放射性粒子植入技术的规范化

放射性粒子植入规范化治疗放射肿瘤学简介放射治疗是治疗肿瘤三大手段之一70%肿瘤病人需作放射治疗肿瘤治愈率45%，外科治愈22%放射治疗治愈18%，化疗治愈5%放射性治疗是恶性肿瘤的主要手段●60%-70%的患者在治疗过程中需要用放射治疗●40%的肿瘤放疗可以根治恶性肿瘤的综合治疗●早期●局部进展期，可手术切除，放疗作为辅助治疗●局部进展期，不可手术切除，放疗作为主要治疗手段，化疗及手术为辅助治疗●复发/转移，放化疗为主要治疗手段●●放疗的作用●首次确诊恶性肿瘤，65%～72%为局部进展期，放疗目的是根治肿瘤●放疗的“根治剂量”可能—受肿瘤周围正常组织的限制，无法达到真正根治肿瘤细胞的剂量—不清楚癌细胞致死剂量究竞是多少●“根治剂量”治疗的患者，30%～50%可能未控或复发，治疗失败放射肿瘤学放射物理放射生物临床肿瘤照射方式★体外照射直线加速器、钴－60、X线机★近距离治疗－后装治疗机－血管内照射－粒子植入★内照射放疗基本原则★靶区GTV、CTV、PTV,3D-CRT,IMRT,IGRT★目的根治、姑息、急症★保护相邻正常组织★保护全身状态ICRU62定义肿瘤区(GTV)内靶区(ITV)计划靶区(PTV)治疗区照射区临床靶区(CTV)放射性粒子植入近距离治疗RadiativeseedsinterstitialBrachytherapy放射性粒子植入利用具有放射活性的粒子,永久性植入到肿瘤组织中,借放射性粒子释放的放射线,对肿瘤进行治疗放射性粒子植入是近距离治疗的内容之一粒子植入的历史1909年和Degrais用导管将带外壳的镭置入前列腺尿道，完成第一例近距离治疗前列腺癌；1915年，Barringer在纽约纪念医院，用4-6英寸长镭针，行会阴插植治疗前列腺癌。因为直肠损伤较大，未能广泛推广1931年，Forssell提出“近距离治疗”的术语；Quimby提出剂量表格计算方法，并由曼彻斯特Paterson和Parker医生进一步完善1952年，Flocks首创术中组织间注射胶体金粒子治疗前列腺癌，PasTeau1901年，PierreCurie发明带包壳同位素，能埋入组织20世纪70年代，纽约纪念医院whitmore首先用I-125粒子行耻骨后前列腺组织间植入，治疗B、C期患者20世纪80年代后期，粒子插植适应症扩大；图像分析技术新放射性核素及模板指导系统、治疗计划系统相继用于粒子植入；并发展外照射与粒子植入联合治疗，使粒子治疗技术进一步发展与完善；放射性粒子植入的优点局部适形放疗,使肿瘤得到高剂量,而周围正常组织受量很少,增加肿瘤与正常组织剂量分配的差植,减少并发症,增加疗效永久性植入的粒子,长期释放射线,使肿瘤细胞增殖减少,局部控制率提高剂量率较低,对氧的依赖性小,降低氧增比,射线作用增强,部分克服了氧细胞的放射抗拒性易于防护,半衰期较短粒子植入的适应证前列腺癌肺癌及胸腔肿瘤肝癌胰腺癌骨和软组织肿瘤眶内肿瘤头颈部肿瘤脑肿瘤盆腔复发肿瘤椎旁及椎体肿瘤肾及肾上腺肿瘤粒子植入的适应证要求局部进展期，无运处转移直径≤7cmKPS60以上生长缓慢，分化好的肿瘤单用粒子植入适应证病理证实直经7cm以下实体病灶局部进展期肿瘤植入需结合外照射等综合治疗措施局部进展期可用粒子植入达到姑息治疗目的粒子植入的禁忌证生存期不超过3个月者恶液质，一般情况差，不能耐受粒子植入治疗空腔脏器慎用淋巴引流区不用于预防性植入严重糖尿病估计重要器官可能受到超过耐受剂量的照射术中粒子植入治疗病例选择标准Kps＞80，估计生存期＞6个月病灶限局经皮穿刺达不到病灶部位肿瘤体积最大径＜10Cm没有广泛坏死和瘘术中粒子植入禁忌证全身播散有dm病例应全身化疗术中粒子植入手术要求开腹探查，评估病灶范围手术暴露病灶范围冰冻切片，证实病理诊断最大程度保护器官，尽可能行减量切除残余病灶进行粒子植入术中粒子植入的优点直视下术中植入准确性优于经皮穿刺明确原发/复发病灶范围得到准确的病理诊断肿瘤减量手术可以改进放射疗效粒子植入位置符合剂量学要求腹腔网膜提供吸收表面，并改善正常组织循环，氧含量增加。