CC BY
18
DOI: 10.21870/0131-3878-2019-28-1-110-123 УДК 616.65-006.6-085.849.1-06:616.643-002-02
Проявления позднего лучевого уретрита в сравнении с инструментальными оценками пространственного внутриполостного распределения доз при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы
192,
с применением Ir: предварительные результаты
Коротков В.А., Каприн А.Д.1, Иванов С.А., Степаненко В.Ф., Бирюков В.А, Борышева Н.Б., Колыженков Т.В., Ахмедова У.А., Богачёва В.В., Петухов А.Д., Жарова Е.П.1
МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск;
1 ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Москва
Технология инструментальных in vivo измерений пространственного внутриполостного распределения поглощённой дозы в уретре и прямой кишке с применением автономных люминесцентных микродозиметров была разработана и применена в МРНЦ им. А.Ф. Цыба Минздрава России как часть программы обеспечения качества брахитерапии рака предстательной железы с использованием источника 192Ir и для принятия адекватных мер после радиотерапии в отношении возможных лучевых осложнений. По состоянию на конец 2018 г. in vivo измерения пространственного распределения поглощённых доз в уретре и прямой кишке были проведены у 50 пациентов (из них у 30 пациентов - в 2017 г.). В ближайшие сроки после радиотерапии у пациентов не было жалоб, специфичных при лучевых осложнениях. Через год после брахитерапии был проведён активный опрос 30 пациентов 2017 г. по поводу жалоб, относящихся к состоянию уретры и прямой кишки, в результате: к состоянию прямой кишки жалоб не было, а 6 пациентов предъявили жалобы к состоянию уретры. Эти жалобы (на момент опроса) можно интерпретировать как проявления позднего лучевого уретрита. Результаты in vivo измерений пространственного распределения поглощённых доз показывают, что величины измеренных доз хорошо согласуются с результатами планируемых (расчётных) доз в уретре и прямой кишке у тех пациентов, которые не предъявили жалоб. Между тем, у шести пациентов (из 30, прошедших брахитерапию), предъявивших через год после радиотерапии жалобы в отношении состояния уретры, имеет место значимое превышение измеренных доз по сравнению с планируемыми (расчётными). У этих шести пациентов максимальные величины измеренных поглощённых доз в уретре (простатический отдел уретры) находятся в пределах от 18 до 25 Гр при точности измерений в пределах 5%. Измеренные максимальные поглощённые дозы в rádix pénis, где расчётные (планируемые) дозы отсутствуют, находятся в пределах от 3 до 6 Гр при точности измерений около 5%.
Ключевые слова: in vivo дозиметрия, люминесцентная дозиметрия, внутриполостная дозиметрия, пространственное распределение поглощённых доз, ТЛ-микродозиметры LiF(Mg,Ti), ТЛ-микродозиметры гибкие микродозиметрические сборки, расчётные планируемые поглощённые дозы, брахитерапия, 192Ir, прямая кишка, уретра, поздний лучевой уретрит.
Введение
В рекомендациях ВОЗ и МАГАТЭ [1-3] подчёркивается актуальность инструментальной in vivo дозиметрии для снижения риска посттерапевтических лучевых повреждений. Согласно публикации 97 МКРЗ [4] инструментальная дозиметрия необходима как часть программы обеспечения качества радиотерапии при брахитерапии с использованием источников с высокой мощностью дозы (в русскоязычной литературе часто используется термин «высокомощност-ная» брахитерапия).
Коротков В.А. - зав. отд.; Каприн А.Д. - ген. директор ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, акад. РАН, д.м.н., проф.; Иванов С.А. - директор, д.м.н., проф.; Степаненко В.Ф.* - зав. лаб., д.б.н., проф.; Бирюков В.А. - с.н.с., к.м.н.; Борышева Н.Б. - зав. отд., к.ф.-м.н.; Колыженков Т.Ф. - с.н.с., к.б.н.; Ахмедова У.А. - м.н.с.; Богачёва В.В. - м.н.с.; Петухов А.Д. - м.н.с. МРНЦ им. А.Ф. Цыба -филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. Жарова Е.П. - учёный секретарь ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. •Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-70-02; e-mail: mrrc@mrrc.obninsk.ru.
Расхождения между расчётными (планируемыми) дозами облучения опухоли, здоровых органов и тканей и реальными дозами облучения могут иметь место не только вследствие возможных человеческих ошибок при дозиметрическом планировании радиотерапии [2, 3], но и в результате смещения органов и тканей пациента в ходе сеансов радиотерапии. А при брахите-рапии, когда имеется большой градиент (перепад) поглощённой дозы между очагом и окружающими тканями, - расхождения возможны в результате индивидуального изменения положения источников излучения по сравнению с планом. Поэтому технология инструментального in vivo измерения пространственного внутриполостного распределения поглощённой дозы в уретре и прямой кишке при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы [5-9]
192,
с использованием Ir весьма актуальна, в том числе и для прогноза и принятия адекватных мер после радиотерапии в отношении возможных лучевых осложнений.
