Анализ моделей биораспределения 223Ra-дихлорида для оценки доз внутреннего облучения

Обложка
  • Авторы: Водоватов А.В.1, Чипига Л.А.2,3, Петрова А.Е.4, Станжевский А.А.5
  • Учреждения:
    1. Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева
    2. ФБУН научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В.Рамзаева
    3. ФГБУ «РНЦРХТ им. ак. А.М. Гранова» Минздрава России
    4. УО «Международный государственный экологический институт имени А.Д.Сахарова» Белорусского государственного университета
    5. ГБУ «РНЦРХТ им. ак. А.М. Гранова» Минздрава России
  • Выпуск: Том 2, № 1 (2020)
  • Страницы: 54-69
  • Раздел: Медико-биологические науки
  • URL: https://bakhtiniada.ru/PharmForm/article/view/20403
  • DOI: https://doi.org/10.17816/phf20403
  • ID: 20403

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рак предстательной железы (РПЖ) – наиболее часто встречающаяся опухоль мочеполовой системы у мужчин. У большинства пациентов с диссеминированным опухолевым процессом в предстательной железе после гормональной терапии заболевание постепенно прогрессирует в форме кастрационно-резистентного рака предстательной железы (мКРРПЖ). Использование препаратов 223Ra направлено на лечение поражений костной системы в рамках паллиативной терапии. Физические свойства 223Ra обуславливают необходимость проводить оценку распределения 223Ra с использованием специально разработанных моделей биораспределения в связи с тем, что проведение прямой радиометрии для пациентов для альфа-излучателей чрезвычайно затруднительно. Целью данной работы являлся обзор и анализ существующих подходов к оценке биораспределения 223Ra и его лекарственных форм (223Ra-дихлорида) для дальнейшей оценки поглощённых доз в радиочувствительных органах и тканях. В работе представлен математический аппарат для оценки поглощенных доз в различных органах и тканях организма по результатам моделирования. Представлен обзор трех различных моделей биораспределения 223Ra: двух моделей МКРЗ для условий профессионального облучения и модели, основанной на результатах экспериментальной оценки распределения 223Ra в организме пациентов. Показано, что последняя модель имеет хорошую сходимость с результатами прямой радиометрии пациентов. Существенным недостатком всех моделей является представление всего красного костного мозга и поверхности кости в виде единых камер. При терапии мКРРПЖ радий будет специфически накапливаться в метастазах в костной ткани, а не равномерно распределяться по всему скелету. Таким образом, использование любой из рассмотренных моделей приведет как к значительной переоценке поглощенной дозы в здоровой части поверхности кости и красного костного мозга, так и к недооценке поглощенной дозы в метастазах. На текущий момент в моделях биораспределения 223Ra данная проблема не решена, что требует разработки новых усовершенствованных моделей, учитывающих накопление 223Ra в здоровой части скелета и в скелетных метастазах.

Об авторах

Александр Валерьевич Водоватов

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева

Автор, ответственный за переписку.
Email: vodovatoff@gmail.com

кандидат биологических наук, заведующий  лабораторией радиационной гигиены медицинских организаций 

Россия, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, 8

Лариса Александровна Чипига

ФБУН научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В.Рамзаева; ФГБУ «РНЦРХТ им. ак. А.М. Гранова» Минздрава России

Email: larisa.chipiga@gmail.com

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории радиационной гигиены медицинских организаций 

Россия, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, 8; 197758, Санкт-Петербург, поселок Песочный, ул. Ленинградская, д. 70

Анна Евгеньевна Петрова

УО «Международный государственный экологический институт имени А.Д.Сахарова» Белорусского государственного университета

Email: anyapetrova2797@gmail.com
Белоруссия, 220070, Минск, ул. Долгобродская, 23/1

