Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Цель: Исследование влияния распределения поглощенной дозы в объеме опухоли на значения
интегральных радиобиологических критериев, таких как вероятность локального контроля опухоли (TCP)
и вероятность осложнений для здоровых тканей (NTCP), на базе синтетических гистограмм доза–объем (ГДО),
что позволяет оценить эффективность лечения и вероятность осложнений со стороны здоровых органов и тканей.
Материал и методы: Синтетические гистограммы доза–объем использованы для анализа зависимости величины
эквивалентной равномерной дозы (EUD) от значений параметров модели Нимирко и распределения поглощенной дозы
как для опухоли, так и для критических органов. Расчет проводился в программе Wolfram Mathematica на основании алгоритма,
где для заданных значений поглощённой дозы и параметра, определяющих ширину распределения, рассчитывался
массив значений поглощенной дозы на долю объема облучения с шагом по поглощенной дозе.
Полученный массив дифференцировался для получения дифференциальной ГДО. Значения EUD
получены из расчета по нормированным дифференциальным ГДО.
Результаты: В ходе анализа зависимости величины EUD от значений параметра a, определяющего степень нелинейности
сложения поглощенных доз в субобъемах облучения и от распределения поглощенной дозы, было выявлено следующее:
для критических органов при больших значениях параметра a существенную роль начинают играть высокие и средние
значения поглощенной дозы, а для опухоли при малых значениях параметра a главную роль играет минимальное
значение поглощенной дозы. Таким образом, для опухоли значение параметра a должно быть отрицательным,
а для критических органов – положительным, и должно специально определяться для конкретных структур.
Заключение: Для повышения прогнозирования эффекта ЛТ по модели TCP/NTCP Нимирко необходимо адекватное определение
параметра a, значение которого возможно определить только из распределений поглощенной дозы по объему
анатомической структуры в рамках клинических исследований.
Ключевые слова: лучевая терапия, вероятность локального контроля опухоли, вероятность осложнений для нормальных тканей, гистограмма доза–объем
Purpose: To investigate the influence of absorbed dose distribution in the tumor volume on the values of
integral radiobiological criteria, such as the probability of local tumor control (Tumor Control Probability, TCP)
and normal tissue complication probability (NTCP), based on synthetic dose-volume histograms (DVH), which enables
to assess the treatment effectiveness and probability of complications from healthy organs and tissues.
Material and methods: Synthetic dose-volume histograms were considered theoretically possible to analyze
the dependence of equivalent uniform dose (EUD) on values of Nimirko model parameters and absorbed dose distribution
for both tumor and critical organs. The calculation was carried out in Wolfram Mathematica program based on the algorithm,
where an array of absorbed dose values per fraction of irradiation volume with step by absorbed dose was calculated
for the given values of absorbed dose and the parameter determining the width of distribution. The resulting array was
differentiated to obtain the differential DVH. The EUD values were obtained from the normalized differential DVHs.
Results: During analysis of EUD value dependence on parameter a values determining degree of nonlinearity
of absorbed dose summation in sub-volumes of irradiation and on absorbed dose distribution
the following was revealed: for critical organs at high values of parameter a the essential role belongs to high
and average values of absorbed dose, and for tumors at low values of parameter a the main role belongs
to the minimum value of absorbed dose. Thus, the value of parameter a should be negative for a
tumor, and positive for critical organs, and should be specifically defined for specific structures.
Conclusion: To improve the predictive value (prediction) of the effect of radiotherapy using the TCP/NTCP Nimirko model,
an adequate definition of the parameter a, the value of which can only be determined from absorbed dose distributions
over the volume of anatomical structures within clinical trials, is necessary.
Key words: radiation therapy, probability of local tumor control, probability of complications for normal tissues, dose-volume histogram
DOI: 10.52775/1810-200X-2023-99-3-5-10