. Gordon Steel. -Fondon. 1993. 233.

51. Benedetti-Panici Р., Maneschi F„ D'Andrea G. et al. Cancer 2000, V.80, № 10, 2267-2274.

52. Borras G., Molina R., Xercavins J. et al. Eur-J-Gynecol-Qncol, 1999. vol.13, N5, 414-418.

53. Boyce J., Fruchter R., Nicastri A. Gynecol Oncol, 1991. № 12, 154-65.

54. Cataltepe S., Fuke C, Silverman G. et. al. Tumor Biol. 2002, vol. 23. 17.

55. Chao KS;Ftung WM; Grigsby PW; et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1998; 40(5): 1095-100

56. Chao KS;Ftung WM; Grigsby PW; Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1998; 40(5): 1095-100

57. Chitale SV; Scott-Barrenn S; Ho ET; Burgess NA.Clin Radiol. 2002; 57(12): 1118-21.

58. Grentsberg C, Althol V., de Hoog M. et al. Int.J. Radiation Oncol. Biol. Phys. 1996, V.34, № 3, 697-708/

59. Dargent D., Brun J.F., Roy M. J Obstet Gynecol. 1994, V2, 292295.

60. Desgrandchamps F; Feroux S; Ravery V; et al. J Endourol. 2007;21(2): 173-6.

61. Dods D., Symonds R.P., Deehan C. et al. Comparison of CRE & FQ Models in Gynaecological Brachytherapy/8th Int. Brachyther. Conf. Nice, 1995, - 144.

62. Dreyer F., Snyman A., Mouton B. Findeque Gynaecology , Volume 19 , Issue 4 , Pages 631-644.

63. Durdevic S. Article in Serbian, Med Pregl. 2004, V.57. 566-572.

64. Gray D.T., HollingworthW., BlackmoreCC. et al. Radiology.-2003.-Vol. 227.- 669.

65. Greenspan A., Treat J. Amer J.Clin. Oncol. 1988, V.l 1, № 6, 660-662.

66. Hall E.J. Dose rate considerations: Brachytherapy from Radium to Optimization /Ed. R.F. Mould, JJ.Battermann, A.A.Martinez, B.F. Spaiser. Netherlands, 1994. - 9-19.

67. Halpin F.F., Frick H.C.,- Munnell E.W. Am J Obstet Gynecol 1972; 114: 755-764.

68. Harima Y., Smada S., et.al. Int. J. Oncol. 2001, №18(3), 493-7.

69. Hatch K.D., Parham G., Shingleton H.M., et al. Gynecol Oncol. 1994, №19,- 17-23.

70. Hefler F., Obermair A., Tempfler C et al. Int-J-Cancer. 1999, Vol.84, № 3,299-303.

71. Henry R., Dodd J., Tyler J. et al. Aust-N-Z-Obstet-Gynaecol. 1997, vol.27, № 4, 338-240.

72. Hillemanns P., Kimmig R.,Dannecker C Et. al. Zentralbl Gynakol. 2000, V.122, 35-42.

73. Hirata S., Yamazaki K., Yokoyama Y. et al. Nippon-Geka-Gakkai-Zasshi. 1999. Vol.90, № 2. 267-272.