125I粒子植入術(shù)后脊髓靶區(qū)勾畫方法的研究

王靜 張萍 張坤 王義濤 董俊峰 楊健

1滄州市人民醫(yī)院精準(zhǔn)放療中心（河北滄州061000）；2黃驊市開發(fā)區(qū)博愛醫(yī)院（河北滄州062600）

脊髓是放射治療中重要的危及器官，是影響放射治療劑量的關(guān)鍵［1-4］。在放射治療過程中，準(zhǔn)確勾畫正常脊髓組織是評(píng)價(jià)放療計(jì)劃，評(píng)估脊髓受量，是預(yù)測(cè)放射性脊髓損傷的前提［5］。而制定正常脊髓組織靶區(qū)勾畫的范圍和評(píng)價(jià)放射性脊髓損傷的劑量、體積參數(shù)是放射治療工作的重點(diǎn)。在外放射治療中，美國(guó)腫瘤放射治療協(xié)作組（radiation therapy oncology group，RTOG）推薦勾畫全部正常脊髓組織為危及器官靶區(qū)，使用最大點(diǎn)劑量和平均劑量作為正常脊髓組織限量標(biāo)準(zhǔn)。放射性125I粒子是放射治療的一種屬于近距離放療的范疇，但是關(guān)于放射性125I粒子植入術(shù)后脊髓靶區(qū)勾畫的范圍以及評(píng)價(jià)放射性脊髓損傷的劑量學(xué)參數(shù)尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外專家制定的放射性125I粒子植入的共識(shí)也均未描述放射性125I粒子植入術(shù)后脊髓靶區(qū)勾畫的方法、范圍［6-9］。為此本實(shí)驗(yàn)采用近距離治療常用的劑量學(xué)參數(shù)最大點(diǎn)劑量、平均劑量、D2cc分析放射性125I粒子植入術(shù)后不同正常脊髓組織靶區(qū)勾畫的方法，觀察其劑量學(xué)參數(shù)的變化情況，研究放射性125I粒子植入術(shù)后正常脊髓組織靶區(qū)勾畫的方法，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備及放射性粒子計(jì)算機(jī)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS），北京天航科霖發(fā)展有限公司。放射性125I粒子（6711-99型）直徑為0.8 mm，長(zhǎng)度4.5 mm，內(nèi)有3.0 mm × 0.5 mm的銀柱吸附125I，其外是壁厚0.05 mm的鈦殼。射線能量27 ～35 keY，組織半價(jià)層是2 cm，半衰期為59.4 d，放射性活度為2.96 ×107 Bq，由原子高科股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選取5名健康體檢者胸及腹部CT圖像，層厚0.5 cm。假設(shè)在第12胸椎處存在一個(gè)直徑為4 cm、高3 cm距離脊髓1.0 cm，且高與脊髓平行的圓柱形腫瘤（A組，圖1）。將CT圖像載人計(jì)算機(jī)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)（The 3D treatment planning system，TPS），在第12胸椎處逐層勾畫模擬腫瘤靶區(qū)（GTV），植入粒子活度為2.96 × 107 Bq（0.8 mCi），植入針距為1 cm，粒子距離腫瘤邊緣0.5 cm，按照中間稀疏、周邊密集的布源方式載人粒子，按照處方劑量為135 Gy，行術(shù)前計(jì)劃。然后分別勾畫GTV上下-1.0、-0.5、0.0、0.5、1.0、1.5、2、2.5、3.0 cm為正常脊髓組織靶區(qū)，然后計(jì)算正常脊髓組織所受到的平均劑量（Mean）、最大點(diǎn)劑量（Max）及D2cc（2 cm3脊髓組織所接受的劑量）；另外使用同樣的方法再分別模擬直徑為5 cm、高4 cm（B組）和直徑為6 cm、高5 cm（C組）距離脊髓1.0 cm，且高與脊髓平行的圓柱形腫瘤，行使術(shù)前計(jì)劃。另選取5名健康體檢者胸及腹部CT圖像，層厚0.5 cm。假設(shè)在第12胸椎處分別存在長(zhǎng)4 cm、寬4 cm、高4 cm（D組，圖2）和長(zhǎng)5 cm、寬5 cm、高5 cm（E組），以及長(zhǎng)6 cm、寬6 cm、高6 cm（F組）距離脊髓1.0 cm，且高于脊髓平行的三棱錐形腫瘤，按照步驟1中的方法，行使術(shù)前計(jì)劃，然后計(jì)算正常脊髓組織所受到的平均劑量（Mean）、最大點(diǎn)劑量（Max）及D2cc（2 cm3脊髓組織所接受的劑量）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單因素方差分析和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。以P ＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同分組術(shù)后的驗(yàn)證劑量A、B、C三組術(shù)后驗(yàn)證劑量（90%的靶體積所接受的劑量D90）分別為（135.25±0.38）、（135.25±0.53）、（135.32±0.46）Gy，使用125I粒子數(shù)目分別為32、57、80顆，D、E、F三組術(shù)后驗(yàn)證劑量（90%的靶體積所接受的劑量D90）分別為（135.33 ± 0.52）、（135.44 ± 0.35）、（135.48 ±0.26）Gy，使用125I粒子數(shù)目分別為18、27、38顆，腫瘤越大，使用粒子數(shù)目越多脊髓受量D2cc、最大點(diǎn)劑量、平均劑量越高（表1、2）。

