Радионуклидная вертебропластика ˗ итоги НИОКР и перспективы клинического применения Научный руководитель д.м.н. профессор Н.К. Вознесенский РАДИОНУКЛИДНАЯ ВЕРТЕБРОПЛАСТИКА

В 2010 г в г. Обнинске удалось объединить ряд ведущих ученых ИАТЭ НИЯУ МИФИ, ФЭИ им Лейпунского, НИФХИ им Карпова, врачей ФГБУЗ КБ 8 ФМБА России для разработки медицинских технологий, не имеющих аналогов в мировой практике. Кадровый потенциал научной группы по радионуклидной и адронной медицине Медицинские науки: д.м.н. профессор Вознесенский Н.К., чл.корр.РАМН Мардынский Ю.С. (МРНЦ) д.м.н. профессор Петров В.А. (КБ 8 ФМБА России). к.м.н. доцент Вознесенская Н.Н. (КБ 8 ФМБА России), Специалисты по ядерной физике и физическим основам ядерной медицины д.ф-м.н. профессора Матусевич Е.С., Кураченко Ю.А., Говердовский А.А. (ГНЦ РФ ФЭИ), Рачков В.И. (ГНЦ РФ ФЭИ) Специалисты по ядерной физике и радио фармацевтике д.ф-х.н. профессор Дуфлот В.Р. с сотр НИФХИ им Карпова, сотрудники кафедры ядерной физики ИАТЭ НИЯУ МИФИ, бакалавры, магистры, аспиранты. ИДЕОЛОГИЯ

В рамках развития радионуклидной и адронной терапии в ИАТЭ НИЯУ МИФИ, ЭНИМЦ «Моделирующие системы», ФГБУЗ КБ 8 ФМБА России был выполнен ряд исследований.

Результаты НИОКР Разработаны и защищены патентами ключевые технологии интервенционной радионуклидной медицины: радионуклидная абляция метастазов в телах позвонков путем проведения радионуклидной вертебропластики, микрохирургическая супер селективная доставка и имплантация радионуклидных частиц в опухоль, внесосудистые микрохирургические вмешательства – интерстициальное введение радиофармпрепаратов в очаг опухолевого роста, интраоперационная селективная доставка закрытого источника радиоактивного излучения внутрь опухоли, в т.ч – к глиальным интракраниальным опухолям с полостями распада (подведение терапевтических доз до 60 Гр-экв), радикальная нейтронная терапия глубокорасположенных новообразований головного мозга и паренхиматозных органов (подведение терапевтических доз 60 – 100 Гр-экв в одном сеансе) на нейтронных пучках, полученных на медицинском малогабаритном реакторе "МАРС« и на ускорительной установке "Фотояд-Н". 4

Получены значимые результаты, отраженные в многочисленных публикациях и защищенные патентами.

Основные публикации результатов исследований в России Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Н.Н. Вознесенская. Новые методы ядерной медицины в лечении опухолей головного мозга и позвоночника. Международная школа-семинар по ядерным технологиям "Черемшанские чтения". Сборник докладов, т.2. – Димитровград С Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Н.Н. Вознесенская. Дозиметрическое планирование и выбор нуклида для радионуклидной вертебропластики при метастатическом поражении тел позвонков Медицинская физика 2012, 1, с Ю.А. Кураченко, Н.К. Вознесенский, А.А.Говердовский, В.И. Рачков. Новый интенсивный источник нейтронов для медицинских приложений. Медицинская физика 2012, 12 с Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Н.Н. Вознесенская. Радионуклидная вертебропластика при метастатическом поражении позвоночникаю Медицинская радиология и радиационная безопасность 2012 г, 3 с 46 – 52 Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Н.Н. Вознесенская Моделирование гипертермии при стабилизирующей вертебропластике. Известия вузов//Ядерная энергетика/ 2013, 1, Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Н.Н. Вознесенская Моделирование температурных полей в костной ткани позвонков при стабилизирующей вертебропластике Радиационая онкология и ядерная медицина С 37 – 45 Ю.А. Кураченко, А.А. Говердовский, Н.К. Вознесенский. Новая парадигма нейтронозахватной терапии. XIII МК «Безопасность АЭС и подготовка кадров». – Обнинск С Вознесенский Н.К., Мардынский Ю.С., Кураченко Ю.А., Матусевич Е.С., Н.Н. Вознесенская Моделирование распределения тепла в костной ткани позвонков при стабилизирующей вертебропластике Медицинская радиология и радиационная безопасность 2013 г, Т с 46 – 52 Ю.А. Кураченко, А.В. Левченко, Вознесенский Н.К. Оптимизация блока вывода пучка реактора МАРС для нейтронозахватной терапии. XIII МК «Безопасность АЭС и подготовка кадров» – Обнинск С

