radhydРадиационная гигиенаRadiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene1998-426X2409-9082NIIRG10.21514/1998-426X-2020-13-4-6-16radhyd-747Research ArticleНаучные статьиScientific articlesОпределение органных доз внутреннего облучения пациентов при радионуклидной терапии 223Ra -дихлоридомPatient organ and effective dose estimation in radionuclide therapy with 223Ra -dichlorideЧипигаЛ. А.ChipigaL. A.

Чипига Лариса Александровна - кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории радиационной гигиены медицинских организаций Санкт-Петербургского НИИРГ им. профессора П.В. Рамзаева; научный сотрудник РНЦРХТ им. академика А.М. Гранова; доцент кафедры ядерной медицины и радиационных технологий НМИЦ им. В.А. Алмазова.

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

Larisa A. Chipiga - Ph.D., research fellow, Saint-Petersburg RIRH after Professor P.V. Ramzaev, FSS on Consumer Rights Protection and Human Well-Being; research fellow, A.M Granov RSC RST; docent, Almazov NMRC.

Mira str., 8, Saint-Petersburg, 197101

larisa.chipiga@gmail.comПетроваА. Е.PetrovaA. E.

Петрова Анна Евгеньевна - студентка Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого

ВодоватовА. В.VodovatovA. V.

Водоватов Александр Валерьевич - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией радиационной гигиены медицинских организаций Санкт-Петербургского НИИРГ им. профессора П.В. Рамзаева; доцент кафедры общей гигиены Санкт-Петербургского ГПМУ

Aleksandr V. Vodovatov - Ph.D., Head of Protection Laboratory, Leading Researcher, Saint-Petersburg RI of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev; docent, Saint-Petersburg SPMU

СтанжевскийА. А.StanzhevskyA. A.

Станжевский Андрей Алексеевич - доктор медицинских наук, заместитель директора по научной работе

Andrey A. Stanzhevsky - M.D, Deputy Director for Research.

Saint-Petersburg

ЛумповА. А.LumpovA. A.

Лумпов Александр Александрович - начальник лаборатории химического и радиохимического анализа.

Санкт-Петербург

Aleksandr A. Lumpov - Head of laboratory of chemical and radiochemical analysis.

Saint-Petersburg

ЛаврешовД. Д.LavreshovD. D.

Лаврешов Дмитрий Денисович – студент.

Санкт-Петербург

Dmitry D. Lavreshov – student

НаурзбаеваЛ. Е.NaurzbaevaL. E.

Наурзбаева Лаура Талгатовна – студентка

Laura T. Naurzbaeva – student

КушнаренкоС. М.KushnarenkoS. M.

Кушнаренко Станислав Михайлович – студент

Stanislav M. Kushnarenko – student

МосуновА. А.MosunovA. A.

Мосунов Артем Алексеевич – студент

Artem A. Mosunov – student

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. академика А.М. Гранова; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. АлмазоваРоссияSaint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Well-Being; A.M. Granov Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies; Almazov National Medical Research CentreRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great Saint-Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университетРоссияSaint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Well-Being; Saint-Petersburg State Pediatric Medical UniversityRussian FederationРоссийский научный центр радиологии и хирургических технологий им. академика А.М. ГрановаРоссияA.M. Granov Russian Scientific Center of Radiology and Surgical TechnologiesRussian FederationАкционерное общество Радиевый институт им. В.Г. ХлопинаРоссияKhlopin Radium InstituteRussian Federation202031122020134616Copyright © Чипига Л.А., Петрова А.Е., Водоватов А.В., Станжевский А.А., Лумпов А.А., Лаврешов Д.Д., Наурзбаева Л.Е., Кушнаренко С.М., Мосунов А.А., 20202020Чипига Л.А., Петрова А.Е., Водоватов А.В., Станжевский А.А., Лумпов А.А., Лаврешов Д.Д., Наурзбаева Л.Е., Кушнаренко С.М., Мосунов А.А.Chipiga L.A., Petrova A.E., Vodovatov A.V., Stanzhevsky A.A., Lumpov A.A., Lavreshov D.D., Naurzbaeva L.E., Kushnarenko S.M., Mosunov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.radhyg.ru/jour/article/view/747