Следует отметить, что в литературе представлены предварительные результаты проявления позднего лучевого уретрита после проведения высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы (РПЖ). Отмечено, что в поздние сроки (год и более) после брахитерапии стриктура уретры была отмечена у пациентов только с высокими дозами на уретру (величины доз и их пространственное распределение доз не указаны) [10]. В работе [11] сообщается, что поздние лучевые осложнения со стороны уретры, такие как стриктуры, имеют место в 4% случаев после стандартной высокомощностной (high dose rate) брахитерапии, а в случае высокомощностной брахитерапии с 4 фракциями по 9,5 Гр, отпускаемых в течение 48 ч, отмечается очень высокая частота поздних осложнений со стороны мочеполовой системы, что существенно влияет на качество жизни пациентов [12-15].
Имеющиеся публикации по онлайн внутриполостной дозиметрии с применением диодных или люминесцентных онлайн дозиметров позволяют получить информацию о величине дозы облучения в одной точке (месте расположения дозиметра), но не в состоянии обеспечить получение информации о целостной картине пространственного распределения дозы, к тому же эти методы требуют кабельного соединения с регистрирующей системой, что создаёт трудности как для пациентов, так и для персонала [16, 17].
Материалы и методы
Измерения интенсивности радиационно-обусловленного люминесцентного свечения в микродозиметрах проводили методом термостимулированной люминесценции (ТЛ) с применением системы регистрации модели "Harshow 3500" [18]. При измерениях использовали по пять навесок микродозиметров, отобранных в каждой из измеряемых точек по глубине расположения микродозиметров при их внутриполостном размещении внутри катетеров (с массой 10 мг для каждой навески). Основной задачей являлось клиническое применение разработанных микродозиметров для принятия решений о прогнозе возможных лучевых осложнений.
Результаты
Исследование дозиметрических характеристик природных микрокристаллов морской соли (NaCl) в терапевтическом диапазоне доз
Дозиметрические характеристики кристаллов NaCl, оцененные методом ОСЛ (оптически стимулированная люминесценция) для целей ретроспективной дозиметрии в диапазоне малых доз (<<1 Гр), были продемонстрированы в работе [19] и применены для измерения накопленных доз внешнего облучения в окружающей среде на территориях вокруг аварийной АЭС Фуку-
сима-1 [20]. В нашем исследовании методом ТЛ (термостимулированная люминесценция), а не ОСЛ изучены основные дозиметрические характеристики в терапевтическом диапазоне доз: от 1 до 20 Гр (с перспективой применения для инструментальной дозиметрии при брахите-рапии). Специалисты МРНЦ им. А.Ф. Цыба владеют как методом ТЛ, так и методом ОСЛ. Однако, выбор именно ТЛ-варианта измерений был обусловлен тем, что все три материала AL2O3:C и LiF:(Mg,Ti)) (табл. 1) могут быть исследованы этим методом. LiF:(Mg,Ti) из-за особенностей своих свойств не может быть исследован методом ОСЛ. После просеивания в специальных лабораторных ситах использовали для исследований фракцию микрокристаллов с размерами 0,106-0,150 мм (рис. 1).
Рис. 1. Пример: Фото под микроскопом микрокристаллов после сортировки на специальных лабораторных ситах (размеры кристаллов около 100 мкм). Эти природные кристаллы были использованы для наших дозиметрических исследований.
Кривые радиационно-обусловленного термостимулированного высвечивания люминесценции
На рис. 2 показана типичная зависимость интенсивности радиационно-индуцированного ТЛ-сигнала (кривая высвечивания) от температуры нагрева микрокристаллов (с размерами около 100 мкм) после облучения, поглощённая доза 1 Гр.
2000000
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
Температура нагрева микрокриталлов МаС1 при измерении,°С
Рис. 2. Типичная зависимость интенсивности радиационно-индуцированного ТЛ-сигнала (кривая высвечивания) от температуры нагрева микрокристаллов №С1 (размеры около 100 мкм) после облучения (поглощённая доза 1 Гр). Температура предварительного отжига перед облучением 600 оС (1 ч). По оси ординат - интенсивность ТЛ-высвечивания (I), произвольные единицы; по оси абсцисс - температура нагрева микрокристаллов во время измерения, оС.
Установленные параметры ТЛ-измерений ^С!, LiF:(Mg,Ti) и Al2O3:C
В табл. 1 приведены установленные в результате исследования параметры ТЛ-измерений.