用网膜填充在粒子周围，保护正常组织。术中粒子植入方式直接注入肿瘤或残余肿瘤部位（Mick施源器），或植入手术切缘平面植入到手术范围，用可吸收纱布贴敷到创面，粒子缝在纱布上，每个粒子应间隔相等（一般间距1cm）胸腔镜或其它内窥镜下植入机器人系统植入术中粒子植入的剂量学要求125I粒子源，80%的剂量在1Cm之内吸收125I半衰期60.2天，如果配合EBRT，应在第一个半衰期内给予生物学相关剂量125I的总活性应在毫居级，用Anderson’snomogram公式计算，每个粒子活度应为0.3～0.5mCiCevc’s公式计算总粒子数=（长+宽+厚）/3×5÷每个粒子活度125I植入的总剂量，按1年衰变值计算。范围是12000-16000cGy；第一个半衰期最小表面剂量是6000cGy-8000cGy放射性粒子植入的特点影像指导下的放疗（IGRT）单次立体定向放疗（SRS）高剂量—肿瘤局部高剂量—周围正常组织得到保护达到根治剂量，提高局部控制率精确（准确）适形的放疗—适形指数达100%—降低周围正常组织损伤植入粒子的物理条件放射性粒子种类放射性粒子活度（强度）放射性粒子的半衰期放射性粒子的剂量分布（单个叠加剂量）临床使用的粒子特征125I103Pd192Ir──────────────────────半衰期60.2d17d74d平均能量27.4kev21kev380kev源长4.5mm4.5mm直径0.8mm0.8mm标记物长度3mmAg1mmPb初始剂量率7.7cGy/h18cGy/h40cGy/h剂量率8-10vGy/h20-24cGy/h半价层0.025mmPb0.008mmPb6.3Cm组织释放94%剂量240d68d组织间植入粒子的特性125I103Pd衰变模型e-电子俘获e-电子俘获平均能量27.4kev21kev空气比释动能转换1.270U/mCi1.293U/mCi剂量率常数0.88cGy/hr.u0.74cGy/hr.u初始剂量率7.7cGy/hr18-20cGy/hrRBE1.41.9粒子植入用125I的好处低能125I植入后，γ线立即穿透到周围组织，保护相邻正常组织相对较长半衰期，延长放射线到肿瘤体积的时间放射诱使肿瘤缩小，125I粒子密集，局部剂量自然增加。持续低剂量放疗，改进肿瘤局部乏氧。125I粒子植入剂量不均匀原因内在的放射性物学因素，如散射和各向异性技术因素，如不正确的粒子分布。放射性粒子的活度放射性粒子的活度实际上代表粒子的放射性强度，用于植入到肿瘤中的粒子活度一般为0.4-0.7mCi活度单位MBq，1mCi=37MBq，1mCi产生182cGy，1MBq=4.92cGy计算肿瘤所需放射总活度（mCi）=期望组织吸收剂量（cGy）×肿瘤器官重量（g）/182。肿瘤重量可用CT推算上述计算公式可改为：肿瘤所需放射总活度（MBq）=期望组织吸收量（cGy）×肿瘤器官重量（g）/4.92放射性粒子的剂量率放射性粒子具非常低的剂量率,使照射时间延长延长照射时间和低剂量率使正常组织损伤明显减少,对肿瘤细胞杀伤没有影响延长照射时间,使乏氧肿瘤细胞有时间发生再氧合,使放射效果提高延长照射时间会使亚致死损伤修复再氧合与亚致死损伤修复是对立的统一,在相当宽的剂量率范围内,没有剂量率效应,也不降低肿瘤的放射效应放射性粒子的半衰期一般按3个半衰期计算剂量半衰期直接影响离子的剂量率,如125I的始剂量率为7.7cGy/h,剂量率为8-10Gy/h,而103Pd的始剂量率18cGy/h,剂量率为20-24cGy/h半衰期与临床应用选择Ling根据实验数据提出数学模型，认为125I用于增殖慢的肿瘤，如前列腺癌；103Pd用于增殖快的肿瘤。