oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2019-18-2-44-51oncotomsk-1013Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESМетодические основы предупреждения лучевых реакций у пациентов при нейтронно-фотонной терапии злокачественных новообразованийMethodological approaches to prevention of radiation-induced skin reactions in neutron-photon therapy for malignant neoplasmshttps://orcid.org/0000-0002-3651-0665ЧойнзоновЕ. Л.ChoynzonovE. L.

Чойнзонов  Евгений  Лхамацыренович, доктор  медицинских  наук,  профессор,  академик  РАН,  директор. SPIN-код: 2240-8730. AuthorID (РИНЦ): 550195. Researcher ID (WOS): P-1470-2014. Author ID (Scopus): 6603352329.

г. Томск, 634050, пер. Кооперативный, 5.

Evgeny L. Choynzonov,MD, DSc, Professor, Member of the Russian Academy of Sciences, Professor, Director. Researcher ID (WOS): P-1470-2014. Author ID (Scopus): 6603352329.

5, Kooperativny Street, 634050-Tomsk.

https://orcid.org/0000-0001-5379-8990ЛисинВ. А.LisinV. A.

Лисин Валерий Андреевич,доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник отделения радиологии. SPIN-код:  1431-3965. Researcher ID (WOS): D-8732-2012. Аuthor ID (Scopus) 7005068461.

г. Томск, 634050, пер. Кооперативный, 5.

Valeriy A. Lisin,DSc, Professor, Chief Researcher, Department of Radiology. Researcher ID (WOS): D-8732-2012. Author ID (Scopus): 7005068461.

5, Kooperativny Street, 634050-Tomsk.

lisin@oncology.tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1696-427XГрибоваО. В.GribovaО. V.

Грибова Ольга Вячеславовна,кандидат медицинских наук, научный сотрудник отделения радиологии. SPIN-код: 1405-1669. Researcher ID (WOS): D-7796-2012. Author ID (Scopus): 55917908000.

г. Томск, 634050, пер. Кооперативный, 5.

Olga V. Gribova,MD, PhD, Researcher, Radiology Department. Researcher ID (WOS): D-7796-2012. Author ID (Scopus): 55917908000.

5, Kooperativny Street, 634050-Tomsk.

gribova79@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0798-2612ВеликаяВ. В.VelikayaV. V.

Великая  Виктория  Валерьевна, кандидат  медицинских  наук,  научный  сотрудник  отделения радиологии.  SPIN-код: 6959-6382. esearcher ID (WOS): J-2354-2017. Author ID (Scopus): 55543255600.

г. Томск, 634050, пер. Кооперативный, 5.

Viktoriya V. Velikaya,MD, PhD, Researcher, Radiology Department. Researcher ID (WOS): J-2354-2017. Author ID (Scopus): 55543255600.

5, Kooperativny Street, 634050-Tomsk.

viktoria.v.v@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4345-7719СтарцеваЖ. А.StartsevaZh. А.

Старцева Жанна Александровна,доктор медицинских наук, профессор РАН, заведующая отделением радиологии. SPIN-код: 8121-0310. Researcher ID (WOS): E-1286-2012. Author ID (Scopus): 6506368484

г. Томск, 634050, пер. Кооперативный, 5.

Zhanna A. Startseva,MD, DSc, Professor of RAS, Head of the Radiology Department. Researcher ID (WOS): E-1286-2012. Author ID (Scopus): 6506368484.

5, Kooperativny Street, 634050-Tomsk.

zhanna.alex@rambler.ruНаучно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук.РоссияCancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.Russian Federation2019250420191824451Copyright © Чойнзонов Е.Л., Лисин В.А., Грибова О.В., Великая В.В., Старцева Ж.А., 20192019Чойнзонов Е.Л., Лисин В.А., Грибова О.В., Великая В.В., Старцева Ж.А.Choynzonov E.L., Lisin V.A., Gribova О.V., Velikaya V.V., Startseva Z.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/1013

Все методы лучевой терапии направлены на разработку режимов облучения, при которых высокая эффективность поражения злокачественных опухолей сочетается с допустимой частотой лучевых реакций нормальной ткани. В нейтронной терапии к настоящему времени не выработаны режимы облучения, которые бы отвечали этому требованию.