Таблица 1
Параметры ТЛ-измерений микродозиметров N80!, ЫР:(Мд,Т1) и А1203:С с размерами
около 100 мкм
Тип дозиметра Температура отжига, оС Продолжительность отжига, ч Скорость нагрева, оС/с
№С! (морская соль) 600 1 1
LiF:(Mg,Ti) 400 1 5
А120З:С 500 3 2
Зависимости интенсивности радиационно-обусловленного термолюминесцентного сигнала микрокристаллов ^С1 и LiF:(Mg,Ti) от дозы облучения в терапевтическом диапазоне (калибровочные зависимости)
Для дальнейших сравнительных исследований использовали микрокристаллы №С1 и LiF(Mg,Ti). От дальнейшего систематического применения синтетических кристаллов AL2O3:C пришлось отказаться, поскольку для получения микрокрочастиц они нуждались в предварительном дроблении с последующей сортировкой, что весьма трудозатратно. На рис. 3 в сравнительном плане показаны установленные дозовые калибровочные зависимости для микрокристаллов №С1 и LiF:(Mg,Tii) в терапевтическом диапазоне доз - от 1 до 20 Гр. Очевидна линейная зависимость показаний исследуемых микродозиметров от поглощённой дозы. Погрешность приведённых точек на зависимостях не превышает 5% (2 SD). Видно, что исследуемый №С1 существенно чувствительнее LiF:(Mg:Ti). £
х- 80000 -¡= 75000 | 70000 ^ 65000
5 60000
§ 55000 1& 50000 § 45000 | 40000 | 35000 | 30000 о- 25000 £ 20000 I 15000 § 10000 5 5000
I о
5 10 15 20
Поглощенная доза, Гр
Рис. 3. Калибровочные зависимости для природных микрокристаллов соли (ЫаС1) и синтетических микрокристаллов LiF:(Mg,Ti). Размеры микрокристаллов - около 100 мкм. Диапазон доз 1-20 Гр (ось абсцисс). Ось ординат - интенсивность радиационно-обусловленного ТЛ-сигнала, нКл. Указанные погрешности не превышают 5% (2 SD). Параметры аппроксимации: №С1 -R=0,9975; N=7; P<0,0001; LiF:(Mg,Ti) - R=0,9955, N=7, P<0,0001.
Разработка технологии изготовления герметичных тканеэквивалентных гибких сборок миллиметрового диаметра из изученных микродозиметров для введения этих сборок в медицинские катетеры с целью внутриполостного измерения пространственного распределения поглощённых доз при брахите-рапии источником ионизирующего излучения с высокой мощностью поглощённой дозы 192Ir (при высокомощностной брахитерапии) и апробация разработанной технологии в клинических условиях
В данном разделе приведены результаты разработки и апробации в клинических условиях технологии внутриполостной in vivo дозиметрии при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы с применением 192Ir. Разработанная технология позволяет проводить измерения поглощённых доз во многих точках тела пациента при внутриполостном размещении микродозиметров в автономном режиме, т.е. при отсутствии кабельных соединений с регистрирующими системами. Испытание разработанной технологии in vivo дозиметрии проводили в клинике МРНЦ им. А.Ф. Цыба (отдел онкологии репродуктивных органов) в процессе высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы с применением 192Ir.
Проведённые исследования дозиметрических характеристик микродозиметров (около 100 мкм) различной природы (NaCl - кристаллов природной морской соли, и искусственных (синтетических) микрокристаллов - LiF:(Mg.Ti), Al2O3:C)) показали, что наиболее пригодными для поставленных целей явились NaCl и LiF:(Mg,Ti). Микродозиметры первых двух типов являются люминесцентными, радиационно-индуцированные сигналы от которых регистрируются после термической стимуляции люминесценции. Установлены калибровочные зависимости для этих типов дозиметров, которые характеризуются высокой степенью линейности и точности в диапазоне поглощённых доз от 1 до 20 Гр. NaCl отличается от LiF:(Mg,Ti) существенно меньшей стоимостью (в тысячи раз). Для дальнейших исследований были выбраны NaCl и LiF:(Mg,Ti).
Для того, чтобы обеспечить измерение пространственного распределения поглощённых доз при внутриполостном введении, была разработана следующая технология. Микродозиметры (размером около 100 мкм) герметично фиксировали внутри гибких тканеэквивалентных трубок с внешним диаметром менее 1 мм, которые, в свою очередь, размещали внутри медицинских катетеров в условиях электронного равновесия при облучении терапевтическим источни-
1 92
ком Ir. Использовали катетеры того же типа и размеров, что применялись и для введения ис-
192
точника I. Онколог-радиолог размещал медицинские катетеры с находящимися в них микродозиметрами в «зонах интереса» перед операцией. При брахитерапии рака предстательной железы такими зонами являлись уретра и толстый кишечник. Катетеры вводили через уретру и в просвет прямой кишки во время операции под контролем УЗИ, так что сама по себе эта процедура не была инвазивной. Ввиду автономности детекторов кабельные соединения с регистрирующими системами не требовались (рис. 4).
По результатам исследований в клинических условиях МРНЦ была проведена апробация in vivo дозиметрии с применением NaCl в сравнении с результатами in vivo дозиметрии с искусственными микродозиметрами LiF:(Mg,Ti). Проведено сравнение пространственного распределения дозы в толстом кишечнике при параллельных измерениях обоими микродозиметрами (рис. 5). Микродозиметры в гибких герметичных тканеэквивалентных миниатюрных сборках были размещены на УЗИ-датчике в ректальной области.
Рис. 4. Общий вид операционного поля, где на УЗИ-датчике видны катетеры, в которых находятся микродозиметры.