临床并未证实上述推论。临床用两种同位素疗效无区别临床应用：125I用于分化中-高的肿瘤，103Pd用于分化差的肿瘤剂量率不同，治疗不同肿瘤的效果不同。Tpot10天，生长较快的肿瘤，Pd-103较好；Tpot10天，生长较慢的肿瘤，I-125较好处方剂量Prescriptiondose，PD规定的治疗肿瘤剂量肿瘤靶区95%的体积应达到PD，即V100＞95%，即95%以上的体积有100%的剂量PD即mPD靶区一般不超过2PD肿瘤靶区若90%的体积达不到PD，复发率高匹配周缘剂量matchedperpheraldose，mPD粒子植入的剂量不均匀，为统一处方剂量将其定为mPDmPD为肿瘤长、宽、高得出的肿瘤近似体积，即靶区。mPD可计算植入导针数及粒子数mPD为靶区的周边剂量永久植入粒子的处方剂量125I与103Pd的处方剂量不同，因为剂量率不同，但二者的处方剂量生物效应相等处方剂量需折合为RBE（相对生物效应）。例如前列腺癌放疗剂量，125I为145Gy，103Pd为115Gy，折合为外照射为120Gy粒子植入的匹配周缘剂量（matchedperpheraldose，MPD）粒子植入剂量不均匀，为统一处方剂量，将处方剂量定为MPDMPD为用肿瘤长×宽×高得到的肿瘤近似体积，即肿瘤的靶区用MPD计算出粒子植入时的导针数及粒子数MPD应为靶区周边的剂量植入粒子注意事项正确选择适应证正确选择粒子种类，活度术前计划指导植入剂量分布术中优化植入计划术后验证植入质量严格执行规范植入方法模板：均匀分布及周缘密集、中心稀疏方法影像指导：超声、CT可在全部导针植入后，再植入粒子粒子植入术前计划确定适应证术前计划（preplane）—CT—选择粒子活性(强度)—植入导针及粒子位置—剂量分布—危及（重要）器官受量(DVH)植入粒子数的计算公式（肿瘤长+宽+高）/3×5÷每个粒子活度=粒子数粒子植入的治疗计划系统（TPS）ABS规定：所有患者治疗前都必须有治疗计划，给出预期的剂量分布。标准做法：用CT、MR、超声图像（或融合图像），确定靶区（GTV-PTV），根据轮廓、横断面（Z）制定植入导针数、粒子数量、及粒子活度、总活度。观察剂量分布情况，调整导针及粒子位置。TPS的剂量学要求（1）良好的设计始于良好的体积研究PTV应大于肿瘤器官轮廓，但在各方向上比GTV（CTV）扩大的数字不同，主要根据周围是否为重要脏器。肿瘤靶体积率（TVR）=给予处方剂量的总体积/肿瘤的总体积，应在1.5-2.0之间TVR’S＞2.0-3.0，降低适形性，正常组织受量增加TPS的剂量学要求（2）注意植入粒子的正确位置△前列腺植入粒子应大包膜内；植入到周围软组织中很容易发生迁移。△中心剂量（尿道剂量）应在V150，否则易引起合并症禁止用一根针植入粒子，否则位置难以准确TPS的剂量学要求（3）植入粒子后是相对均匀的。减少植入导针可减少组织创伤。肿瘤（前列腺）+边界应当是100%处方剂量，中心（尿道）应在150%等剂量线以下。这两条线有如炸面圈，有如马蹄形分布。150%的等剂量体积，如用125I，不超过前列腺60%的体积；用103Pd，不超过65%的体积。TPS评估只有植入粒子后的分析，才能证明TPS的优劣。用生存率和并发症的临床结果证实TPS准确性剂量信息列阵（array）观察粒子及剂量分布术后计划（postplan）可见粒子排列不规则，使植入计划（implantplanes）和平均中心剂量（meancontraldose）毫无意义。术后计划真实反映粒子分布及剂量分布。TPS质量相关的3个数据PD的靶体积V，PD用百分数表示，标在右下角。V80=93%，即93%的靶区接受80%PD。靶区达到PD的百分数D，标在右下角。表示靶区达到PD的体积百分数。D90=128Gy，即靶区90%的体积为128Gy（PD）