Андрей Алексеевич Станжевский

ГБУ «РНЦРХТ им. ак. А.М. Гранова» Минздрава России

Email: stanzhevsky@gmail.com

заместитель директора по науке

Россия, 197758, Санкт-Петербург, поселок Песочный, ул. Ленинградская, д. 70

Список литературы

  1. Каприна, А. Д. Злокачественные новообразования в России в 2018 году (заболеваемость и смертность) / А. Д. Каприна, В. В. Старинский, Г. В. Петрова. – Москва: МНИОИ им. П. А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2019.
  2. Практические рекомендации по лекарственному лечению рака предстательной железы / под редакцией Д. А. Носова, Н. А. Воробьева, О. А. Гладкова [и др.] – doi: 10.18027/2224-5057-2016-4s2-343-352 // Злокачественные опухоли. – 2016. – №4, спецвыпуск 2. – С. 343-352.
  3. Рак предстательной железы / Клинические рекомендации Министерства здравоохранения Российской Федерации. – URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_325156 (дата обращения: 10.02.2020). – Текст : электронный.
  4. Nilsson S, Franzén L, Parker C, et al. Bone-targeted radium-223 in symptomatic, hormone-refractory prostate cancer: A randomised, multicentre, placebo-controlled phase II study. The Lancet Oncology. 2007; 8 (7): 587–94. doi: 10.1016/s1470-2045(07)70147-x.
  5. Kerr C. (223)Ra targets skeletal metastases and spares normal tissue. The Lancet Oncoljgy. 2002; 3 (8): 453. doi: 10.1016/s1470-2045(02)00835-5.
  6. Nilsson S, Strang P, Aksnes AK, et al. A randomized, dose-response, multicenter phase II study of radium-223 chloride for the palliation of painful bone metastases in patients with castration-resistant prostate cancer. European Journal of Cancer. 2012; 48 (5): 678–86. doi: 10.1016/j.ejca.2011.12.023.
  7. Parker CC, Pascoe S, Chodacki A, et al. A randomized, double-blind, dose-finding, multicenter, phase 2 study of radium chloride (Ra 223) in patients with bone metastases and castration-resistant prostate cancer. European Urology. 2013; 63: 189–97. doi: 10.1016/j.eururo.2012.09.008.
  8. Sartor O, Coleman R, Nilsson S, et al. Effect of radium-223 dichloride on symptomatic skeletal events in patients with castration-resistant prostate cancer and bone metastases: Results from a phase 3, double-blind, randomised trial. The Lancet Oncology. 2014; 15 (7): 738–46. doi: 10.1016/s1470-2045(14)70183-4.
  9. Nilsson S, Cislo P, Sartor O, et al. Patient-reported quality-of-life analysis of radium-223 dichloride from the phase III ALSYMPCA study. Annals of Oncology. 2016; 27 (5): 868–74. doi: 10.1093/annonc/mdw065.
  10. Sgouros G, Roeske JC, McDevitt MR, et al. MIRD Pamphlet No. 22 (abridged): radiobiology and dosimetry of alphaparticle emitters for targeted radionuclide therapy. Journal of Nuclear Medicine. 2010; 51 (2): 311-28. Available from: http://jnm.snmjournals.org/content/51/2/311.
  11. Ritter MA, Cleaver JE, Tobias CA. High-LET radiations induce a large proportion of non-rejoining DNA breaks. Nature. 1977; 266 (5603): 653-5. doi: 10.1038/266653a0.
  12. Hall E, Giaccia A. Radiobiology for the radiologist. 7th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2012.
  13. Hobbs RF, Song H, Watchman CJ, et al. A bone marrow toxicity model for Ra-223 αemitter radiopharmaceutical therapy. Physics in Medicine and Biology. 2012; 57 (10): 3207-22. doi: 10.1088/0031-9155/57/10/3207.
  14. Dauer LT, Mayer D. Applications of systematic error bounds to detection limits for practical counting. Health Physics. 1993; 65 (1): 89-91. doi: 10.1097/00004032-199307000-00011.
  15. ICRP Publication 107. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. Annals of the ICRP. 2008; 38 (3): 96. doi: 10.1016/j.icrp.2008.10.004.
  16. Dauer LT, Williamson MJ, Humm J, et al. Radiation Safety Considerations for the Use of 223RaCl2 DE in Men with Castration-resistant Prostate Cancer. Health Physics. 2014; 106 (4): 494–504. doi: 10.1097/hp.0b013e3182a82b37.
