Опыт применения методов радиомики и дозиомики для нахождения предикторов лучевых повреждений лёгких

Обоснование. В последние годы в литературе все чаще встречается упоминание термина «дозиомика», обозначающего новое направление в радиомике. Дозиомика – это метод текстурного анализа, объектом исследования которого являются планы распределения дозы облучения при лучевой терапии. Большая часть опубликованных исследований в области дозиомики посвящена её применению в прогнозировании именно лучевого повреждения легких. Цель. Выявить предикторы лучевых повреждений легких с использованием текстурного анализа КТ изображений. Материалы и методы. В исследовании использовались данные 36 пациенток с раком молочной железы, прошедших послеоперационный курс конформной лучевой терапии. Ретроспективно пациентки были разделены на две группы: 13 пациенток с минимальными постлучевыми изменениями легких и 23 пациентки с постлучевым пневмофиброзом. Результаты КТ-исследования 36 пациенток на этапе планирования лучевой терапии и карты распределения доз облучения были загружены в программное обеспечение 3D Slicer с функцией выгрузки показателей радиомики и дозиомики из областей интереса. Показатели радиомики и дозиомики рассчитывались в области мягких тканей грудной клетки и областях легкого на стороне облучения, дозовая нагрузка на которые превышала 10Гр и 3Гр. Результаты. В области легкого на стороне поражения с дозовой нагрузкой более 3Гр статистически значимые различия получены по 3 показателям радиомики и 1 показателю дозиомики. В области легкого на стороне поражения с дозовой нагрузкой более 10Гр статистически значимые различия получены по 12 показателям радиомики и 1 показателю дозиомики. В области мягких тканей грудной клетки на стороне облучения статистически значимые различия получены по 18 показателям радиомики и 4 показателям дозиомики. Заключение. В результате выполненного исследования был получен ряд показателей радиомики и дозиомики, статистически различающихся у пациенток с минимальными постлучевыми изменениями и постлучевым пневмофиброзом легких после проведения лучевой терапии по поводу рака молочной железы. Применение выявленных нами биомаркеров на основе текстурного анализа может позволить прогнозировать развитие постлучевых повреждений легких и выявлять пациентов с более высоким риском их развития.

Background. Recently, the term 'dosiomics' has gained popularity in the literature as a new direction in radiomics. Dosiomics is a texture analysis method that focuses on radiation dose distribution plans in radiation therapy. Most of the published research in the field of dosiomics is focused on predicting radiation-induced lung injury. Aim. To identify predictors of radiation-induced lung injury using texture analysis of CT images. Materials and methods. The study used data from 36 patients with breast cancer who underwent postoperative conformal radiotherapy. The patients were retrospectively divided into two groups: 13 patients with minimal postradiation lung changes and 23 patients with radiation-induced pulmonary fibrosis. CT scans of 36 patients during radiotherapy planning, along with radiation dose distribution maps, were uploaded to 3D Slicer software. Radiomic and dosimic features were extracted from the regions of interest in the chest soft tissue and lung regions on the irradiated side, where doses exceeded 10Gy and 3Gy. Results. In the lung region with a dose of more than 3 Gy, statistically significant differences were found for 3 radiomic features and 1 dosiomic features. Statistically significant differences were found in 12 radiomic and 1 dosiomic features in the area of the lung with a dose of more than 10Gy. In the area of soft tissues of the thorax statistically significant differences were found for 18 radiomic and 4 dosiomic features. Conclusion. The study suggests a correlation between radiation dose and radiomic and dosiomic features in the lung and soft tissues of the thorax. Several radiomic and dosiomics features where found that were statistically different in breast cancer patients with minimal post-radiation changes and those with radiation-induced pulmonary fibrosis. The identified biomarkers, based on texture analysis, may be used in the prediction of radiation-induced lung injury and identification of patients at higher risk of developing it.