Цель исследования – разработать комплекс методических подходов, обеспечивающих допустимую частоту и выраженность лучевых реакций у пациентов при нейтронной и нейтронно-фотонной терапии (НФТ) злокачественных новообразований на циклотроне У-120.

Материал и методы

Материал и методы. Для решения задач, соответствующих заявленной цели, применена зависимость относительной биологической эффективности (ОБЭ) нейтронов от дозы и модель время – доза – фракционирование (ВДФ). Проанализированы особенности взаимодействия нейтронов с различными типами тканей, и разработан алгоритм суммирования нейтронных и фотонных доз при нейтронно-фотонной терапии.

Результаты

Результаты. Проведенные клинические исследования НФТ показали, что разработанные подходы позволяют с удовлетворительной точностью прогнозировать и предупреждать серьезные поражения нормальной ткани. Роль всех факторов, влияющих на характер лучевых реакций, учтена в компьютерной программе, позволяющей получить основные характеристики планируемых курсов НФТ.

The goal of radiotherapy is to maximize the radiation dose to abnormal cancer cells while preventing damage to healthy tissue. in neutron therapy, the optimum regime of treatment is uncertain to date.

The purpose of the study to develop a set of methodological approaches that ensure the permissible frequency and severity of radiation-induced reactions in cancer patients subjected to neutron and neutron-photon therapy (NFt) using u-120 cyclotron.

Material and methods

Material and methods. We used the dependence of the relative biological effectiveness (RBE) of neutrons on the dose and time-dose-fractionation model (tdF). the interaction of neutrons with various types of tissues was analyzed, and the algorithm for summing neutron and photon doses in neutronphoton therapy was developed.

Results

Results. Clinical studies of neutron-photon therapy showed that the developed approaches can predict and prevent serious damage to normal tissue with a satisfactory accuracy. the role of all factors influencing the nature of radiation reactions was taken into account in the computer program, which allowed the main characteristics of the planned courses of neutron-photon therapy to be obtained.

