体部伽玛刀非治疗部位敏感器官放射防护的意义

引用本文

葛宁, 韩栋梁, 易峰涛, 辜石勇, 陈福慈, 王志斌体部伽玛刀非治疗部位敏感器官放射防护的意义[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2016, 36(6): 456-460, DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.06.012. 复制到剪切板

葛宁, 韩栋梁, 易峰涛, 辜石勇, 陈福慈, 王志斌

430070 武汉，广州军区武汉总医院放射治疗科(葛宁、韩栋梁、易峰涛、辜石勇、陈福慈)；510000 广州军区疾病预防控制中心(王志斌)

收稿日期: 2016-01-21

[摘要] 目的研究体部伽玛刀非治疗区域屏蔽前后敏感器官辐射剂量及影响因素。方法选取实体肿瘤最大径＜ 5 cm的20例患者。将刻度之后的热释光片置于患者非治疗敏感部位(眼晶状体、甲状腺及性腺)。测量敏感器官屏蔽前接受的辐射剂量。针对肺部及肾上腺肿瘤患者使用不同大小准直器制定治疗计划，利用水模体测量辐射剂量大小。选取肺部肿瘤患者治疗计划，覆盖1、2及4 cm铅挡块后，测量水模体上相应敏感器官位置处受照剂量的变化值。结果实际患者治疗完成后，眼晶状体最大剂量为1 023.3 mGy，甲状腺最大剂量为1 235.7 mGy，性腺最大剂量为1 176.8 mGy；且左侧敏感器官辐射剂量比右侧敏感器官高。利用水模体测量同一病例靶点数越多，敏感器官所受辐射剂量越大。覆盖1、2及4 cm铅挡块后，敏感器官受照剂量减少55% ～91%，屏蔽前后辐射剂量差异有统计学意义(t=14.4、12.9、13.3，P＜0.05)。结论体部伽玛刀治疗过程中由于附加效应影响会增加敏感器官辐射剂量，对处于成长发育的青少年及有生育需要的成年人患者应附加铅挡块进行屏蔽保护。 临床试验注册 中国临床试验注册中心，ChiCTR-OOC-16008259。

[关键词] 体部伽玛刀铅屏蔽敏感器官放射防护

Significance of radiological protection of sensitive organs in non-treated region in body γ-knife treatment

Ge Ning, Han Dongliang, Yi Fengtao, Gu Shiyong, Chen Fuci, Wang Zhibin

Department of Radiotherapy, Wuhan General Hospital of Guangzhou Command, Wuhan 430070, China (Ge N, Han DL, Yi FT, Gu SY, Chen FC); Center for Disease Control & Prevention of Guangzhou Command, Guangzhou 510000, China (Wang ZB)

[Abstract] Objective To explore the radiation dose from body γ-knife treatment to the non-targeted region′s sensitive organs before and after shielding. Methods 20 patients suffering tumors less than 5 cm were selected. Calibrated thermoluminescence dosimeters (TLD) were placed above the sensitive organs, such as lens, thyroid gland and sexual gland, to measure the radiation dose received before shielding. Different plans were prepared for the patients with lung and renicapsule tumors using calibrators of different size. Radiation dose was measured by the aid of water phantom. For selected lung-tumor treatment plan, the radiation doses were measured at the same location on the water phantom shielded with and without 1, 2 and 4 cm lead, respectively. Results The maximum doses were 1 023.3 mGy for lens, 1 235.7 mGy for thyroid gland and 1 176.8 mGy for sexual glands after treatment, respectively, being higher on the left site than the right. The radiation doses to the sensitive organs were higher for the water phatom with more tartgted points, decreasing by 55% -91% after being covered with 1, 2 and 4 cm lead shieldings. There were significant differences in doses received before and after lead shielding (t=14.4, 12.9, 13.3, P＜0.05). Conclusions In the course of body γ-knife treatment, the additional factors would increase the dose to the sensitive organs. Therefore, it is necessary to provide lead shielding protection to the teenagers and adults with fertility when they undergo body γ-knife treatment. Trial registration Chinese Clinical Trial Registry, ChiCTR-OOC-16008259.

[Key words] Body γ-knife Lead shielding Sensitive organs Radiation protection

立体定向放射治疗的特点是精确定位，采用每次大剂量及照射次数少的独特模式进行治疗，在肺、肝、胰等肿瘤治疗中取得了骄人的成绩^[1-3]。体部伽玛刀在每次治疗过程中，均要做进/退床的操作、准直器和源体的启动/停止、屏蔽放射源的开关体的开/关以及屏蔽门的开/关等动作，每种动作均需要一定的时间，给患者带来一定的附加辐射剂量，称之为附加剂量或终端效应。⁶⁰Co γ射线能够穿透细胞破坏DNA，对遗传分子产生难以修复的终身性破坏，甚至诱发细胞癌变。本研究探讨体部伽玛刀治疗过程中非治疗区域屏蔽前后敏感器官表面剂量及影响因素，为患者增加防护提供科学依据。

