I粒子植入不同體積腫瘤后相同縮小速度對劑量的影響

楊智杰， 張宏濤， 于慧敏， 趙金鑫， 梁巖松， 高 貞， 王 娟

125I粒子植入近距離放療可明顯提高腫瘤組織輻射劑量而對周圍正常組織損傷很小，已成為大部分中晚期惡性腫瘤有效治療方式，目前在治療肺癌、肝癌、卵巢癌、口腔癌等方面發(fā)揮越來越重要作用［1-4］。125I粒子植入輻射劑量決定其療效，而植入術(shù)后靶體積變化可引起周邊輻射劑量相應(yīng)變化。吳娟等［5］模擬分析植入術(shù)后腫瘤靶體積縮小對劑量的影響，但未研究不同大小腫瘤靶區(qū)縮小的劑量學(xué)差異。本研究采用計算機三維治療計劃系統(tǒng)（3D-TPS）模擬相同粒子活度和處方劑量的125I粒子植入不同大小腫瘤，著重探討術(shù)后瘤體以相同速度縮小時劑量學(xué)差異。

1 材料與方法

1.1 實驗器材

6711-99型125I放射性粒子（北京智博高科生物技術(shù)公司）：外殼用鈦合金密封，直徑0.8 mm，長4.5 mm，γ射線能量 27～35 keV，半衰期 59.6 d，對鉛的半價層為0.025 mm，對組織的半價層為20 mm，放射性活度為 1.48×107Bq（0.4 mCi）；Prowess 3D Version3.02型3D-TPS機（美國 SSGI公司）；PowerLook 1000激光掃描儀（中國臺灣世緣資訊科技公司）。

1.2 研究方法

采用3D-TPS勾畫出邊長分別為6 cm、4 cm正方體模擬腫瘤，調(diào)整TPS計算點陣網(wǎng)格密度至128×128，調(diào)出125I粒子，選擇活度為1.48×107Bq植入模板，周邊分布載入，進(jìn)針方向與模板和粒子插植平面垂直。TPS模擬出125I粒子植入腫瘤計劃，90%靶體積吸收劑量（D90）最為接近處方劑量100 Gy時停止布源。

假設(shè)125I粒子植入后腫瘤向心性縮小、粒子均勻向心性集中且無粒子脫落及游走，若術(shù)后腫瘤體積每月以不同速度縮小，按縮小速度分組：兩塊邊長6 cm、4 cm正方體腫瘤每月縮小比例為上月體積的20%分別為A1組、A2組，縮小25%分別為B1組、B2組，縮小30%為C1組、C2組，縮小35%為D1組、D2組、縮小40%為E1組、E2組、縮小45%為F1組、F2組、縮小50%為G1組、G2組。根據(jù)125I粒子衰變規(guī)律，計算兩塊腫瘤植入粒子術(shù)后 1、2、3、4、5、6（1～6）個月時粒子活度，TPS得出邊長分別為6 cm、4 cm正方體腫瘤術(shù)后1～6個月以相同縮小速度時D90、150%處方劑量覆蓋的體積占靶體積百分比（V150）、90%處方劑量覆蓋的體積占靶體積百分比（V90），比較兩塊腫瘤術(shù)后 D90、V150、V90差異，分析不同大小腫瘤以20%～50%速度縮小時對劑量的影響。

1.3 觀察指標(biāo)

觀察術(shù)后1～6個月A1～G1組、A2～G2組腫瘤縮小速度相同時劑量及體積參數(shù)變化，分析不同大小腫瘤以20%～50%速度縮小時劑量學(xué)差異。

2 結(jié)果

術(shù)后1～6個月A1～G1組、A2～G2組腫瘤不同縮小速度時劑量及體積參數(shù)變化見圖1～3。不同大小腫瘤以相同速度縮小時D90均有差異，縮小速度大于25%時V150有明顯差異，縮小速度大于20%時V90有明顯差異。