2.2 脊髓收到的平均劑量和D2cc的變化A、B、C、D、E、F組正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度與其受到的最大點(diǎn)劑量無(wú)關(guān)，隨著正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度的增加脊髓受到的平均劑量逐漸減少，A、B、C、D、E、F組均在正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度與腫瘤靶區(qū)（GTV）同一層面時(shí)，D2cc達(dá)到最大值，小于GTV同一層面時(shí)，D2cc隨著正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度縮短而減小，大于等于GTV同一層面時(shí)，D2cc不再隨正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度的增加而變化，且與腫瘤形狀、腫瘤大小不相關(guān)，且脊髓勾畫長(zhǎng)度小于腫瘤靶區(qū)層面1.0 cm于其勾畫長(zhǎng)度大于等于腫瘤靶區(qū)層面相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05，圖3）。

圖1 腫瘤為直徑4 cm、高3 cm 圓柱形時(shí)（A 組），不同脊髓靶區(qū)勾畫方法示例Fig.1 Examples of different spinal target delineation methods when the tumor is 4 cm in diameter and 3 cm in height（group A）

圖2 腫瘤長(zhǎng)4 cm、寬4 cm、高4 cm圓柱形三棱錐時(shí)（D組），不同脊髓靶區(qū)勾畫方法示例Fig.2 Examples of different spinal cord target delineation methods when the tumor is 4 cm long，4 cm wide and 4 cm high（Group D）

表1 腫瘤為圓柱形時(shí)，放射性125I 粒子植入術(shù)后不同脊髓靶區(qū)勾畫方法時(shí)所受照射劑量Tab.1 When the tumor is cylindrical，the irradiation dose of radioactive125I seeds was determined by the different methods of bonemarrow target delineation after implantation ±s

表1 腫瘤為圓柱形時(shí)，放射性125I 粒子植入術(shù)后不同脊髓靶區(qū)勾畫方法時(shí)所受照射劑量Tab.1 When the tumor is cylindrical，the irradiation dose of radioactive125I seeds was determined by the different methods of bonemarrow target delineation after implantation ±s

注：“ ”表示脊髓靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度小腫瘤靶區(qū)1.0 cm 時(shí)，D2cc與脊髓勾畫長(zhǎng)度其他組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P ＜0.05

