Радіобіологічні ефекти при високодозовій брахітерапії раку простати
Анотація
Передумови: Брахітерапія HDR є наріжним каменем у лікуванні раку передміхурової залози, дозволяючи отримувати високі дози опромінення пухлини, не впливаючи при цьому на навколишні нормальні тканини. Радіобіологічне моделювання дозволяє кількісно оцінити контроль пухлини та ймовірність ускладнень у нормальних тканинах для оптимізації графіків фракціонування. Мета: Метою цього дослідження є порівняльна оцінка радіобіологічного результату двох режимів брахітерапії HDR, фракції 13,5 Гр × 2 проти фракції 15 Гр × 1, щодо ймовірності контролю пухлини, ймовірності ускладнень у нормальних тканинах та показників доза-ефект у пацієнтів з раком передміхурової залози середнього та високого ризику. Матеріали та методи: Було проведено ретроспективний аналіз 20 пацієнтів, які отримували брахітерапію Co-60 HDR. Планування лікування базувалося на візуалізації, при цьому визначення мішеней та органів ризику проводилося згідно зі стандартними рекомендаціями. BED, EQD2 та Deff були розраховані за допомогою лінійно-квадратичної моделі. Моделювання TCP та NTCP використовувало методи Пуассона та Лаймана–Кутчера–Бурмана відповідно. Було проаналізовано кореляцію між радіобіологічними параметрами та TCP/NTCP. Результати: Режим одноразового фракційного опромінення 15 Гр призвів до значно вищих BED, EQD2, Deff та змодельованого TCP порівняно з фракціями 13,5 Гр×2 (p ≤ 0,031). Однак, NTCP для уретри при 10% об'ємі був вищим у групі 15 Гр (8,42% ± 1,58 проти 6,86% ± 1,24; p = 0,006). Сильні позитивні кореляції спостерігалися між BED, EQD2, Deff та TCP (ρ = 0,984–1,000; p < 0,001). NTCP за 30% об'єму уретри негативно корелював із BED, EQD2 та Deff (ρ ≈ -0,52; p = 0,003). Висновки: Вищі радіобіологічні дози (BED, EQD2, Deff) при брахітерапії простати HDR тісно пов’язані з покращеним контролем пухлини, причому Deff демонструє ідеальну кореляцію з TCP. Одноразова фракція 15 Гр дає більшу радіобіологічну ефективність, ніж 13,5 Гр × 2. Уретральна токсичність не показує чіткої кореляції при 10% об'ємі, але сильну негативну кореляцію при 30%, що вказує на те, що вищі дози можуть знизити токсичність на цьому рівні. Таким чином, радіобіологічне моделювання є цінним для оптимізації планування HDR, покращення прогнозування контролю пухлини та балансування уретральної токсичності.
Завантаження
Посилання
S.R. Nurkic, A.I. Ocampo, M.J.P. Gadea, J. Greenwalt, M.J. Vicente, A.L. Velasquez, L.C.L. Peralta, et al., “Implementation of High Dose-rate Brachytherapy for Cervix Cancer in a Low-income Country,” Ann. Glob Health. 84(4), 679-682 (2018). https://doi.org/10.29024/aogh.2377
C.D. Lee, “Recent developments and best practice in brachytherapy treatment planning,” Br. J. Radiol. 87(1041), 20140146 (2014). https://doi.org/10.1259/bjr.20140146
H. Samlalil, N. Assaid, Y. Khobbaizi, O. Hanicha, M. Abou El Houda, S. Nabil, et al. “High-dose-rate brachytherapy boost for prostate cancer: A retrospective observational study in low- and middle-income countries,” Adv. Radiat. Oncol. 101861 (2025). https://doi.org/10.1016/j.adro.2025.101861
L.C. Mendez, and G.C. Morton, “High dose-rate brachytherapy in the treatment of prostate cancer,” Transl. Androl. Urol. 7(3), 357-370 (2018). https://doi.org/10.21037/tau.2017.12.08
J.M. Hannoun-Levi, M.E. Chand-Fouche, T. Pace-Loscos, M. Gautier, J. Gal, R. Schiappa, and N. Pujol, “Single fraction of HDR brachytherapy for prostate cancer: Results of the SiFEPI phase II prospective trial,” Clin. Transl. Radiat. Oncol. 18(37), 64-70 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ctro.2022.08.007
W. Luo, and W.St. Clair, “Replacing 2 Gy Per Fraction Equivalent Dose with Fractionation-Specific Biological Equivalent Dose for Normal Tissues,” International Journal of Molecular Sciences, 25(23), 12891 (2024). https://doi.org/10.3390/ijms252312891
S.R. Villalba, D.G. Barrera, L. Suso-Martí, E. Sanchis-Sánchez, J. Pérez-Calatayud, J.D.L. Martín, F.B. Molina, et al., “High-dose-rate (2 fractions of 13.5 Gy) and low-dose-rate brachytherapy as monotherapy in prostate cancer. Long term outcomes and predictive value of nadir prostate-specific antigen,” Brachytherapy, 24(2), 310-317 (2025). https://doi.org/10.1016/j.brachy.2024.10.014
A.J. Stewart, C. Chargari, A. Chyrek, F. Eckert, J.L. Guinot, T.P. Hellebust, et al., “Radiobiology and modelling in brachytherapy: A review inspired by the ESTRO Brachytherapy pre-meeting course,” Clin. Transl. Radiat. Oncol. 50, 100885 (2025). https://doi.org/10.1016/j.ctro.2024.100885
D. Zheng, K. Preuss, M.T. Milano, X. He, L. Gou, Y. Shi, B. Marples, et al., “Mathematical modeling in radiotherapy for cancer: a comprehensive narrative review,” Radiat. Oncol. 20, 49 (2025). https://doi.org/10.1186/s13014-025-02626-7
J. O’Donoghue, P. Zanzonico, J. Humm, and A. Kesner, “Dosimetry in radiopharmaceutical therapy,” J. Nucl. Med. 63(10), 1467–1474 (2022). https://doi.org/10.2967/jnumed.121.262305
Wang J.Z., Li X.A., Yu C.X., DiBiase S.J. The low alpha/beta ratio for prostate cancer: what does the clinical outcome of HDR brachytherapy tell us? Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2003 Nov 15;57(4):1101-8.