нейтронная терапияОБЭ нейтроновмодель ВДФлучевые реакциициклотрон У-120режим облучениярадиоустойчивость опухолейпрогнозированиерадиорезистентностьneutron therapyRBeof neutronstime-dose-fractionation modelradiation-induced reactionsu-120 cyclotronirradiation moderadio resistance of tumorspredictionradioresistanceReferencesMusabaeva L.I., Startseva Z.A., Gribova O.V., Velikaya V.V., Lisin V.A. Novel technologies and theoretical models in radiation therapy of cancer patients using 6.3 MeV fast neutrons produced by U-120 cyclotron. AIP Conference Proceedings.2016; 1760: 020050. doi: 10.1063/1.4960269.Musabaeva L.I., Startseva Z.A., Gribova O.V., Velikaya V.V., Lisin V.A. Novel technologies and theoretical models in radiation therapy of cancer patients using 6.3 MeV fast neutrons produced by U-120 cyclotron. AIP Conference Proceedings.2016; 1760: 020050. doi: 10.1063/1.4960269.Gribova O.V., Musabaeva L.I., Choynzonov E.L., Lisin V.A., Novikov V.A. Neutron therapy for salivary and thyroid gland cancer.AIP Conference Proceedings.2016; 1760: 020021.doi: 10.1063/1.4960240.Gribova O.V., Musabaeva L.I., Choynzonov E.L., Lisin V.A., Novikov V.A. Neutron therapy for salivary and thyroid gland cancer.AIP Conference Proceedings.2016; 1760: 020021.doi: 10.1063/1.4960240.Великая В.В., Мусабаева Л.И., Старцева Ж.А., Лисин В.А. Быстрые нейтроны 6,3 МэВ в комплексном лечении больных местными рецидивами рака молочной железы. Вопросы онкологии. 2015; 61 (4): 583–585. [Velikaya V.V., Musabaeva L.I., Startseva Zh.A., Lisin V.A. Fast neutrons of 6.3 MeV in complex treatment of patients with breast cancer local recurrences. Problems in Oncology. 2015; 61 (4): 583–585. (in Russian)].Великая В.В., Мусабаева Л.И., Старцева Ж.А., Лисин В.А. Быстрые нейтроны 6,3 МэВ в комплексном лечении больных местными рецидивами рака молочной железы. Вопросы онкологии. 2015; 61 (4): 583–585. [Velikaya V.V., Musabaeva L.I., Startseva Zh.A., Lisin V.A. Fast neutrons of 6.3 MeV in complex treatment of patients with breast cancer local recurrences. Problems in Oncology. 2015; 61 (4): 583–585. (in Russian)].Великая В.В., Старцева Ж.А., Симонов К.А., Лисин В.А., Попова Н.О., Гольдберг В.Е. Отдаленные результаты комплексного лечения с применением нейтронной терапии у больных местно-распространенным раком молочной железы. Радиация и риск. 2018; 1: 107–114. [Velikaya V.V., Startseva Zh.A., Lisin V.A., Simonov K.A., Popova N.O., Goldberg V.E. Late effects of combined modality treatment with adjuvant neutron therapy for locally advanced breast cancer. Radiation and Risk. 2018; 1: 107–114. (in Russian)]. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-1-107-114.Великая В.В., Старцева Ж.А., Симонов К.А., Лисин В.А., Попова Н.О., Гольдберг В.Е. Отдаленные результаты комплексного лечения с применением нейтронной терапии у больных местно-распространенным раком молочной железы. Радиация и риск. 2018; 1: 107–114. [Velikaya V.V., Startseva Zh.A., Lisin V.A., Simonov K.A., Popova N.O., Goldberg V.E. Late effects of combined modality treatment with adjuvant neutron therapy for locally advanced breast cancer. Radiation and Risk. 2018; 1: 107–114. (in Russian)]. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-1-107-114.Клеппер Л.Я.Формирование дозовых полей дистанционными источниками излучения. М., 1986. 220. [Klepper L.Ya.Formation of dose fields by remote radiation sources. Moscow, 1986. 220. (in Russian)].Клеппер Л.Я.Формирование дозовых полей дистанционными источниками излучения. М., 1986. 220. [Klepper L.Ya.Formation of dose fields by remote radiation sources. Moscow, 1986. 220. (in Russian)].Гулидов И.А., Мардынский Ю.С., Цыб А.Ф., Сысоев А.С. Нейтроны ядерных реакторов в лечении злокачественных новообразований. Обнинск, 2001. 