资料与方法

1. 病例纳入标准及剂量设置：选取肿瘤最大径＜5 cm的患者20例，包括肺转移癌5例，肝原发癌及转移癌6例，胰腺癌4例，肺和肾上腺转移癌5例。其中，男性14例，女性6例；年龄38～60岁，平均45岁。鉴于病例肿瘤体积较小，针对不同位置靶区，采用50%剂量线包绕95%的计划靶区，4 Gy/次，1次/d，每周5次，照射10次，总剂量40 Gy。本研究获得广州军区武汉总医院伦理委员会批准，批号[2014]014，所有患者均签署知情同意书。

2. 非治疗部位各敏感器官的选取：暴露在辐射环境中的敏感器官，包括眼晶状体、甲状腺、性腺(卵巢及睾丸)，其中，眼晶状体选取眼睑正上方中间位置；甲状腺选取甲状软骨上方位置；性腺(卵巢选取仰卧位脐与髂前上棘连线的中点与耻骨联合连线的中点，睾丸选取腹股沟下缘)。

3. 热释光剂量计刻度：经广州军区疾病预防控制中心筛选的同批次北京防化研究院生产的GR-200A型LiF(Mg，Cu，P)热释光片(探测器规格：圆片，φ4.5 mm×0.8 mm)，其一致性与重复性均优于±3%。使用中核(北京)核仪器厂生产的FJ427A1型热释光测量系统刻度后，使得测量γ射线剂量准确性误差＜±5%。

4. 测试用水模：选用20 cm×20 cm×10 cm水模置于真空袋上患者敏感区域位置，将实际患者敏感器官位置进行标注作为热释光片测量感兴趣点，针对不同病例分别使用φ15、30及50 mm准直器，做出3套满足靶区剂量要求且靶点数分别为5、10、15的放疗计划，并传至体部伽玛刀治疗机，测量不同靶点数条件下水模体上感兴趣点位置处的辐射剂量。选取肺转移瘤患者计划，覆盖1、2及4 cm铅挡块后，测量水模体上感兴趣点位置处辐射剂量的变化值。

5. 治疗机及患者体位：选用国产玛西普公司生产的GMBS型立体定向体部伽玛刀，2006年初装机，2014年9月换源，新源总活度＞2.41×10¹⁴ Bq，φ50 mm准直器下焦点位置水吸收剂量率2.786 Gy/min。由于治疗机机械限制，选择靠近躯干左侧及体中线附近病例，治疗体位选择头前位，真空负压垫固定。

6. 统计学处理：结果用 x±s表示。采用SPSS 18.0软件，对屏蔽前后敏感器官辐射剂量差异进行配对t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1. 患者实际治疗时敏感器官辐射剂量：20例患者病变最大径＜5 cm，制定放疗计划靶点数控制在15个左右，平均治疗时间20 min，分别测量肺、肝脏及胰腺、肾上腺3类患者非照射敏感器官辐射剂量，结果列于表 1。由表 1可知，左侧敏感器官辐射剂量高于右侧值；肺部肿瘤患者甲状腺剂量最高；肾上腺肿瘤患者性腺剂量最高，且女性患者剂量高于男性患者。眼晶状体、甲状腺和性腺最大剂量分别为1 023.3、1 235.7和1 176.8 mGy。

表 1 非照射部位敏感器官辐射剂量(mGy，x ±s) Table 1 Radiation dose to sensitive organs in non-treated parts(mGy,x ±s)

2. 水模体上不同靶点数计划敏感器官位置处辐射剂量：选用20 cm×20 cm×10 cm水模体置于真空袋上患者敏感区域位置，针对肺转移瘤及肾上腺转移瘤两类患者靶区，使用φ15、30 及50 mm准直器做出3套满足靶区剂量要求且靶点数分别为5、10及15的放疗计划，肺部及肾上腺肿瘤患者不同靶点数计划敏感器官位置处辐射剂量结果列于表 2，3。由表 2，3可知，敏感器官辐射剂量与靶点数成正比，靶点数越多，附加剂量会相应增多。

表 2 水模体上肺部肿瘤患者不同靶点数计划敏感器官位置处辐射剂量(mGy，x ±s) Table 2 Doses to sensitive organs of patients with lung tumors using different number of targets on water phantom (mGy, x ±s)

表 3 水模体上肾上腺肿瘤患者不同靶点数计划敏感器官位置处辐射剂量(mGy，x ±s) Table 3 Doses to sensitive organs of patients with adrenal tumors using different number of targets on water phantom (mGy, x ±s)