Основные публикации результатов исследований в международной печати Voznesensky N.K., Eu.S. Matusevich, Yu. A. Kurachenko, Yu. S. Mardynsky, New Radionuclide Techniques for Inoperable Brain Tumors. 8-th International Conference "NUCLEAR AND RADIATION PHYSICS ICNRPII". – Almaty, Kazakhstan, P Kurachenko Yu.A., Voznesensky N.K., Goverdovsky A.A. The neutron capture therapys new paradigm. Nuclear and radiation physics: 9th International conference (September 24-27, 2013). – Almaty. Kazakhstan Р Kurachenko Yu.A., Levchenko A.V. Voznesensky N.K. Optimization of the mars beam removal block for neutron capture therapy. Nuclear and radiation physics: 9th International conference (September 24-27, 2013). – Almaty. Kazakhstan Р. 252 Golovin A.A., Kurachenko Yu.A., Voznesensky N.K. Nuclear and radiation physics: 9th International conference (September 24-27, 2013). – Almaty. Kazakhstan Р Voznesensky N.K., Bogdanov N.V., Dorokhvich S.L.,Kurachenko Yu. et all. Experimental modeling and computer simulation for hyperthermia at stabilizing vertebroplasty. Nuclear and radiation physics: 9th International conference (September 24-27, 2013). – Almaty. Kazakhstan Р Kurachenko Yu.A., Voznesensky N.K., Goverdovsky A.A. The neutron capture therapys new paradigm. Nuclear and radiation physics: 9th International conference (September 24-27, 2013). – Almaty. Kazakhstan Р Voznesensky N.K., Zabaryansky Yu.G., Kurachenko Yu.A., Voznesenskaya N.N. The thermal and radiation synergy in stabilized vertebroplasty. Nuclear and radiation physics: 9th International conference (September 24-27, 2013). – Almaty. Kazakhstan Р. 259.

Приоритеты Патент на изобретение «Способ лечения при злокачественных опухолях позвоночника и метастазах злокачественных опухолей в позвоночник» Соисполнителями расчетно-теоретических исследований, НИР и НИОКР являются ЭНИМЦ «Моделирующие системы», Обнинский филиал ФХИ им Карпова 8

9 Направлена на лечение метастатических поражений позвоночника Мультимодальная технология, позволяющая обеспечить не только стабилизацию опорной функции позвоночника, но и предотвратить продолженный рост опухоли. В отличие от применяемого в настоящее время 153 Sm -оксабифора, при выполнении радионуклидной вертебропластики обеспечивается селективная доставка радионуклида с необходимой для достижения радикальной поглощенной дозы активностью в метастатический очаг. РАДИОНУКЛИДНАЯ ВЕРТЕБРОПЛАСТИКА

Выполненные исследования Выполнены расчетно-теоретические и экспериментальные исследования, создано программного обеспечение для дозиметрического планирования нагрузок Разработана идеология лабораторных технологий получения и применения радиофармпрепаратов, обеспечивающих локальное облучение метастатического очага Разработан макет рентгенооперационной выполнено дозиметрическое планирование операции радионуклидной вертебропластики

Оценка имеющихся результатов Результаты исследований опубликованы в специализированных рецензируемых журналах Положительные клинические результаты комбинированной терапии метастазов злокачественных опухолей в позвоночник при применении вертебропластики и дистанционного облучения способствовали значительному улучшению качества и увеличению продолжительности жизни пациентов Выполнены операции стабилизирующей вертебропластики в сочетании с последующим внешним облучением Новая технология 11