50 100
положение в сборке, мм
Рис. 5. Пример измерения пространственного распределения поглощённых доз в толстом кишечнике. Измерения проведены люминесцентными дозиметрами из природных микрокристаллов морской соли (№^) и из синтетических микрокристаллов LiF:(Mg,Ti). Указанные погрешности соответствуют 2 ЭР.
Из представленных на рисунке данных следует хорошее совпадение двух наборов измерений различными типами дозиметров.
Отслеживание осложнений у пролеченных больных в сопоставлении с измеренными дозами с целью принятия адекватных решений при наличии лучевых осложнений
Как было отмечено выше, в МРНЦ in vivo дозиметрия при высокомощностной терапии РПЖ рассматривается как часть программы обеспечения качества радиотерапии [1, 3, 4], а именно, брахитерапии рака предстательной железы [5-9] с использованием 192Ir, для профилактики постлучевых осложнений. В период сравнительных исследований дозиметрических свойств микрокристаллов NaCl мы применяли микрокристаллы NaCl и LiF:(Mg,Ti). Первые «пилотные» испытания были начаты в 2016 г. В дальнейшем исследования были продолжены с микрокристаллами LiF:(Mg,Ti) для поддержания единообразности используемых в клинике мик-
родозиметров. Однако в ближайшее время мы планируем более углублённое изучение микродозиметров на основе NaCl, поскольку они в тысячи раз дешевле синтетических микрокристаллов. Разработанный способ и последовательность размещения микродозиметров в медицинских катетерах для последующего внутриполостного введения с целью in vivo дозиметрии при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы источниками 192Ir описан нами в [21, 22].
«Области интереса» для инструментальных оценок доз, определённые онкологом-радиологом:
- в уретре, в области мочевого пузыря - катетер с размещёнными в нем микродозиметрами, вводимый через уретру;
- периферическая (ректальная) область - при введении катетера с размещёнными в нём микродозиметрами в просвете прямой кишки.
Введение медицинских катетеров предусмотрено технологией высокомощностной брахитерапии. Наличие дозиметров внутри катетеров не мешает проведению всех необходимых медицинских процедур - в силу миниатюрности дозиметров. Все процедуры по размещению микродозиметров проводятся онкологом-радиологом под контролем УЗИ.
Дозиметрические измерения были проведены у 50 пациентов, через год после брахитерапии были активно опрошены 30 пациентов по поводу жалоб, относящихся к состоянию уретры и прямой кишки. Эти данные могут представлять значительный интерес, несмотря на их предварительный характер. В отношении прямой кишки жалоб предъявлено не было. Шесть из 30 опрошенных пациентов жаловались на нарушение мочеиспускания. Эти жалобы (на момент опроса) можно интерпретировать как возможные проявления лучевого уретрита. Пациенты приглашены для более детальных обследований и решения вопроса о возможных осложнениях и соответствующем лечении.
На рис. 6-7 приведены примеры результатов измерений доз в сравнении с расчётными данными для опрошенных пациентов.
Рис. 6. Пациент 2. Пример сравнения пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине в уретре. По оси абсцисс - расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в уретру. По оси ординат - поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены чёрной кривой. Измеренные дозы обозначены кружком с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 ЭР.
Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. Через год после проведения брахитерапии жалоб не отмечено.
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
ММ
Рис. 7. Пациент С. Пример сравнения пространственного распределения измеренных и расчётных поглощённых доз при размещении люминесцентных микродозиметров внутри медицинского катетера по глубине в уретре. По оси абсцисс - расстояние в мм от максимальной глубины расположения микродозиметров до входа в уретру. По оси ординат - поглощённая доза, Гр. Расчётные дозы обозначены в виде черной кривой. Измеренные дозы обозначены ромбом с указанием неопределённостей измерений. Неопределённость измерений соответствует 2 SD.
Максимальные величины поглощённых доз соответствуют области расположения очага. В данном случае отмечено существенное превышение измеренных доз по сравнению с расчётными. Через год после лечения отмечены жалобы, которые интерпретируются как возможные проявления лучевого уретрита.
Заключение
Успешная апробация в клинических условиях разработанной технологии внутриполост-ной автономной in vivo люминесцентной дозиметрии с использованием микрокристаллов LiF:(Mg,Ti) при высокомощностной брахитерапии РПЖ показала её применимость для получения инструментальной информации о пространственном распределении поглощённой дозы в уретре и прямой кишке.
Сравнение данных in vivo дозиметрии при высокомощностной брахитерапии РПЖ с расчётными (планируемыми) дозами показывает, что, как правило, измеренные дозы хорошо согласуются с расчётными. Однако, измеренные дозы в уретре в некоторых случаях превышают расчётные.
Имеющиеся расхождения между расчётными и измеренными дозами могут быть обусловлены рядом причин: различиями в положении источников при планировании и их реальном положении при сеансах облучения; изменениями конфигурации и положения органов за счёт движений (дыхания) пациента при облучении; возможным несовершенством программы расчёта доз (например, для пениального отдела уретры, т.е. вне тела пациента, программа вообще не обеспечивает возможности расчётов доз).