Yang Y., Xing L. Optimization of radiotherapy dose-time fractionation with consideration of tumor specific biology. Med Phys. 2005 Dec;32(12):3666-77.
Yorke E. Modeling clinical outcomes in radiotherapy: NTCP, TCP and the "TECs". Med Phys. 2023 Jun;50 Suppl 1:122-124.
L.B. Marks, E.D. Yorke, A. Jackson, R.K.T. Haken, L.S. Constine, A. Eisbruch, S.M. Bentzen, et al., “Use of normal tissue complication probability models in the clinic,” Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 76(3 Suppl), S10-9 (2010). https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2009.07.1754
P. Pathak, J.J. Thomas, A. Baghwala, C. Li, B.S. Teh, E.B. Butler, and A.M. Farach, “Personalized Brachytherapy: Applications and Future Directions,” Cancers, 16(19), 3424 (2024). https://doi.org/10.3390/cancers16193424
A. Mesbahi, N. Rasouli, M. Mohammadzadeh, B.N. Motlagh, and H.O. Tekin, “Comparison of Radiobiological Models for Radiation Therapy Plans of Prostate Cancer: Three-dimensional Conformal versus Intensity Modulated Radiation Therapy,” J. Biomed Phys. Eng. 9(3), 267-278 (2019). https://doi.org/10.31661/jbpe.v9i3jun.655
D. Karia, Radiobiological optimization of lung and prostate radiotherapy treatments—a macroscopic approach [dissertation]. Liverpool (UK): University of Liverpool; 2018.
S.W. Dutta, C.E. Alonso, B. Libby, and T.N. Showalter, “Prostate cancer high dose-rate brachytherapy: review of evidence and current perspectives,” Expert Rev Med Devices, 15(1), 71–79 (2018). https://doi.org/10.1080/17434440.2018.1419058
Y. Yoshioka, O. Suzuki, Y. Otani, K. Yoshida, T. Nose, and K. Ogawa, “High-dose-rate brachytherapy as monotherapy for prostate cancer: technique, rationale and perspective,” J. Contemp. Brachytherapy, 6(1), 91–98 (2014). https://doi.org/10.5114/jcb.2014.42026
G.C. Morton, and P.J. Hoskin, “Brachytherapy: current status and future strategies—can high dose rate replace low dose rate and external beam radiotherapy?” Clin. Oncol. (R. Coll. Radiol.), 25(8), 474–482 (2013). https://doi.org/10.1016/j.clon.2013.04.009
S.A. Patel, M. Kollmeier, J. Crook, D. Krauss, G. Morton, A.J. Chang, et al., “High-dose-rate (HDR) brachytherapy boost in combination with external beam radiotherapy for localized prostate cancer: an evidence-based consensus statement,” Brachytherapy, (2025). https://doi.org/10.1016/j.brachy.2025.06.005
I. Strouthos, E. Karagiannis, N. Zamboglou, and K. Ferentinos, “High-dose-rate brachytherapy for prostate cancer: rationale, current applications, and clinical outcome,” Cancer Rep (Hoboken), 5(1), e1450 (2022).
H. Hauswald, M.R. Kamrava, J.M. Fallon, P.C. Wang, S.J. Park, T. Van, et al., “High-dose-rate monotherapy for localized prostate cancer: 10-year results,” Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 94(4), 667–674 (2016). https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2015.07.2290
B. De Bari, A. Daidone, F. Alongi, “Is high dose rate brachytherapy reliable and effective treatment for prostate cancer patients? A review of the literature,” Crit. Rev. Oncol. Hematol. 94(3), 360–370 (2015). https://doi.org/10.1016/j.critrevonc.2015.02.003
C.H. Chapman, S.E. Braunstein, J. Pouliot, S.M. Noworolski, V. Weinberg, A. Cunha, et al., “Phase I study of dose escalation to dominant intraprostatic lesions using high-dose-rate brachytherapy,” J. Contemp. Brachytherapy, 10(3), 193–201 (2018). https://doi.org/10.5114/jcb.2018.76881
J. Barnes, W. Kennedy, B. Fischer-Valuck, B. Baumann, J. Michalski, and H. Gay, “Treatment patterns of high-dose-rate and low-dose-rate brachytherapy as monotherapy for prostate cancer,” J. Contemp. Brachytherapy, 11(4), 320–328 (2019). https://doi.org/10.5114/jcb.2019.86974
J. Skowronek, “Low-dose-rate or high-dose-rate brachytherapy in treatment of prostate cancer–between options,” J. Contemp. Brachytherapy, 5(1), 33–41 (2013). https://doi.org/10.5114/jcb.2013.34342
H. Hauswald, C. Kirisits, R. Pötter, et al. “Long-term outcomes of HDR monotherapy for localized prostate cancer,” Radiother. Oncol. 115(2), 236–242 (2015).
Y. Yamada, L. Rogers, D.J. Demanes, G. Morton, B.R. Prestidge, J. Pouliot, et al., “HDR brachytherapy dose response and tumor control in prostate cancer,” Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 81(4), e487–e493 (2011).
Авторське право (c) 2026 Алаа А. Абу Хадра, Інтесар А. Ель-Месаді, Ехаб М. Атталла, Мохамед А. Шехата
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