132. [Gulidov I.A., Mardynskiy Yu.S., Tsyb A.F., Sysoyev A.S. Neutrons of Nuclear Reactors in Treatment of Malignant Tumors. Obninsk, 2001. 132. (in Russian)].Гулидов И.А., Мардынский Ю.С., Цыб А.Ф., Сысоев А.С. Нейтроны ядерных реакторов в лечении злокачественных новообразований. Обнинск, 2001. 132. [Gulidov I.A., Mardynskiy Yu.S., Tsyb A.F., Sysoyev A.S. Neutrons of Nuclear Reactors in Treatment of Malignant Tumors. Obninsk, 2001. 132. (in Russian)].Важенин А.В., Рыкованов Г.Н.Уральский центр нейтронной терапии: история создания, методология, результаты работ. М., 2008; 124. [Vazhenin A.V., Rykovanov G.N.Ural Center of Neutron Therapy: History, Metodology, Results of work. Moscow. 2008; 124. (in Russian)].Важенин А.В., Рыкованов Г.Н.Уральский центр нейтронной терапии: история создания, методология, результаты работ. М., 2008; 124. [Vazhenin A.V., Rykovanov G.N.Ural Center of Neutron Therapy: History, Metodology, Results of work. Moscow. 2008; 124. (in Russian)].Wagner F.M., Specht H., Loeper-Kabasakal B., Breitkreutz H. Современное состояние терапии быстрыми нейтронами. Сибирский онкологический журнал. 2015; 6: 5–11. [Wagner F.M., Specht H., LoeperKabasakal B., Breitkreutz H. Fast neutron therapy: a status report. Siberian journal of oncology. 2015; 6: 5–12. (in Russian)].Wagner F.M., Specht H., Loeper-Kabasakal B., Breitkreutz H. Современное состояние терапии быстрыми нейтронами. Сибирский онкологический журнал. 2015; 6: 5–11. [Wagner F.M., Specht H., LoeperKabasakal B., Breitkreutz H. Fast neutron therapy: a status report. Siberian journal of oncology. 2015; 6: 5–12. (in Russian)].Velikaya V.V., Musabaeva L.I., Lisin V.A., Startseva Z.A.6.3 MeV fast neutrons in the treatment of patients with locally advanced and locally recurrent breast cancer. AIP Conference Proceedings, 2016. 020069. doi: 10.1063/1.4960288.Velikaya V.V., Musabaeva L.I., Lisin V.A., Startseva Z.A.6.3 MeV fast neutrons in the treatment of patients with locally advanced and locally recurrent breast cancer. AIP Conference Proceedings, 2016. 020069. doi: 10.1063/1.4960288.Великая В.В., Грибова О.В., Мусабаева Л.И., Старцева Ж.А., Симонов К.А., Алейник А.Н., Лисин В.А. Озонотерапия лучевых реакций и повреждений кожи после нейтронной терапии у больных злокачественными новообразованиями. Вопросы онкологии. 2015; 61 (4): 571–574. [Velikaya V.V., Gribova O.V., Musabaeva L.I., Startseva Zh.A., Simonov K.A., Aleinik A.N., Lisin V.A. Ozone therapy for radiation reactions and skin lesions after neutron therapy in patients with malignant tumors. Problems in Oncology. 2015; 61 (4): 571–574. (in Russian)].Великая В.В., Грибова О.В., Мусабаева Л.И., Старцева Ж.А., Симонов К.А., Алейник А.Н., Лисин В.А. Озонотерапия лучевых реакций и повреждений кожи после нейтронной терапии у больных злокачественными новообразованиями. Вопросы онкологии. 2015; 61 (4): 571–574. [Velikaya V.V., Gribova O.V., Musabaeva L.I., Startseva Zh.A., Simonov K.A., Aleinik A.N., Lisin V.A. Ozone therapy for radiation reactions and skin lesions after neutron therapy in patients with malignant tumors. Problems in Oncology. 2015; 61 (4): 571–574. (in Russian)].Kucherova T.Ya., Velikaya V.V., Gribova O.V., Startseva Zh.A., Choinzonov E.L., Tuzikov S.A., Vusik M.V., Doroshenko A.V. Physical therapy methods in the treatment and rehabilitation of cancer patients. AIP Conference Proceedings. 2016; 020038. doi: 10.1063/1.4960257.Kucherova T.Ya., Velikaya V.V., Gribova O.V., Startseva Zh.A., Choinzonov E.L., Tuzikov S.A., Vusik M.V., Doroshenko A.V. Physical therapy methods in the treatment and rehabilitation of cancer patients. AIP Conference Proceedings. 