Проведённые исследования показывают полезность и актуальность использования внут-риполостной in vivo люминесцентной дозиметрии при высокомощностной брахитерапии РПЖ источником 192Ir, когда имеет место большой пространственный градиент дозы в зависимости от
расстояния «очаг - орган интереса (риска)». Это актуально не только для совершенствования дозиметрического планирования брахитерапии, но и для принятия адекватных мер при наличии возможных лучевых осложнений. Пациенты с отслеженными возможными поздними лучевыми осложнениями приглашены для детального обследования и проведения необходимого лечения. Совершенствование технологии внутриполостной инструментальной дозиметрии [21, 22], а также исследование возможностей её применения при иных локализациях злокачественных опухолей продолжаются [9, 21-23].
Литература
1. WHO. Radiotherapy Risk Profile WHO/IER/PSP/2008.12. Geneva: WHO, 2008. 51 р. [Электронный ресурс]: URL: http://www.who.int/patientsafety/activities/technical/ radiotherapy_risk_profile.pdf (дата обращения 15.12.2018).
2. IAEA. Lessons learned from accidental exposures in radiotherapy. IAEA Safety Report Series 17. Vienna: IAEA, 2000. 96 р. [Электронный ресурс]. URL: http://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf /pub1084_web.pdf (дата обращения 19.04.2017).
3. IAEA. IAEA Human Health Reports No. 8. Development of Procedures for In Vivo Dosimetry in Radiotherapy. Vienna: IAEA, 2013. 178 p. [Электронный ресурс]. URL: http://www-pub.iaea.org/books/ IAEABooks/8962/Development (дата обращения 19.04.2018).
4. ICRP, 2005. Prevention of High-dose-rate Brachytherapy Accidents. ICRP Publication 97 //Ann. ICRP. 2005. V. 35, N 2. P. 1-52.
5. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А. Роль брахитерапии в лечении локализованных форм рака предстательной железы //Biomedical Photonics. 2015. Т. 4, № 4. C. 21-26.
6. Иванов С.А. Брахитерапия как метод радикального лечения при раке предстательной железы: дис. ... д.м.н. М., 2011. 265 c.
7. Иванов С.А., Каприн А.Д., Миленин К.Н., Альбицкий И.А., Иваненко К.В. Результаты применения низкодозной брахитерапии в качестве радикального лечения при раке предстательной железы //Диагностическая и интервенционная радиология. 2015. Т. 5, № 1. C. 73-76.
8. Каприн А.Д., Паньшин Г.А., Альбицкий И.А., Миленин К.Н., Цыбульский А.Д. Брахитерапия локализованного рака предстательной железы (медицинская технология). [Электронный ресурс]. URL: http://www.rncrr.ru/nauka/new-technology/brakhiterapiya-lokalizovannogo-raka-predstatelnoy-zhelezy (дата обращения 25.01.2018).
9. Каприн А.Д., Мардынский Ю.С. Брахитерапия. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2017. 245 с.
10. Merrick G.S., Butler W.M., Wallner K.E., Galbreath R.W., Anderson R.L., Allen Z.A., Adamovich E. Risk factors for the development of prostate brachytherapy related urethral strictures //J. Urol. 2006. V. 175, N 4. P. 1376-1381.
11. Moltzahn F., Dal Pra A., Furrer M., Thalmann G., Spahn M. Urethral strictures after radiation therapy for prostate cancer //Investig. Clin. Urol. 2016. V. 57, N 5. P. 309-315.
12. Viswanathan A.N., Yorke E.D., Marks L.B., Eifel P.J., Shipley W.U. Radiation dose-volume effects of the urinary bladder //Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2010. V. 76, N 3 (Suppl.). P. S116-S122.
13. Herschorn S., Elliott S., Coburn M., Wessells H., Zinman L. SIU/ICUD Consultation on Urethral Strictures: Posterior urethral stenosis after treatment of prostate cancer //Urology. 2014. V. 83, N 3 (Suppl.). P. S59-S70.
14. Astrom L., Pedersen D., Mercke C., Holmang S., Johansson K.A. Long-term outcome of high dose rate brachytherapy in radiotherapy of localised prostate cancer //Radiother. Oncol. 2005. V. 74, N 2. P. 157-161.
15. Toye W., Das R., Kron T., Franich R., Johnston P., Duchesne G. An in vivo investigative protocol for HDR prostate brachytherapy using urethral and rectal thermoluminescence dosimetry //Radiother. Oncol. 2009. V. 91, N 2. P. 243-248. DOI: 10.1016/j.radonc.2008.08.016.
16. Therriault-Proulx F., Briere T.M., Mourtada F., Aubin S., Beddar S., Beaulieu L. A phantom study of an in vivo dosimetry system using plastic scintillation detectors for real-time verification of 192Ir HDR brachytherapy //Med. Phys. 2011. V. 38, N 5. P. 2542-2551. DOI: 10.1118/1.3572229.
17. Andersen C.E., Nielsen S.K., Greilich S., Helt-Hansen J., Lindegaard J.C., Tanderup K. Characterization of a fiber-coupled A^O3:C luminescence dosimetry system for online in vivo dose verification during 192Ir brachytherapy //Med. Phys. 2009. V. 36, N 3. P. 708-718. DOI: 10.1118/1.3063006.