Для лечения костных метастазов и улучшения качества жизни пациентов с метастатическим кастрационно-резистентным раком предстательной железы применяют радионуклидную терапию с 223Rа-дихлоридом. Однако в настоящий момент отсутствуют достоверные данные по биораспределению 223Ra-дихлорида в организме пациентов. Целью данной работы являлась оценка поглощенных и эквивалентных доз в радиочувствительных органах и тканях от внутреннего облучения для пациентов с метастатическим кастрационно-резистентным раком предстательной железы при терапии 223Ra-дихлоридом. Дозы внутреннего облучения от 223Ra-дихлорида были рассчитаны для камерной модели пациентов с метастатическим кастрационно-резистентным раком предстательной железы. Данная модель состоит из 8 камер (плазма крови, две камеры, описывающие костную ткань, тонкий кишечник, верхний отдел толстого кишечника, нижний отдел толстого кишечника, кал и остальная часть тела). С использованием программного обеспечения SAAM II v2.3. были рассчитаны интегрированные по времени активности. Для расчета поглощенных доз использовали программное обеспечение IDAC-Dose 2.1. Самые высокие поглощенные дозы в органах и эквивалентные дозы определены для поверхности кости и красного костного мозга. Поглощенная доза от а-излучения в поверхности кости за серию из шести терапевтических процедур с введением 22^а-дихлорид составляет 1 Гр; в красном костном мозге — 0,14 Гр. Однако использованный подход не учитывает специфического накопления радиофармпрепарата в метастазах, что может приводить к значительной переоценке поглощенной дозы в здоровой части поверхности кости и красного костного мозга.

Radionuclide therapy with 223Ra-dichloride is used to treat bone metastases and to improve the quality of life of patients with metastatic castration-resistant prostate cancer. At the present time there is no reliable data on the biodistribution of the 223Ra-dichloride in the patient body. The aim of this study was to assess absorbed, equivalent doses in radiosensitive organs and tissues and effective dose from internal exposure for patients with metastatic castration-resistant prostate cancer treated with 223Ra-dichloride. Internal doses from 223Ra-dichloride were calculated for a chamber model specific for patients with metastatic castration-resistant prostate cancer. This model consists of 8 chambers (blood plasma, two chambers describing bone tissue, small intestine, upper large intestine, lower large intestine, feces and the rest of the body). Time-integrated activities were calculated using the SAAM II v2.3 software. The IDAC-Dose 2.1 software was used to calculate the absorbed doses. The highest absorbed doses in organs and equivalent doses were determined for the bone surface and red bone marrow. The absorbed dose from a-radiation in the bone surface for a set of six therapeutic procedures with 223Ra-dichloride was estimated as 1 Gy; in the red bone marrow — 0.14 Gy. However, the approach used does not specifically consider accumulation of the radiopharmaceutical in metastases, which can lead to a significant overestimation of the absorbed dose in the healthy part of the bone surface and red bone marrow.

