Радіобіологічне планування розподілу дози в часі - загальна онкологія
При дистанційної променевої терапії онкологічних хворих традиційним режимом фракціонування є щоденне опромінення разової дозою 1,8 -2,0 Гр (5 днів на тиждень) протягом декількох тижнів. Однак радіобіологічні міркування і деякі клінічні випробування вказують на можливість поліпшення результатів променевої терапії за рахунок використання дозное-часових співвідношень, відмінних від звичайного щоденного фракціонування [Козлов А. П., Акімов А. А., 1983].
У зв`язку з цим в клініці вивчаються терапевтична ефективність різних режимів гіпофракціонірованія (опромінення підвищеними разовими дозами, але малим числом фракцій), різні варіанти розщеплених курсів опромінення, режими з добовим дробленням дози і інші нестандартні схеми дозного фракціонування.
Загальновідомо, що доза випромінювання, яку вдається підвести до патологічного вогнища, лімітується толерантністю нормальних тканин. Тому, змінюючи схему дозного фракціонування для одержання максимальної регресії пухлини, необхідно передбачати можливі променеві ураження нормальних тканин, щоб не перейти межу, за якою ймовірність загибелі хворого від променевих ускладнень стане вище, ніж від неповністю излеченной пухлини [Ярмоненко С. П., 1984] .
Для цієї мети F. Ellis (1968) запропонував емпіричну формулу, що дозволяє розрахувати ізоеффектівних режими опромінення по відношенню до толерантності сполучної тканини. Ця формула, спираючись на клінічні дані по рентгенотерапії пухлин шкіри, представляє залежність між дозою (D), числом фракцій (N) і загальним часом (Т) у такий спосіб:
де HCD (номінальна стандартна доза) - коефіцієнт, що характеризує толерантну дозу при одноразовому опроміненні.
Формула застосовна для режимів, що мають рівномірний ритм дроблення дози з числом фракцій не менше 4, інтервалом між фракціями не менше 16 год і загальним часом опромінення не менше 3 і не більше 100 днів. Подальші модифікації формули HCD були спрямовані на те, щоб використовувати її при режимах з мінливим ритмом опромінення, курсах з перервою в опроміненні (розщеплені курси), а також на те, щоб враховувати якість випромінювання і обсяг опромінюваних тканин. Найбільш відомі з цих модифікацій - формула для кумулятивного радіаційного ефекту (КРЕ) і формула для час-дозного фракціонування (ВДФ) [Холін В. В., 1979]. Є докази прийнятності формули HCD (КРЕ, ВДФ) щодо ранніх (гострих) променевих реакцій, але серйозно критикувалося її застосування до пізніх радіогенним ускладнень [Павлов А. С., та ін., 1980 Withers Н., Peters L., 1980 - Fowler J., 1984].
Існує і другий підхід до Радіобіологічного планування розподілу дози в часі. Йдеться про використання кінетичних радиобиологических моделей, що описують реакції клітин пухлини і нормальних тканин при фракціонованому опроміненні [Cohen L., 1983]. У більшості таких моделей променева загибель клітин найчастіше представляється многомішенним, двокомпонентним многомішенним або лінійно-квадратичних рівняннями, а репопуляціі вижили клітин - експоненціальним множником або логістичною функцією. У деяких моделях вводиться коефіцієнт реоксигенації. Можливість використання кінетичних моделей була зумовлена Радіобіологічного роботами, автори яких зв`язали спостерігаються макроскопічні променеві реакції з певними рівнями клітинної виживаності. У зв`язку з цим при користуванні моделлю виходять з припущення, що якщо в тканинах, опромінених при різних режимах дозного фракціонування, спостерігаються однакові променеві реакції, то частка тих, що вижили клітин в них повинна бути однаковою. Ефект реакції тканини на опромінення при використанні кінетичних моделей виражається в термінах «відносного числа тих, що вижили клітин». За допомогою найбільш досконалих моделей можливо передбачити або оцінити вплив таких чинників, як якість випромінювання, кисневий ефект (гіпоксія, реоксигенації), синхронізація клітин та ін., Т. Е. Тих фізичних і біологічних факторів, які впливають на клітинну летальність і формують терапевтичний ефект іонізуючого випромінювання.
Найбільш вивчені можливості двухкомпонентной многомішенной моделі в версії Коена (Cohen L.). Зіставлення розрахункових і клінічних даних показало, що ця модель дає реалістичні толерантні дози відносно шлунково-кишкового тракту, спинного мозку і судинної строми [Акімов А. А. та ін., 1983 1985- Hjelm-Hansen М., 1980] для режимів гіпофракціонірованія і розщеплених курсів. Так, для розщепленого режиму з інтервалом в середині курсу 2 - 4 тижні. модель передбачає 10% підвищення сумарної осередкової дози для збереження того ж рівня лікування плоскоклітинного раку, що отримують при звичайному курсі опромінення. Останнє повністю збігається з клінічними спостереженнями [Hjelm-Hansen М., 1980 Holsti L., 1984]. На жаль, ця модель мало використовується радіологами, що, ймовірно, обумовлено необхідністю виконання великого обсягу розрахунків, вироблених лише на ЕОМ.
В даний час інтенсивно вивчаються можливості лінійно-квадратичної моделі. Як показав J. Fowler (1984), ця модель адекватно представляє результати з добовим ритмом дроблення дози в діапазоні разових доз від 1 до 10 Гр. Крім того, вона не залежить від рівня ушкодження, взятого за ефект, і дозволяє виявити відмінності в дозное-тимчасових залежностях для швидко проліферуючих (гострі променеві ефекти) і повільно проліферуючих (пізні ефекти) тканин.
Кінетичні моделі вільні від обмежень емпіричних ізоеффектівних формул і дозволяють розрахувати еквівалентні традиційному режиму дози до будь-якої обраної для клінічного випробування схемою дозного фракціонування. Використання моделей разом з математичними методами оптимізації відкриває можливості розрахунку оптимальних дозное-тимчасових планів опромінення, т. Е. Визначення величин разових доз і інтервалів між ними, які приводили б до максимального регресу пухлини при мінімальному пошкодженні нормальних тканин [Козлов А. П. та ін ., 1985].