  17. Loevinger R, Loevinger R, Budinger TF, et al. MIRD Primer for absorbed dose calculations. Revised Edition. New York. The Society of Nuclear Medicine. 1991.
  18. Barrett PH, Bell BM, Cobelli C, et al. SAAM II: simulation, analysis, and modeling software for tracer and pharmacokinetic studies. Metabolism. 1998; 47 (4): 484–92. doi: 10.1016/s0026-0495(98)90064-6.
  19. ICRP Publication 128. Radiation Dose to Patients from Radiopharmaceuticals: A Compendium of Current Information Related to Frequently Used Substances. Annals of the ICRP. 2015; 44 (2). doi: 10.1177/2f0146645314558019.
  20. Nuclear Medicine Physics: A Handbook for Teachers and Students. In: Bailey DL, Humm JL, Todd-Pokropek A, VanAswegen A, editors. Vienna: IAEA; 2014.
  21. Bolch WE, Eckerman EF, Sgouros G, et al. MIRD Pamphlet No. 21. A generalized schema for radiopharmaceutical dosimetry – standartization of nomenclature. Journal of Nuclear Medicine. 2009; 50 (3): 477–84. doi: 10.2967/jnumed.108.056036.
  22. Stabin MG, Sparks RB, Crowe E. OLINDA/EXM: The second-generation personal computer software for internal dose assessment in nuclear medicine. Journal of Nuclear Medicine. 2005; 46 (6): 1023–27.
  23. Andersson M, Johansson L, Minarik. D. An internal radiation dosimetry computer program, IDAC 2.0, for estimation of patient dose for radiopharmaceuticals Radiation Protection Dosimetry. 2014; 162 (3): 299–305. DOI: 0.1093/rpd/nct337.
  24. Lassmann M, Nosske D. Dosimetry of 223Ra-chloride: dose to normal organs and tissues European Journal of Nuclera Medicine and Molecular Imaging. 2012; 40 (2): 207–12. doi: 10.1007/s00259-012-2265-y.
  25. ICRP, 1973. Alkaline Earth Metabolism in Adult Man. ICRP Publication 20. Pergamon Press, Oxford.
  26. ICRP Publication 67. Age-dependent doses to members of the public from intake of radionuclides. Part 2. Ingestion dose coefficients. Annals of the ICRP. 1993; 233 (3-4).
  27. Leggett RW. A generic age-specific biokinetic model for calciumlike elements. Radiation Protection Dosimetry. 1992; 41 (2-4): 183–98. doi: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a081254.
  28. Harrison GE. Whole body retention of the alkaline earths in adult man. Health Physics. 1981; 40 (1): 95-9.
  29. Schlenker RA, Keane T, Holtzman RB. The retention of Ra-226 in human soft tissue and bone; implications for the ICRP 20 alkaline earth model. Health Physics. 1982; 42 (5): 671–93. doi: 10.1097/00004032-198205000-00010.
  30. Parks NJ, Keane AT. Consideration of age-dependent radium retention in people on the basis of the beagle model. Health Physics. 1983; 44 (1): 103–12. doi: 10.1097/00004032-198306001-00008.
  31. Keane AT. 1987. Long-term loss of radium in 63 subjects exposed at ages 6 to 46. In: Age-related factors in radionuclide metabolism and dosimetry. Gerber GB, Metivier H, Smith H, editors. Proceedings of a workshop in Angers. Dordrecht: Martinus Nijhoff Publishers; 1986.
  32. Lloyd RD, Mays CW, Taylor GN, et al. Radium-224 retention, distribution, and dosimetry in beagles. Radiation Research. 1982; 92 (2): 280–95. doi: 10.2307/3576005.
  33. Lloyd RD, Bruenger FW, Jones CW, et al. Retention in mature beagles injected at 5 years of age. Radiation Research. 1982; 94 (1): 210–216. doi: 10.2307/3575876.
  34. Lloyd RD, Bruenger FW, Mays CW, et al. Skeletal radon-to-radium ratios in neonatal, juvenile and mature beagles and in adult St. Bernards. Health Physics. 1983; 44 (1): 61-63.
  35. Lloyd RD, Jones CW, Bruenger FW, et al. Radium retention and dosimetry in juvenile beagles. Radiation Research. Radiation Research. 1983; 94 (2): 295-304. doi: 10.2307/3575964.
  36. Lloyd RD, Taylor GN, Jones CW, et al. Radium retention and dosimetry in the St. Bernard. Radiation Research. 1983; 95 (1): 150–7. doi: 10.2307/3576080.