радионуклидная терапия223Ra -дихлоридрак предстательной железырадиофармпрепаратыдоза внутреннего облученияпоглощенные дозы в органахэквивалентная дозаradionuclide therapy223Ra-dichlorideprostate cancerradiopharmaceuticalsinternal doseabsorbed doses in organsequivalent doseeffective doseАвторы выражают свою благодарность сотрудникам группы медицинской радиационной физики Лундского университета (Мальме, Швеция) за предоставленное программное обеспечение SAAM II v2.3 для оценки биораспределения 223 Ra - дихлорида в органах и тканях пациентов с мКРРПЖ в рамках данной работы и помощь в проведении расчетовReferencesКаприн А.Д., Старинский В.В., Петров Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2018 году (заболеваемость и смертность). М.: МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. 2019. 250 с.Caprin AD, Starinsky VV, Petrov GV. Malignant neoplasms in Russia in 2018 (morbidity and mortality). Moscow: MNIOI after P.A. Herzen is a branch of the Federal State Budgetary Institution “NMITs of Radiology” of the Ministry of Health of Russia 2019. 250 p. (In Russian)Scher H., Morris M., Stadler W., et al. Trial design and objectives for castration-resistant prostate cancer: updated recommendations from the prostate cancer clinical trials working group 3 // J Clin Oncol. 2016. Vol. 34, No 12. P.1402-18.Scher H, Morris M, Stadler W, Higano C, Basch E, Fizazi K, et al. Trial design and objectives for castration-resistant prostate cancer: updated recommendations from the prostate cancer clinical trials working group 3. Journal of Clinical Oncology. 2016;34(12): 1402-18.Чипига Л.А., Водоватов А.В., Петрова А.Е., Станжевский А.А. Анализ моделей биораспределения 22'^а-дихлорида для оценки доз внутреннего облучения // Формулы фармации. 2020. Т. 2, №1. С. 54-69.Chipiga LA, Vodovatov AV, Petrova AE, Stanzhevsky AA. Analysis of 223Ra-dichloride biodistribution models for assessing internal exposure doses. Formulas of Pharmacy. 2020;2(1): 54-69 (In Russian)Taprogge J., Murray I., Gear J., Chittenden S.J. Compartmental model for 223Ra-Dichloride in patients with metastatic bone disease from castration-resistant prostate cancer // International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2019. P.1-9.Taprogge J, Murray I, Gear J, Chittenden SJ. Compartmental model for 223Ra-Dichloride in patients with metastatic bone disease from castration-resistant prostate cancer. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2019; 1-9.Lassmann M., Lassmann M., Nosske D. Dosimetry of 223Ra-chloride: dose to normal organs and tissues // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2012. Vol. 40, No 2. P. 207-212.Lassmann M, Lassmann M, Nosske D. Dosimetry of 223Ra-Chloride: dose to normal organs and tissues. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2012;40(2): 207-212.ICRP, 1973. Alkaline Earth Metabolism in Adult Man. ICRP Publication 20. Pergamon Press, Oxford. 423 p.ICRP Publication 20. Alkaline Earth Metabolism in Adult Man. Pergamon Press, Oxford. 1973; 423 p.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. 23(3-4)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;23(3-4).ICRP, 2018. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 3. ICRP Publication 137. Annals of the ICRP. 46(3-4).ICRP Publication 137. Occupational Intakes of Radionuclides: Part 3. Annals of the ICRP. 2018;46(3-4).Barrett P.H., Bell B.M., Cobelli C. SAAM II: simulation. analysis. and modeling software for tracer and pharmacokinetic studies // Metabolism. 1998. Vol. 47, No. 4. P. 484-492.Barrett PH, Bell BM, Cobelli C. SAAM II: simulation. analysis. and modeling software for tracer and pharmacokinetic studies. Metabolism. 1998;47(4): 484-492.Программное обеспечение для анализа данных OriginLab: https://www.originlab.com/demodownload.aspx (Дата обращения: 16.08.2020)Data analysis software OriginLab [Internet]. Available from: https://www.originlab.com/demodownload.aspx [Accessed 16.08.2020]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. No. 162. P. 299-305.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: 299-305.ICRP Publication 107. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. Ann. ICRP. 2008. Vol. 38, No 3. P. 96.ICRP Publication 107. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. Annals of the ICRP. 2008;38(3): 96.Dauer L.T., Williamson M.J., Humm J., et. al. Radiation Safety Considerations for the Use of 223RaCl2 DE in Men with Castration-resistant Prostate Cancer // Health Physics. 2014. No. 106. P. 494-504.Dauer LT, Williamson MJ, Humm J, O’Donoghue J, Ghani R, Awadallah R, et. al. Radiation Safety Considerations for the Use of 223RaCl2 DE in Men with Castration-resistant Prostate Cancer. Health Physics. 2014;106: 494-504.Snyder W.S., Ford M.R., Warner G.G. Estimates of Specific Absorbed Fractions for Photon Sources Uniformly Distributed in Various Organs of a Heterogeneous Phantom. Medical Internal Radiation Dose Committee (NM/MIRD) Pamphlet No. 5, revised. Society of Nuclear Medicine. New York, NY. 1978. 52 p.Snyder WS, Ford MR, Warner GG. Estimates of Specific Absorbed Fractions for Photon Sources Uniformly Distributed in Various Organs of a Heterogeneous Phantom. Medical Internal Radiation Dose Committee (NM/MIRD) Pamphlet No. 5, revised. Society of Nuclear Medicine. New York, NY. 1978. 