18. Степаненко В.Ф., Бирюков В.А., Карякин О.Б., Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А., Мардын-ский Ю.С., Колыженков Т.В., Петухов А.Д., Богачева В.В., Ахмедова У.А., Яськова Е.К., Лепили-на 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 микроисточниками 125I российского производства //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 1. C. 44-59.
19. Bernhardsson C., Christiansson M., Raaf C., Mattsson S. OSL in household salt (NaCl) for environmental, occupational and medical dosimetry //Medical Physics in the Baltic States 7: Proceedings of the International Conference, 9-10 October, 2009, Kaunas, Lithuania. P. 65-68.
20. Christiansson M. Household salt as an emergency radiation dosemeter for retrospective dose assessments using optically stimulated luminescence. Doctoral Thesis. Lund: Lund University, 2014. 136 p.
21. Степаненко В.Ф., Бирюков В.А., Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А., Борышева Н.Б., Карякин О.Б., Мардынский Ю.С., Гулидов И.А., Колыженков Т.В., Обухов А.А., Иванников А.И., Скворцов В.Г., Ахмедова У.А., Богачева В.В., Петухов А.Д., Яськова Е.К., Хайлов А.М., Лепилина О.Г., Санин Д.Б., Коротков В.А., Анохин Ю.Н. «In vivo» дозиметрия при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы с применением 192Ir: сравнение распределения планируемых и измеренных доз при внутриполостном размещении автономных люминесцентных микродозиметров //Радиация и риск. 2018. T. 27, № 1. C. 77-85.
22. Степаненко В.Ф., Бирюков В.А., Каприн А.Д., Галкин В.Н., Иванов С.А., Карякин О.Б., Мардынский Ю.С., Гулидов И.А., Колыженков Т.В., Иванников А.И., Борышева Н.Б., Скворцов В.Г., Ахмедова У.А., Богачева В.В., Петухов А.Д., Яськова Е.К., Хайлов А.М., Лепилина О.Г., Санин Д.Б., Коротков В.А., Обухов А.А., Анохин Ю.Н. Внутриполостная автономная «in vivo» дозиметрия при высокомощностной брахитерапии рака предстательной железы c применением 192Ir: разработка технологии и первые результаты //Радиация и риск. 2017. T. 26, № 2. С. 72-82.
23. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований - основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 2. С. 26-40.
Manifestations of late radiation urethritis in comparison with instrumental assessments of the spatial intra-cavity distribution of doses in the organ after high dose rate brachytherapy of prostate cancer with the use of 192Ir: preliminary results
Korotkov V.A., Kaprin A.D.1, Ivanov S.A., Stepanenko V.F., Biryukov V.A, Borysheva N.B., Kolyzhenkov T.V., Akhmedova U.A., Bogacheva V.V., Petukhov A.D., Zharova E.P.1
A. Tsyb MRRC, Obninsk;
1 NMRCR Russian Ministry of Health, Moscow
The technology of instrumental (in vivo) measurements of spatial intra-cavity distribution of absorbed dose in the urethra and rectum using autonomous luminescent microdosimeters was developed and applied in A. Tsyb MRRC as a part of the quality assurance program of high dose rate brachytherapy for prostate cancer using 19 Ir source and in order to take adequate measures after radiotherapy regarding possible complications of irradiation. At the end of 2018 in vivo measurements of the spatial distribution of absorbed doses in the urethra and rectum were performed among 50 patients (30 of them in 2017). During first year after radiotherapy there were no complaints from patients that are specific for radiation complications. A year after brachytherapy, an active survey of 30 patients cured in 2017 was conducted regarding complaints related to the urethra and rectum. In relation to rectum no complaints were presented. Six of these 30 patients presented complaints regarding urethra. These complaints (at the time of the survey) can be interpreted as manifestations of late radiation urethritis. The results of in vivo measurements of the spatial distribution of absorbed doses show that the values of the measured doses are in good agreement with the results of the planned (calculated) doses in the urethra and rectum in those patients who have not presented complaints. Meanwhile, in six patients (among 30 patients who underwent brachytherapy, and who presented complaints about the urethra a year after radiotherapy), the significant excesses of the measured doses compared with the planned (calculated) dose were estimated. For these six patients, the maximum values of the measured absorbed doses in the urethra (prostatic part of urethra) are ranged from 18 to 25 Gy (from patient to patient) with a measurement's accuracy of 5%. The measured maximum absorbed doses in radix pénis, where the estimated (planned) doses are not available, are ranged from 3 to 6 Gy with a measurement's accuracy of 5%.
Key words: in vivo dosimetry, luminescence dosimetry, intracavity dosimetry, spatial distribution of absorbed doses, TL microdosimeters LiF(Mg,Ti), flexible microdosimetric assemblies, calculated planned absorbed doses, brachytherapy, 92Ir, rectum, urethra, manifestation of late radiation urethritis.