-1 cm-0.5 cm 0 cm 0.5 cm 1 cm 1.5 cm 2 cm 2.5 cm 3 cm A 組（Gy）Max 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 41.18±0.93 Mean 17.07±0.67 16.51±0.65 15.82±0.70 14.93±0.70 13.99±0.61 12.99±0.62 12.07±0.53 11.21±0.46 10.45±0.34 D2cc 19.35±0.79 23.60±0.78 25.86±0.58 25.89±0.63 25.91±0.63 25.88±0.62 25.91±0.63 25.91±0.62 25.90±0.62 B 組（Gy）Max 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 45.62±1.14 Mean 20.46±1.38 19.60±1.26 18.52±1.08 17.59±1.02 16.53±1.01 15.52±1.06 14.64±1.00 13.60±0.94 12.45±0.96 D2cc 26.50±1.00 28.52±0.64 29.85±1.09 30.06±1.05 30.07±1.05 30.05±1.05 30.07±1.05 30.06±1.06 30.06±1.05 C 組（Gy）Max 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 49.15±1.00 Mean 22.11±0.78 20.41±0.44 19.26±1.00 18.21±0.16 17.18±0.27 16.26±0.43 15.28±0.46 14.20±0.52 13.06±0.72 D2cc 32.31±0.53 34.02±0.69 35.03±1.18 35.05±1.18 35.03±1.18 35.01±1.15 35.02±1.17 35.03±1.18 35.03±1.18

3 討論

放射性脊髓損傷具有劑量依賴性［10-11］，在二維放射治療時(shí)代，通常使用勾畫脊髓的長(zhǎng)度及受照射劑量來(lái)評(píng)價(jià)放射性脊髓損傷：10 cm長(zhǎng)的正常脊髓組織接受45 Gy的照射劑量，5年發(fā)生放射性脊髓損傷的概率為5%（TD5/5），接受55 Gy的照射劑量，5年發(fā)生放射性脊髓損傷的概率為50%（TD50/5）［12］。隨著放射治療技術(shù)的進(jìn)步三維立體放療的出現(xiàn)，劑量體積成為了放射治療劑量評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，RTOG推薦勾畫全部正常脊髓組織為危及器官靶區(qū)，使用最大點(diǎn)劑量和平均劑量作為正常脊髓組織限量標(biāo)準(zhǔn)，即脊髓最大點(diǎn)劑量小于50 Gy，平均劑量小于45 Gy，而不同的放射治療技術(shù)，其脊髓耐受劑量又不盡相同［5-6］，形成了各自單獨(dú)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如立體定向放射治療，在2017年英國(guó)放射治療腫瘤專家共識(shí)，推薦單次大劑量照射時(shí)，D0.1cc應(yīng)該小于14 Gy，分3次照射時(shí)D0.1cc ＜21.9 Gy，而分5次照射時(shí)應(yīng)D0.1cc ＜30 Gy［13］。但是以上均為外照射治療技術(shù)，其正常脊髓組織靶區(qū)勾畫的方法是已基本形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（RTOG），而放射性125I粒子植入治療屬于近距離放療的范疇，與外照射有著很大的差異。關(guān)于放射性125I粒子植入術(shù)后正常脊髓組織靶區(qū)勾畫的方法尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。查閱CNKI、萬(wàn)方醫(yī)學(xué)、百度學(xué)術(shù)、谷歌學(xué)術(shù)、pubmed僅有1篇關(guān)于描述了放射性125I粒子植入術(shù)后正常脊髓靶區(qū)勾畫的方法（串行器官應(yīng)畫全，或保持統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如頸部脊髓勾畫到Tl）［14］，其余文獻(xiàn)未見正常脊髓靶區(qū)勾畫方法的報(bào)道［15-17］。

表2 腫瘤為三棱錐形時(shí)，放射性125I 粒子植入術(shù)后不同脊髓靶區(qū)勾畫方法時(shí)所受照射劑量Tab.2 When the tumor is triangular，the irradiation dose of radioactive125I seeds was determined by the different methods of bone marrow target delineation after implantation ±s

表2 腫瘤為三棱錐形時(shí)，放射性125I 粒子植入術(shù)后不同脊髓靶區(qū)勾畫方法時(shí)所受照射劑量Tab.2 When the tumor is triangular，the irradiation dose of radioactive125I seeds was determined by the different methods of bone marrow target delineation after implantation ±s

注：“ ”表示表示脊髓靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度小腫瘤靶區(qū)1.0 cm 時(shí)，D2cc與脊髓勾畫長(zhǎng)度其他組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P ＜0.05

