Medical academic journalMedical academic journalМедицинский академический журнал1608-41012687-1378Eco-Vector1007410.17816/MAJ10291-101ArticlesСтатьиResearch ArticlePlanning of radiation therapy with use various types of MLQ-modelsПланирование лучевой терапии с использованием различных типов MLQ-моделейMolchanovaE VМолчановаЕкатерина Владимировна

канд. тех. наук. , научный сотрудник

molchanova@karelia.ruNilvaS EНильваС ЕИнститут экономики Карельского научного центра РАНРеспубликанский онкологический диспансер15062010102VOL 10, NO2 (2010)ТОМ 10, №2 (2010)9110103092018Copyright ©; 2010, Molchanova E.V., Nilva S.E.Copyright ©; 2010, Молчанова Е.В., Нильва С.Е.2010Molchanova E.V., Nilva S.E.Молчанова Е.В., Нильва С.Е.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/MAJ/article/view/10074

Purpose. The work is devoted to creating and application of various types of a modified linear-quadratic mathematical models (MLQ-models) for determination of tissues complication probability (TCP) in tissues depending on conditions of therapy and volume of the irradiated organ or tissue. Material and methods. We have used the LQ-model, model of Klepper, logistical function of distribution (two variants), distribution of Koshi and the extreme value for calculation TCP. We have been determined parameters of models for a different tissues on the basis of the systematized clinical supervision forTCP=5- and 50% and relative volumes of the irradiated tissues: 1/3, 2/3,1. Results and conclusions. Five types of MLQ-models are developed, which unite (synthesis) the most perspective models of radiation therapy: LQ model and the modified of Weibull distribution (model of Klepper); LQ-model and logistical function of distribution (two variants); LQ-model and distribution of Koshi; LQ-model and distribution of extreme value. Parameters of MLQ- models are defined by means of special program system. Their analysis has shown that the MLQ-model allows to describe the systematised clinical data well. The offered models can be used in radiological clinic for planning of an irradiation of tissues.

Цель исследования. Разработка и применение различных типов модифицированных линейно-квадратичных моделей (MLQ-моделей) для расчета вероятности лучевых осложнений (ВЛО) в тканях в зависимости от условий терапии и объема облученного органа или ткани. Материал и методы. При построении математических моделей применены LQ-модель, модель Клеппера, логистическая функция распределения (два варианта), распределение Коши и экстремального значения, позволяющие рассчитывать ВЛО. Для определения параметров моделей были использованы систематизированные клинические данные для ВЛО=5% и 50% для относительных объемов облученных тканей: 1 /3,2/3,1. Результаты и выводы. Разработаны пять типов MLQ-моделей, которые объединяют (синтезируют) наиболее перспективные модели лучевой терапии: LQ-модель и модифицированное распределение Вейбулла (модель Клеппера); LQ-модель и логистическая функция распределения (два варианта); LQ-модель и распределение Коши; LQ-модель и распределение экстремального значения. С помощью специальной программной системы определены параметры MLQ-моделей. Их анализ показал, что MLQ-модель позволяет удовлетворительно описывать систематизированные клинические данные. Предложенные модели могут быть использованы в радиологической клинике для планирования облучения тканей.

radiologyradiobiologytissues complication probabilitymathematical modelingMLQ-modelрадиологиярадиобиологиявероятность возникновения лучевого осложненияматематическое моделированиеMLQ-модельКлеппер Л.Я. Формирование дозовых полей радиоактивными источниками излучения. М.: Энергоатомиздат, 1993.Клеппер Л.Я., Климанов В.А. Определение параметров математических моделей для расчета вероятностей возникновения лучевых осложнений в нормальных органах и тканях организма // Мед. физика. 2002. Т. 13. № 1. С. 23-39.Клеппер Л.Я., Молчанова Е.В. Математическое моделирование вероятности возникновения лучевых осложнений при терапевтическом облучении печени // Мед. радиол, и радиац. безоп. 2007. № 2. Т. 52. С. 37-42.Клеппер Л.Я., Молчанова Е.В. Информационная система для расчета вероятности лучевых осложнений в тканях как функций от их объемов при произвольных схемах фракционирования дозы // Мед. акад. жури. 2005. Т. 5. Приложение 7. № 3 Симпозиум «Медицинские информационные системы». Петрозаводск - Санкт-Петербург. С. 138-140.Клеппер Л.Я., Молчанова Е.В. Новые методы планирования лучевой терапии злокачественных опухолей на основе MLQ-модели // Материалы четвертой Международной дистанционной научно-практической конференции «Новые технологии в медицине». Bulletin of the International Scientific Surgical Association. 2007. Vol. 2. № 1. C. 49-50.Клеппер Л.Я., Молчанова E.B., Сотников B.M. Математическое моделирование вероятности возникновения лучевых осложнений в легких при их однородном и неоднородном облучении // Мед. физика. 2007. № 3 (35). С. 25-37.Клеппер Л.Я., Сотников В.М., Молчанова Е.В. Расчет вероятности возникновения лучевых осложнений в тканях с помощью модифицированной линейно-квадратичной модели // Мед. физика. 2005. Т. 26. № 2. С. 40-47.Клеппер Л.Я., Сотников В.М., Молчанова Е.В. Модифицированная линейно-квадратичная модель для расчета эквивалентных схем фракционирования дозы с учетом объема облученной ткани // Мед. радиол и радиац. безоп. 2005. Т. 50. № 6. С. 55-60.Молчанова Е.В., Нильва С.Е. Математические методы и модели в лучевой терапии опухолей. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. 168 с.Ярмоненко С.П., Коноплянников А.Г., Вайнсон А.А. Клиническая радиология. М.: Медицина, 1992. 317 с.Burman С., Kutcher G.J., Emami В., Goiten М. Fitting of normal tissue tolerance data to an analytic function // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1991. Vol. 21. № 1. P. 123-125.Chadwick K.H., Leenhouts H.P. A molecular theory of cell survival // Phis. Med. Biol. 1973. Vol. 18. № 1. P. 78-87.Emami B., Lyman J., Brown A. et al. Tolerance of normal tissue to therapeutic radiation // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1991. Vol. 21. № 1. P. 109- 122.Kellerer A.M., Rossi H.H. RBE and primary mechanism of radiation action // Radiat. Res. 1971. Vol. 47. № 1. P. 14-34.