52 p.Bruland 0., Nilsson S.S., Fisher D.R., Larsen R.H. High-linear energy transfer irradiation targeted to skeletal me tastases by the alphaemitter 223Ra: adjuvant or alternative to conventional modalities? // Clin Cancer Res. 2006. P. 6250-6257.Bruland 0, Nilsson SS, Fisher DR, Larsen RH. High-linear energy transfer irradiation targeted to skeletal metastases by the alphaemitter 223Ra: adjuvant or alternative to conventional modalities? Clinical Cancer Research. 2006; 6250-6257.Sgouros G., Roeske J.C., McDevitt M.R., et al. MIRD Pamphlet No. 22 (abridged): radiobiology and dosimetry of alphaparticle emitters for targeted radionuclide therapy // J Nucl Med. 2010. No. 51. P. 311-328.Sgouros G, Roeske JC, McDevitt MR, Palm S, Allen BJ, Fisher DR, et. al. MIRD Pamphlet No. 22 (abridged): radiobiology and dosimetry of alphaparticle emitters for targeted radionuclide therapy. Journal of Nuclear Medicine. 2010;51: 311-328.Howell R.W., Goddu S.M., Narra V.R., et al. Radiotoxicity of gadolinium-148 and radium-223 in mouse testes: relative biological effectiveness of alpha-particle emitters in vivo // Radiat Res. 1997. No.147. P. 342-348.Howell RW, Goddu SM, Narra VR, Fisher DR, Schenter RE, Rao DV, et. al. Radiotoxicity of gadolinium-148 and ra-dium-223 in mouse testes: relative biological effectiveness of alpha-particle emitters in vivo. Radiation Research. 1997;147: 342-348.Публикация 103 МКРЗ. Рекомендации Международной Комиссии по Радиационной Защите от 2007 г.: пер. с англ. / под общ. ред. М.Ф. Киселева, Н.К. Шандалы. М.: Изд. ООО ПКФ «Алана». 2009. 312 c.International Commission on Radiological Protection. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. «Alana»; 2009. 312 p. (In Russian)Публикация 60 МКРЗ. Рекомендации Международной Комиссии по Радиационной Защите от 1990г.: пер. с англ. / под общ. ред. Т.Д. Кузьминой, И.Б. Кеирим-Маркуса. М.: Изд. Энергоатомиздат. 1994. 208 c.International Commission on Radiological Protection. 1991 recommendation of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Annals of the ICRP. 1991;21(1-3).Poeppel T.D., Handkiewicz-Junak D., Andreeff M., et al. EANM guideline for radionuclide therapy with radium-223 of metastatic castration-resistant prostate cancer // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2017. Vol. 45, No 5. P. 824-845.Poeppel TD, Handkiewicz-Junak D, Andreeff M, Becherer A, Bockisch A, Fricke E, et al. EANM guideline for radionuclide therapy with radium-223 of metastatic castration-resistant prostate cancer. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2017;45(5): 824-845.Chittenden S.J., Hindorf C., Parker C.C., 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. No. 56. P. 1304-1309.Chittenden SJ, Hindorf C, Parker CC, Lewington VJ, Pratt BE , Johnson B, 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: 1304-1309.Hobbs R.F., Song H., Watchman C.J., et al. A bone marrow toxicity model for Ra-223 emitter radiopharmaceutical therapy // Physics in Medicine and Biology. 2012. No. 57. P. 3207-3222.Hobbs RF, Song H, Watchman CJ, Bolch WE, Aksnes AK, Ramdahl T, et al. A bone marrow toxicity model for Ra-223 aemitter radiopharmaceutical therapy. Physics in Medicine and Biology. 2012;57: 3207-3222.Министерство здравоохранения Российской Федерации «Инструкция по медицинскому применению лекарственного препарата Ксофиго/Xofigo». 17 с.Ministry of Health of the Russian Federation “Instructions for the medical use of the drug Xofigo”. 17 p. (In Russian)Uselmann A.J., Thomadsen B.R. On effective dose for radiotherapy based on doses to nontarget organs and tissues // Medical Physics. 2015. Vol. 42, No 2. P. 977-982.Uselmann AJ, Thomadsen BR. On effective dose for radiotherapy based on doses to nontarget organs and tissues. Medical Physics. 2015;42(2): 977-982.Радиационная защита и безопасность источников излучения: Международные основные нормы безопасности GSR Part 3. МАГАТЭ, Вена. 2015. 518 с.Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards GSR Part 3. IAEA, Vienna; 2015. 518 p. (In Russian)International Commission on Radiological Protection. Radiological Protection in Ion Beam Radiotherapy. ICRP Publication 127. Annals of the ICRP. 2014. Vol. 43, No. 4. P. 5-113.International Commission on Radiological Protection. Radiological Protection in Ion Beam Radiotherapy. ICRP Publication 127. Annals of the ICRP. 2014;43(4): 5-113.International Commission on Radiological Protection. Preventing Accidental Exposures from New External Beam Radiation Therapy Technologies. ICRP Publication 112. Annals of the ICRP. 2009. Vol. 39, No. 4. P. 1-2.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.Loreti G., Delis H., Healy B., et. al. IAEA education and training activities in medical physics // Medical physics international Journal. 2015. Vol. 3, No. 2. P. 81-86.Loreti G, Delis H, Healy B, Izewska J, Poli GL, Meghzifene A. IAEA education and training activities in medical physics. Medical Physics International Journal. 2015;3(2): 81-86.

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