References
1. WHO. Radiotherapy Risk Profile WHO/IER/PSP/2008.12. Geneva, WHO, 2008. 51 p. Available at: http://www.who.int/patientsafety/activities/technical/radiotherapy_risk_profile.pdf (Accessed 15 December 2018).
2. IAEA. Lessons learned from accidental exposures in radiotherapy. IAEA Safety Report Series 17. Vienna, IAEA, 2000. 96 p. Available at: http://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/pub1084_web.pdf (Accessed 19 April 2017).
3. IAEA. IAEA Human Health Reports No. 8. Development of Procedures for In Vivo Dosimetry in Radiotherapy. Vienna, IAEA, 2013. 178 p. Available at: http://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/ pub1084_web.pdf (Accessed 19 April 2018).
4. ICRP, 2005. Prevention of high-dose-rate brachytherapy accidents. ICRP Publication 97. Ann. ICRP, 2005, vol. 35, no. 2, pp. 1-51.
Korotkov V.A. - Head of Dep.; Kaprin A.D. - General Director NMRCR, Academician of RAS, MD, Prof.; Ivanov S.A. - Director, MD, Prof.; Stepanenko V.F.* - Head of Lab., D. Sc., Biol., Prof.; Biryukov V.A. - Sen. Res., C. Sc., Med.; Borisheva N.B. - Head of Dep., C. Sc., Phys.-Math.; Kolyzhenkov T.V. - Sen. Res., C. Sc., Biol.; Akhmedova U.A. - Researcher; Bogacheva V.V. - Researcher; Petukhov A.D. - Researcher. A. Tsyb MRRC. Zharova E.P. - Scientific Secretary. NMRCR.
*Contacts: 4 Korolyev str., Obninsk, Kaluga region, 249036, Russia. Tel.: +7 (484) 399-70-02; e-mail: mrrc@mrrc.obninsk.ru.
5. Kaprin A.D., Galkin V.N., Ivanov S.A. Rol' brahiterapii v lechenii lokalizovannyh form raka predstatel'noj zhelezy [The role of brachytherapy in the treatment of localized prostate cancer]. Biomedical Photonics, 2015, vol. 4, no. 4, pp. 21-26.
6. Ivanov S.A. Brakhiterapiya kak metod radikal'nogo lecheniya pri rake predstatel'noy zhelezy. Diss. dokt. med. nauk [Brachytherapy as a method of radical treatment of prostate cancer. Dr. med. sci. diss.]. Moscow, 2011. 265 p.
7. Ivanov S.A., Kaprin A.D., Milenin K.N., Al'bickij I.A., Ivanenko K.V. Rezul'taty primeneniya nizkodoznoy brakhiterapii v kachestve radikal'nogo lecheniya pri rake predstatel'noy zhelezy [Results of application of low-dose brachytherapy as a radical treatment of prostate cancer]. Diagnosticheskaya i interventsionnaya radiologiya - Diagnostical and Interventional Radiology, 2015, vol. 5, no. 1, pp. 73-76.
8. Kaprin A.D., Pan'shin G.A., Al'bickij I.A., Milenin K.N., Cybul'skij A.D. Brakhiterapiya lokalizovannogo raka predstatel'noy zhelezy (meditsinskaya tekhnologiya [Brachytherapy of localized prostate cancer: medical technology]. Available at: http://www.rncrr.ru/nauka/new-technology/brakhiterapiya-lokalizovannogo-raka-predstatelnoy-zhelezy (Accessed 25 January 2018).
9. Brachytherapy. Eds.: Acad. RAS A.D. Kaprin, Corr. Member RAS Yu.S. Mardinskiy. Obninsk, A. Tsyb MRRC, 2017. 245 p. (In Russian).
10. Merrick G.S., Butler W.M., Wallner K.E., Galbreath R.W., Anderson R.L., Allen Z.A., Adamovich E. Risk factors for the development of prostate brachytherapy related urethral strictures. J. Urol., 2006, vol. 175, no. 4, pp. 1376-1381.
11. Moltzahn F., Dal Pra A., Furrer M., Thalmann G., Spahn M. Urethral strictures after radiation therapy for prostate cancer. Investig. Clin. Urol., 2016, vol. 57, no. 5, pp. 309-315.
12. Viswanathan A.N., Yorke E.D., Marks L.B., Eifel P.J., Shipley W.U. Radiation dose-volume effects of the urinary bladder. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 2010, vol. 76, no. 3 (Suppl.), pp. S116-S122.
13. Herschorn S., Elliott S., Coburn M., Wessells H., Zinman L. SIU/ICUD Consultation on Urethral Strictures: Posterior urethral stenosis after treatment of prostate cancer. Urology, 2014, vol. 83, no. 3 (Suppl.), pp. S59-S70.
14. Aström L., Pedersen D., Mercke C., Holmang S., Johansson K.A. Long-term outcome of high dose rate brachytherapy in radiotherapy of localised prostate cancer. Radiother. Oncol., 2005, vol. 74, no. 2, pp. 157-161.