3 討論

125I粒子植入屬永久性種植，具有定位準(zhǔn)確、適形性好、殺傷持久、不良反應(yīng)小、安全可靠、低放射污染等特點，已在實體腫瘤如前列腺癌、胰腺癌、轉(zhuǎn)移癌等治療中取得良好效果［6-8］。由于受腫瘤大小、粒子位置、粒子活度變化影響，125I粒子植入術(shù)后劑量處于動態(tài)變化過程。Tanaka等［9］研究前列腺癌125I粒子植入時水腫對劑量的影響，發(fā)現(xiàn)前列腺癌水腫會使腫瘤體積增大，水腫消失后體積減小，其周邊劑量增加，提示腫瘤靶體積變化影響周邊劑量。目前臨床上采用125I粒子植入治療同一部位腫瘤時無論腫瘤大小，通常給予相同處方劑量和活度，但對腫瘤大小不同患者術(shù)后靶體積縮小后如何影響高劑量區(qū)，從而可能形成并發(fā)癥，鮮有劑量學(xué)相關(guān)研究解釋此類問題。

圖1 A1～G1組、A2～G2組腫瘤不同縮小速度時D90變化

圖2 A1～G1組、A2～G2組腫瘤不同縮小速度時V150變化

大腫瘤高劑量區(qū)可能大于小腫瘤高劑量區(qū)，從而更易形成并發(fā)癥。本研究顯示處方劑量和粒子活度相同的不同體積腫瘤以相同速度縮小時，D90均會隨腫瘤靶體積變化而變化，但大腫瘤D90大于小腫瘤D90，尤其是腫瘤縮小速度大于25%時更甚，且腫瘤靶體積越大，高劑量區(qū)越大，較大腫瘤高劑量區(qū)更明顯大于較小腫瘤高劑量區(qū)。Stock等［10］研究發(fā)現(xiàn)前列腺體積是影響D90最重要的因素之一，較大體積前列腺有更大D90。劑量是影響療效最直接、最重要的因素。每增加1 Gy照射劑量可減少3%死亡和局部復(fù)發(fā)率，但高劑量必然導(dǎo)致鄰近組織器官損傷，增加并發(fā)癥發(fā)生［11］。 Taussky 等［12］研究顯示術(shù)后1個月前列腺體積減小，每1 cm3直腸受照劑量平均增加39.2 Gy。若腫瘤鄰近重要組織器官，可能引起并發(fā)癥。王娟等［13］為研究125I粒子植入治療肝、十二指腸韌帶淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移癌時危及器官鄰近門靜脈的放射性損傷，對家兔正常門靜脈行125I粒子植入，結(jié)果顯示隨時間延長和劑量增加，門靜脈放射性損傷程度加重。王娟等［14］研究腹部腫瘤放射性粒子植入并發(fā)癥處理及預(yù)防，發(fā)現(xiàn)放射性粒子對正常肝臟組織的放射性損傷常見于腫瘤范圍較大、粒子周邊劑量過高時。本研究結(jié)果提示大腫瘤組織間植入可能更易形成高劑量區(qū)，因此周圍正常器官或危及器官更易發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥。目前對何時評估放射性粒子植入治療質(zhì)量仍有爭議。本研究顯示大腫瘤劑量變化較大，縮小速度大于20%時第1個月V150均大60%。 前列腺癌125I粒子植入時要求 V150＜60%［15］，因此大腫瘤術(shù)后劑量驗證時間小于1個月。本研究提示較大腫瘤易形成高劑量區(qū)，若預(yù)計125I粒子植入后縮小速度大于25%或距離危及器官較近，植入前應(yīng)充分評估腫瘤縮小后劑量并適當(dāng)降低處方劑量，術(shù)后則應(yīng)嚴(yán)格定期復(fù)查，計算腫瘤靶區(qū)劑量。

圖3 A1～G1組、A2～G2組腫瘤不同縮小速度時V90變化

本研究所有數(shù)據(jù)均基于假設(shè)條件成立前提下由TPS模擬得出，大腫瘤高劑量區(qū)大于小腫瘤高劑量區(qū)，可能更易形成并發(fā)癥，但尚需多中心臨床試驗進(jìn)一步驗證。