Технология метода Распил позвонка демонстрирует коагуляционный некроз тканей 12

13 Расстояние от границы костного цемента, мм Максималь ная температур а °C Время (мин ( ), сек ( )), в течение которого температура выше указанного уровня 50°47.5°45°42.5° Центр ± 2.6 Граница кости 80.1 ± ± ± ± ± ± < ± Характеристика разогрева губчатой кости позвонка Обоснование эффективности радионуклидной вертебропластики

14 Активность радионуклида, необходимая для создания дозы 100 Гр на расстоянии от центра сферы с цементом

Формирование эквивалентной дозы при сочетании радиации и гипертермии [V=5 мл] 15

Формирование эквивалентной дозы при сочетании радиации и гипертермии [V=5 мл] 16

17 Диаграммы эффектов термостабилизации (1), воздействия излучения (2) и их сочетанного применения (3) Биологическая эффективность термо–радиационного синергизма при RnVpRe-188 и RnVpSm-153 RnVpRe-188RnVpSm Увеличение цитотоксического эффекта за счет термо–радио сенсибилизации при RnVp

18 Увеличение поражающего эффекта за счет термо–радиационного синергизма при RnVp

Резюме по предклиническим исследованиям a)Стабилизирующая вертебропластика разрешена к применению b)Костный цемент на основе полиметилметакрилата разрешен к применению c)Изотопы 153 Sm и 188 Re разрешены к применению d)Проведены предклинические исследования костного цемента, меченого 188 Re и 153 Sm на выщелачивание изотопа (НИФХИ им Карпова, г. Обнинск). Дозиметрическое планирование обеспечивает достижение безопасных уровней облучения для хирурга и радиолога, а так же безопасность пациента для окружающих. Последовательное выполнение RnVp и дистанционное облучение показали увеличение эффективности лечения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Выполненный объем НИОКР и предклинических исследований позволяет перейти к исследованиям на ограниченных группах пациентов на основании информированного согласия 19

Клиническая оценка результатов Стабилизирующая вертебропластика без последующего дистанционного облучения была выполнена 26 пациентам на 36 позвонках. После выполнения стабилизирующей вертебропластики без последующего дистанционного облучения боли возобновилась в течение месяцев. Стабилизирующая вертебропластика с последующим дистанционным облучением была выполнена 18 пациентам на 32 позвонках. Ни один не возобновил прием наркотических аналгетиков в течение года, все сохраняли способность к самообслуживанию. Продолженный рост в подвергнутых вертебропластике и дистанционному облучению позвонках отсутствовал. Примечание: Пациентка Д., 72 лет с множественными метастазами рака молочной железы в тела позвонков после выполнения стабилизирующей вертебропластики 12 позвонков на грудном и поясничном уровнях (операция г) с последующим дистанционным облучением сохраняла в течение 19 месяцев способность к самостоятельному передвижению и не нуждалась в наркотических аналгетиках. 20

ПРИМЕНЕНИЕ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ВЕРТЕБРОПЛАСТИКИ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ДИСТАНЦИОННЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ ПОЗВОЛЯЕТ ОБОСНОВАННО ГОВОРИТЬ О ВЫСОКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДНОЙ ВЕРТЕБРОПЛАСТИКИ 21 РЕЗУЛЬТАТЫ

Преимущества радионуклидной вертебропластики Опора на отечественные разработки Высокая наукоёмкость, мульти- и междисциплинарность Адресная доставка радиофармпрепарата Передовые отечественные прецизионные вычислительные технологии транспорта излучений и теплопереноса Применение воксельной графики для исчерпывающего по точности и полноте индивидуализированного пред- и послеоперационного расчета дозы Программное обеспечение планирования облучения и дозиметрии для пациента, радиохирурга и персонала Простота, доступность и реализуемость нейрохирургической техники 22

Спасибо за внимание!