  37. Parks NJ, Pool RR, Williams JR, et al. Age and dosage-level dependence of radium retention in beagles. Radiation Research. 1978; 75 (3): 617–32. doi: 10.2307/3574848.
  38. Newton D, Harrison GE, Kang C, et al. Metabolism of injected barium in six healthy men. Health Physics. 1991; 61 (2): 191-201. doi: 10.1097/00004032-199108000-00002.
  39. ICRP, 2018. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 3. ICRP Publication 137. Annals of the ICRP. 46 (3-4). doi: 10.1177/0146645317734963.
  40. Radium-226: Concentration and distribution in human bone. Chinese Journal of Radiological Medicine and Protection. 1988; 8 (3): 224–5.
  41. Atherton DR, Stover BJ, Mays C. Soft tissue retention of Ra-226 in the beagle. Health Physics. 1965; 11 (2): 101–8. doi: 10.1097/00004032-196502000-00004.
  42. Stark G. Studies on synthetic hydroxyapatite crystals with regard to metabolism of calcium, strontium, barium and radium in bone. The discrimination against calcium. Biophysik. 1968; 5 (1): 42–54. doi: 10.1007/bf01388131.
  43. Neuman WF. Blood-bone exchange. In: Bone biodynamics, Frost HM, editor. Boston, Little, Brown and Co.; 1964.
  44. Maletskos CJ, Keane AT, Telles NC, et al. Retention and absorption of Ra-224 and Th-234 and some dosimetric considerations of Ra-224 in human beings. In: Delayed effects of bone-seeking radionuclides. Mays CW, Jee WSS, Lloyd RD, Stover BJ, Dougherty JH, Taylor GN, editors. Salt Lake City, UT, University of Utah Press; 1969.
  45. Taprogge J, Murray I, Gear J, et al. Compartmental model for 223Ra-Dichloride in patients with metastatic bone disease from castration-resistant prostate cancer. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2019; 105 (4): 1–9. doi: 10.1016/j.ijrobp.2019.07.022.
  46. Chittenden SJ, Hindorf C, Parker CC, et al. A Phase 1, Open-Label Study of the Biodistribution, Pharmacokinetics, and Dosimetry of 223Ra-Dichloride in Patients with Hormone-Refractory Prostate Cancer and Skeletal Metastases. Journal of Nuclear Medicine. 2015; 56 (9): 1304–9. doi: 10.2967/jnumed.115.157123.
  47. Arsela P, Sara ER, Federica B, et al. Radium-223 in patients with metastatic castration-resistant prostate cancer: Efficacy and safety in clinical practice. Oncology Letters. 2019; 17 (2):1467–76. doi: 10.3892/ol.2018.9785.
  48. International Atomic Energy Agency. Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards. GSR Part 3. Vienna: IAEA; 2015.
  49. International Atomic Energy Agency. Radiation Protection and Safety in Medical Uses of Ionizing Radiation. Specific Safety Guide № SSG-46. Vienna: IAEA; 2018.
  50. О радиационной безопасности населения. Федеральный закон №3-ФЗ : Принят Государственной Думой 5 декабря 1995 года.
  51. Публикация 103 МКРЗ. Рекомендации Международной Комиссии по Радиационной Защите от 2007 г. Пер. с англ. / под общей редакцией М. Ф. Киселева, Н. К. Шандалы. – Москва: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009. – 312 с.
  52. Контроль эффективных доз облучения пациентов при медицинских рентгенологических исследованиях. Методические указания МУ 2.6.1.2944-11. – Москва: Роспотребнадзор, 2011. – 40 с.
  53. International Commission on Radiological Protection. Radiological Protection in Ion Beam Radiotherapy. ICRP Publication 127. Annals of the ICRP. 2014; 43 (4):5-113. doi: 10.1177/0146645314559144.
  54. International Commission on Radiological Protection. Preventing Accidental Exposures from New External Beam Radiation Therapy Technologies. ICRP Publication 112. Annals of the ICRP. 2009; 39 (4): 1–2. doi: 10.1016/j.icrp.2009.12.001.
  55. Loreti G, Delis H, Healy B, et al. IAEA education and training activities in medical physics. Medical physics international Journal. 2015; 3 (2): 81–86. doi: 10.1016/j.ejmp.2014.07.164.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Водоватов А.В., Чипига Л.А., Петрова А.Е., Станжевский А.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».