-1 cm-0.5 cm 0 cm 0.5 cm 1 cm 1.5 cm 2 cm 2.5 cm 3 cm D 組（Gy）Max 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 41.94±0.56 Mean 15.27±0.51 13.94±0.68 12.27±0.87 10.23±0.64 9.28±0.68 8.50±0.50 7.28±0.42 6.04±0.67 4.58±0.80 D2cc 16.99±0.76 21.42±0.97 22.96±0.76 22.99±0.50 23.20±0.68 23.21±0.36 23.20±0.69 23.20±0.42 22.92±0.31 E 組（Gy）Max 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 42.89±42.89 Mean 17.75±0.61 15.19±0.51 14.08±0.26 12.85±0.35 11.37±1.00 10.08±0.28 9.53±0.56 8.73±0.42 6.87±0.35 D2cc 21.92±0.23 23.59±0.39 24.2±0.27 24.2±0.27 24.19±0.29 24.21±0.28 24.18±0.30 24.20±0.29 24.20±0.27 F 組（Gy）Max 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 44.43±0.50 Mean 20.17±0.22 18.87±0.67 17.68±0.29 16.99±0.39 15.76±0.38 14.66±0.50 12.90±0.20 10.74±0.34 9.82±0.27 D2cc 27.00±0.51 28.38±0.49 29.08±1.19 29.07±1.16 29.05±1.17 29.08±1.18 29.08±1.18 29.08±1.19 29.08±1.19

圖3 脊髓受量Mean、D2cc 的變化Fig.3 The changes of mean and D2cc in spinal cord

本實(shí)驗(yàn)使用最大點(diǎn)劑量、平均劑量、D2cc等近距離放療常用劑量學(xué)參數(shù)，評(píng)價(jià)放射性125I粒子植入術(shù)后正常脊髓靶區(qū)勾畫的方法，結(jié)果顯示：腫瘤越大，使用粒子數(shù)目越多脊髓受量D2cc、最大點(diǎn)劑量、平均劑量越高。正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度與其受到的最大點(diǎn)劑量無(wú)關(guān)，隨著正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度的增加脊髓受到的平均劑量逐漸減少，脊髓組織靶區(qū)勾畫小于GTV層面時(shí)，D2cc隨著脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度縮短而減小，大于等于GTV層面時(shí)，D2cc不再隨正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度的增加而變化，且與腫瘤形狀、腫瘤大小不相關(guān)，脊髓勾畫長(zhǎng)度小于腫瘤靶區(qū)層面1.0 cm于其勾畫長(zhǎng)度大于等于腫瘤靶區(qū)層面相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。考慮這主要與放射性125I粒子周圍劑量與距離成平方反比的特性相關(guān)，放射性125I粒子植入術(shù)后距離腫瘤近的精髓組織接受了更高的劑量照射，而超過腫瘤靶區(qū)層面后的脊髓組織受照射劑量迅速跌落，所脊髓D2cc劑量不再變化，而平均劑量由于勾畫的脊髓靶區(qū)增加而減少，同時(shí)最大點(diǎn)劑量處于圓柱形腫瘤靶區(qū)中點(diǎn)，三棱錐形腫瘤靶區(qū)中點(diǎn)略偏底部所對(duì)應(yīng)的位置，本實(shí)驗(yàn)勾畫的脊髓最小長(zhǎng)度均包含了該點(diǎn)，因此脊髓最大劑量不再隨脊髓靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度的變化而變化。

綜上所述，正常組織靶區(qū)勾畫是放射治療的重要組成部分，不同放射治療技術(shù)有正常組織靶區(qū)勾畫有其固有的特點(diǎn)，而目前放射性125I粒子植入術(shù)后正常組織靶區(qū)勾畫，國(guó)外學(xué)者建議前列腺癌放射性125I粒子植入術(shù)后直腸的靶區(qū)范圍為前列腺上下0 ～1 cm［18-21］，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，為了統(tǒng)一正常脊髓組織靶區(qū)勾畫的長(zhǎng)度，形成統(tǒng)一的劑量學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，參考前列腺癌放射性125I粒子植入術(shù)后直腸靶區(qū)勾畫的方法，筆者建議放射性125I粒子植入術(shù)后正常脊髓組織靶區(qū)勾畫長(zhǎng)度為腫瘤靶區(qū)上下1.0 cm。