2016; 020038. doi: 10.1063/1.4960257.Catterall M. Results of neutron therapy: differences, correlations and improvements. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1982; 8 (12): 2141–2144.Catterall M. Results of neutron therapy: differences, correlations and improvements. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1982; 8 (12): 2141–2144.Павлов А.С., Фадеева М.А., Карякина Н.Ф. Линейно-квадратичная модель в расчетах изоэффективных доз в оценке противоопухолевого эффекта и лучевых осложнений при лучевой терапии злокачественных опухолей. М., 2005. 67. [Pavlov A.S., Fadeyeva M.A., Karyakina N.F. Lineyno-kvadratichnaya model’ pri raschete protivoopukholevogo effekta i luchevykh oslozhneniy pri luchevoy terapii zlokachestvennykh opukholey. Moscow, 2005. 67. (in Russian)].Павлов А.С., Фадеева М.А., Карякина Н.Ф. Линейно-квадратичная модель в расчетах изоэффективных доз в оценке противоопухолевого эффекта и лучевых осложнений при лучевой терапии злокачественных опухолей. М., 2005. 67. [Pavlov A.S., Fadeyeva M.A., Karyakina N.F. Lineyno-kvadratichnaya model’ pri raschete protivoopukholevogo effekta i luchevykh oslozhneniy pri luchevoy terapii zlokachestvennykh opukholey. Moscow, 2005. 67. (in Russian)].Виноградов В.М., Коврыжкина Т.А., Акимов А.А. Расчет биологически изоэффективных доз при дистанционной лучевой терапии. СПб., 1997; 30. [Vinogradov V.M., Kovryzhkina T.A., Akimov A.A.Raschet biologicheski izoeffektivnykh doz pri distantsionnoy luchevoy terapii. Metodicheskoye posobiye. Saint-Peterburg, 1997; 30. (in Russian)].Виноградов В.М., Коврыжкина Т.А., Акимов А.А. Расчет биологически изоэффективных доз при дистанционной лучевой терапии. СПб., 1997; 30. [Vinogradov V.M., Kovryzhkina T.A., Akimov A.A.Raschet biologicheski izoeffektivnykh doz pri distantsionnoy luchevoy terapii. Metodicheskoye posobiye. Saint-Peterburg, 1997; 30. (in Russian)].Жолкивер К.И. Значение величины фракции дозы и фактора времени в лучевой терапии. Медицинская радиология. 1986; 31 (3): 72–79. [Zholkiver K.I.Znacheniya fraktsii dozy i faktora vremeni v luchevoy terapii. Meditsinskaya radiologiya. 1986; 31 (3): 72–79. (in Russian)]. 16. Kondratjeva A.G., Kolchuzhkin A.M., Lisin V.A., Tropin I.S. Properties of Absorbed Dose distribution in heterogeneous Media. Journal of Physics: Conference Series. 2006; 41 (1): 527–530.Жолкивер К.И. Значение величины фракции дозы и фактора времени в лучевой терапии. Медицинская радиология. 1986; 31 (3): 72–79. [Zholkiver K.I.Znacheniya fraktsii dozy i faktora vremeni v luchevoy terapii. Meditsinskaya radiologiya. 1986; 31 (3): 72–79. (in Russian)]. 16. Kondratjeva A.G., Kolchuzhkin A.M., Lisin V.A., Tropin I.S. Properties of Absorbed Dose distribution in heterogeneous Media. Journal of Physics: Conference Series. 2006; 41 (1): 527–530.Иванов В.И., Машкович В.П., Центер Э.М. Международная система единиц в атомной науке и технике. М., 1981. 197. [Ivanov V.I., Mashkovich V.P., Tsenter E.M.Mezhdunarodnaya sistema ustroystva v oblasti atomnoy nauki i tekhniki. Moscow, 1981. 197. (in Russian)].Иванов В.И., Машкович В.П., Центер Э.М. Международная система единиц в атомной науке и технике. М., 1981. 197. [Ivanov V.I., Mashkovich V.P., Tsenter E.M.Mezhdunarodnaya sistema ustroystva v oblasti atomnoy nauki i tekhniki. Moscow, 1981. 197. (in Russian)].Musabajeva L.I., Lavrenkov K.A., Lisin V.A.Reaktion von Tumoren und Normalgeweben bei der Therapie mit schnellen Neutronen am Zyklotron U-120. Radiobiologia Radiotherapia, 1990. 31 (1): 61–67.Musabajeva L.I., Lavrenkov K.A., Lisin V.A.Reaktion von Tumoren und Normalgeweben bei der Therapie mit schnellen Neutronen am Zyklotron U-120. Radiobiologia Radiotherapia, 1990. 31 (1): 61–67.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.