15. Toye W., Das R., Kron T., Franich R., Johnston P., Duchesne G. An in vivo investigative protocol for HDR prostate brachytherapy using urethral and rectal thermoluminescence dosimetry. Radiother. Oncol., 2009, vol. 91, no. 2, pp. 243-248. DOI: 10.1016/j.radonc.2008.08.016.
16. Therriault-Proulx F., Briere T.M., Mourtada F., Aubin S., Beddar S., Beaulieu L. A phantom study of an in vivo dosimetry system using plastic scintillation detectors for real-time verification of 192Ir HDR brachytherapy. Med. Phys., 2011, vol. 38, no. 5, pp. 2542-2551. DOI: 10.1118/1.3572229.
17. Andersen C.E., Nielsen S.K., Greilich S., Helt-Hansen J., Lindegaard J.C., Tanderup K. Characterization of a fiber-coupled AhO3:C luminescence dosimetry system for online in vivo dose verification during 192Ir brachytherapy. Med. Phys., 2009, vol. 36, no. 3, pp. 708-718. DOI: 10.1118/1.3063006.
18. Stepanenko V.F., Birjukov V.A., Karjakin O.B., Kaprin A.D., Galkin V.N., Ivanov S.A., Mardynskij Ju.S., Kolyzhenkov T.V., Petuhov A.D., Bogacheva V.V., Ahmedova U.A., Jas'kova E.K., Lepilina O.G., Sanin D.B., Skvortsov V.G., Ivannikov A.I., Hajlov A.M., Anohin Ju.N. Lokal'nye pogloshchennye dozy oblu-cheniya meditsinskogo personala pri brakhiterapii raka predstatel'noy zhelezy mikroistochnikami 125I rossiy-skogo proizvodstva [Local absorbed doses of irradiation of medical personnel at brachytherapy of prostate cancer using 125I microsources of Russian production]. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2017, vol. 26, no. 1, pp. 44-59.
19. Bernhardsson C., Christiansson M., Raaf C., Mattssonosl S. OSL in household salt (NaCl) for environmental, occupational and medical dosimetry. Medical Physics in the Baltic States 7 (2009). Medical Physics 2009: Proceedings of the International Conference 9-10 October 2009, Kaunas, Lithuania. pp. 65-68.
20. Christiansson M. Household salt as an emergency radiation dosimeter for retrospective dose assessments using optically stimulated luminescence: Doctoral Thesis. Lund, Lund University, 2014. 136 p.
21. Stepanenko V.F., Biryukov V.A., Kaprin A.D., Galkin V.N., Ivanov S.A., Borysheva N.B., Kariakin O.B., Mardinskiy Yu.S., Gulidov I.A., Kolyzhenkov T.V., Obukhov A.A., Ivannikov A.I., Skvortsov V.G., Akhmedova U.A., Bogacheva V.V., Petukhov A.D., Yaskova E.K., Khailov A.M., Lepilina O.G., Sanin D.B., Korotkov V.A., Anokhin Yu.N. «In vivo» dozimetriya pri vysokomoshchnostnoy brakhiterapii raka predstatelnoy zhelezy s primeneniyem 192Ir: sravneniye raspredeleniya planiruyemykh i izmerennykh doz pri vnutripolostnom razmeshchenii avtonomnykh lyuminestsentnykh mikrodozimetrov. [In vivo dosimetry at high dose rate brachytherapy for prostate cancer using 192Ir: comparison of dose distribution between planned and measured doses with intracavitary placement of autonomous luminescence microdosimeters]. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2018, vol. 27, no. 1, pp. 77-85.
22. Stepanenko V.F., Biryukov V.A., Kaprin A.D., Galkin V.N., Ivanov S.A., Kariakin O.B., Mardinskiy Yu.S., Gulidov I.A., Kolyzhenkov T.V., Ivannikov A.I., Borysheva N.B., Skvortsov V.G., Akhmedova U.A., Bogacheva V.V., Petukhov A.D., Yaskova E.K., Khailov A.M., Lepilina O.G., Sanin D.B., Korotkov V.A., Obukhov A.A., Anokhin Yu.N. Vnutripolostnaya avtonomnaya «in vivo» dozimetriya pri vysokomoshchnostnoy brakhiterapii raka predstatel'noy zhelezy c primeneniem 192Ir: razrabotka tekhnologii i per-vye rezul'taty [Intracavitary offline "in vivo" dosimetry for high dose-rate prostate brachytherapy with 192Ir: development of technology and first results of its application]. Radiatsiya i Risk - Radiation and Risk, 2017, vol. 26, no. 2, pp. 72-82.
23. Kaprin A.D., Galkin V.N., Zhavoronkov L.P., Ivanov V.K., Ivanov S.A., Romanko Yu.S. Sintez funda-mental'nykh i prikladnykh issledovaniy - osnova obespecheniya vysokogo urovnya nauchnykh rezul'tatov i vnedreniya ikh v meditsinskuyu praktiku [Synthesis of basic and applied research is the basis of obtaining high-quality findings and translating them into clinical practice]. Radiatsia i Risk - Radiation and Risk, 2017, vol. 2, no. 2, pp. 26-40.
