I粒子植入不同体积肿瘤后相同缩小速度对剂量的影响

杨智杰， 张宏涛， 于慧敏， 赵金鑫， 梁岩松， 高 贞， 王 娟

125I粒子植入近距离放疗可明显提高肿瘤组织辐射剂量而对周围正常组织损伤很小，已成为大部分中晚期恶性肿瘤有效治疗方式，目前在治疗肺癌、肝癌、卵巢癌、口腔癌等方面发挥越来越重要作用［1-4］。125I粒子植入辐射剂量决定其疗效，而植入术后靶体积变化可引起周边辐射剂量相应变化。吴娟等［5］模拟分析植入术后肿瘤靶体积缩小对剂量的影响，但未研究不同大小肿瘤靶区缩小的剂量学差异。本研究采用计算机三维治疗计划系统（3D-TPS）模拟相同粒子活度和处方剂量的125I粒子植入不同大小肿瘤，着重探讨术后瘤体以相同速度缩小时剂量学差异。

1 材料与方法

1.1 实验器材

6711-99型125I放射性粒子（北京智博高科生物技术公司）：外壳用钛合金密封，直径0.8 mm，长4.5 mm，γ射线能量 27～35 keV，半衰期 59.6 d，对铅的半价层为0.025 mm，对组织的半价层为20 mm，放射性活度为 1.48×107Bq（0.4 mCi）；Prowess 3D Version3.02型3D-TPS机（美国 SSGI公司）；PowerLook 1000激光扫描仪（中国台湾世缘资讯科技公司）。

1.2 研究方法

采用3D-TPS勾画出边长分别为6 cm、4 cm正方体模拟肿瘤，调整TPS计算点阵网格密度至128×128，调出125I粒子，选择活度为1.48×107Bq植入模板，周边分布载入，进针方向与模板和粒子插植平面垂直。TPS模拟出125I粒子植入肿瘤计划，90%靶体积吸收剂量（D90）最为接近处方剂量100 Gy时停止布源。

假设125I粒子植入后肿瘤向心性缩小、粒子均匀向心性集中且无粒子脱落及游走，若术后肿瘤体积每月以不同速度缩小，按缩小速度分组：两块边长6 cm、4 cm正方体肿瘤每月缩小比例为上月体积的20%分别为A1组、A2组，缩小25%分别为B1组、B2组，缩小30%为C1组、C2组，缩小35%为D1组、D2组、缩小40%为E1组、E2组、缩小45%为F1组、F2组、缩小50%为G1组、G2组。根据125I粒子衰变规律，计算两块肿瘤植入粒子术后 1、2、3、4、5、6（1～6）个月时粒子活度，TPS得出边长分别为6 cm、4 cm正方体肿瘤术后1～6个月以相同缩小速度时D90、150%处方剂量覆盖的体积占靶体积百分比（V150）、90%处方剂量覆盖的体积占靶体积百分比（V90），比较两块肿瘤术后 D90、V150、V90差异，分析不同大小肿瘤以20%～50%速度缩小时对剂量的影响。

1.3 观察指标

观察术后1～6个月A1～G1组、A2～G2组肿瘤缩小速度相同时剂量及体积参数变化，分析不同大小肿瘤以20%～50%速度缩小时剂量学差异。

2 结果

术后1～6个月A1～G1组、A2～G2组肿瘤不同缩小速度时剂量及体积参数变化见图1～3。不同大小肿瘤以相同速度缩小时D90均有差异，缩小速度大于25%时V150有明显差异，缩小速度大于20%时V90有明显差异。

3 讨论

125I粒子植入属永久性种植，具有定位准确、适形性好、杀伤持久、不良反应小、安全可靠、低放射污染等特点，已在实体肿瘤如前列腺癌、胰腺癌、转移癌等治疗中取得良好效果［6-8］。由于受肿瘤大小、粒子位置、粒子活度变化影响，125I粒子植入术后剂量处于动态变化过程。Tanaka等［9］研究前列腺癌125I粒子植入时水肿对剂量的影响，发现前列腺癌水肿会使肿瘤体积增大，水肿消失后体积减小，其周边剂量增加，提示肿瘤靶体积变化影响周边剂量。目前临床上采用125I粒子植入治疗同一部位肿瘤时无论肿瘤大小，通常给予相同处方剂量和活度，但对肿瘤大小不同患者术后靶体积缩小后如何影响高剂量区，从而可能形成并发症，鲜有剂量学相关研究解释此类问题。

图1 A1～G1组、A2～G2组肿瘤不同缩小速度时D90变化

图2 A1～G1组、A2～G2组肿瘤不同缩小速度时V150变化

大肿瘤高剂量区可能大于小肿瘤高剂量区，从而更易形成并发症。本研究显示处方剂量和粒子活度相同的不同体积肿瘤以相同速度缩小时，D90均会随肿瘤靶体积变化而变化，但大肿瘤D90大于小肿瘤D90，尤其是肿瘤缩小速度大于25%时更甚，且肿瘤靶体积越大，高剂量区越大，较大肿瘤高剂量区更明显大于较小肿瘤高剂量区。Stock等［10］研究发现前列腺体积是影响D90最重要的因素之一，较大体积前列腺有更大D90。剂量是影响疗效最直接、最重要的因素。每增加1 Gy照射剂量可减少3%死亡和局部复发率，但高剂量必然导致邻近组织器官损伤，增加并发症发生［11］。 Taussky 等［12］研究显示术后1个月前列腺体积减小，每1 cm3直肠受照剂量平均增加39.2 Gy。若肿瘤邻近重要组织器官，可能引起并发症。王娟等［13］为研究125I粒子植入治疗肝、十二指肠韧带淋巴结转移癌时危及器官邻近门静脉的放射性损伤，对家兔正常门静脉行125I粒子植入，结果显示随时间延长和剂量增加，门静脉放射性损伤程度加重。王娟等［14］研究腹部肿瘤放射性粒子植入并发症处理及预防，发现放射性粒子对正常肝脏组织的放射性损伤常见于肿瘤范围较大、粒子周边剂量过高时。本研究结果提示大肿瘤组织间植入可能更易形成高剂量区，因此周围正常器官或危及器官更易发生严重并发症。目前对何时评估放射性粒子植入治疗质量仍有争议。本研究显示大肿瘤剂量变化较大，缩小速度大于20%时第1个月V150均大60%。 前列腺癌125I粒子植入时要求 V150＜60%［15］，因此大肿瘤术后剂量验证时间小于1个月。本研究提示较大肿瘤易形成高剂量区，若预计125I粒子植入后缩小速度大于25%或距离危及器官较近，植入前应充分评估肿瘤缩小后剂量并适当降低处方剂量，术后则应严格定期复查，计算肿瘤靶区剂量。

图3 A1～G1组、A2～G2组肿瘤不同缩小速度时V90变化

本研究所有数据均基于假设条件成立前提下由TPS模拟得出，大肿瘤高剂量区大于小肿瘤高剂量区，可能更易形成并发症，但尚需多中心临床试验进一步验证。