3. 水模体上覆盖铅挡块前后敏感器官位置处辐射剂量测试结果：非照射部位敏感器官覆盖铅挡块前后辐射剂量值列于表 4。由表 4可知，覆盖铅挡块后敏感器官辐射剂量明显减小。1、2、4 cm铅屏蔽后与无屏蔽相比，敏感器官辐射剂量差异有统计学意义(t=14.4、12.9、13.3，P＜0.05)。 4. 患者和模体的测试结果的相关性：研究选用水模体替代人体进行实验，散射主射束中散射体不同，产生的散射辐射也将改变；但由于患者在实际治疗时不能随意更改靶点数及覆盖铅屏蔽物，实验数据与实际患者测量结果存在剂量偏低的差异。

表 4 水模体上非照射部位敏感器官覆盖铅挡块前后辐射剂量值(mGy，x ±s) Table 4 Doses to sensitive organs in non-treated parts with and without lead block on water phantom (mGy, x ±s)

讨论

1990年国际放射防护委员会(ICRP)出版的60号报告，根据辐射效应的发生与剂量之间的关系，把辐射对人体的危害分为确定性效应和随机性效应^[4]。随机性效应的发生概率与剂量大小有关，但严重程度并无多大关系。将随机性效应发生概率与剂量关系假设为“线性”、“无阈”，是确定辐射防护原则的重要依据^[5]。

临床中较为关注的辐射敏感器官包括眼晶状体、甲状腺及性腺，眼晶状体剂量>5 Gy即有可能产生白内障，甲状腺过度照射可引发甲状腺癌，睾丸剂量>1.5 Gy，卵巢剂量>2.5 Gy 即有可能永久性不育^[6]。本研究探讨有源放射治疗模式下体部肿瘤患者非照射敏感器官的辐射剂量，包括⁶⁰Co 源屏蔽体外漏射线及患者自身散射线的影响。结果提示，剂量均在耐受值以内，且随着敏感部位距受照部位距离的增加而减少，随着靶点数的增加而增加，靶点数越多，靶区周边50%等剂量线适形度越好，但随着治疗时间的增加，附加剂量会相应增大。

测量中发现散射线及漏射线的射线质类似原射线，常规0.5 mm Pb X射线辐射防护产品不能起到防护作用。γ射线平均能量1.25 MeV，查表得到宽束X(γ)光子辐射铅屏蔽的半价层(HVL)和十分之一价层(TVL)分别为12和40 mm^[5]，对处于生长发育的青少年及有生育需要的成年患者应使用铅来屏蔽。由于铅的密度为11.34×10³ kg/m³，40 mm厚铅挡块进行屏蔽患者会十分不舒服，实际应用中可根据患者耐受情况进行选择。目前，商业上已有售睾丸罩及眼防护罩。

从1998年我国体部伽玛刀用于临床至今，已有不同类型设备，使用医院百余家，治疗病例数万例。关于敏感器官的放射防护多见于CT检查相关文献报道^[7-10]，放射治疗方面相关研究极少^[11-12]，且年代比较久远，实验数据是在⁶⁰Co 机条件下进行测量，非治疗部位的辐射剂量是以相对处方量的百分比给出，得到辐射防护的必要性，但没有具体防护措施。体部伽玛刀属于有源照射，治疗时间较长，且存在附加剂量，对患者正常器官的辐射剂量大于相应的直线加速器和⁶⁰Co 治疗机。随着肿瘤治疗水平的提高，目前有部分患者可以长期存活，为了提高生存质量需要对正常敏感器官进行重点保护，本研究就3个部位的肿瘤患者正常敏感器官辐射剂量进行测量，得到的结果虽然在耐受值之内，但是最大值已有1 Gy以上；得到漏射线及散射线的射线质类似原射线，需要用铅挡块进行屏蔽。但本研究仍存在一定的局限性，所选择的患者病变大小比较单一；其次，对于患者敏感器官，实际辐射剂量的影响因素直接测量比较困难。使用水模体进行模拟测量，难免有剂量偏低的差异。本研究将热释光片置于水模体表面研究敏感器官位置处辐射剂量，没有进行在体剂量测量，不同的敏感器官与不同厚度的挡铅屏蔽的关系，只能用作参考。

体部伽玛刀适应证为最大径＜5 cm的实体瘤，病变越小，靶点数越少，治疗时间越短，效果越好。临床上使用时应以大准直器布靶点为主、小准直器为辅的原则，在满足靶区剂量的同时，尽可能少布靶点，缩短治疗时间，以减少正常器官受到的辐射剂量。

利益冲突 本文内容不涉及商业机构；作者无利益冲突，排名无争议。作者的配偶、工作伙伴或子女均不存在影响研究结果的财务关系
作者贡献声明 葛宁负责数据的整理和分析、论文起草和最终版本修订；韩栋梁、易峰涛、辜石勇、王志斌负责进行样品的采集、前处理和实验；陈福慈提出研究思路和设计研究方案

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中华放射医学与防护杂志 2016, Vol. 36 Issue (6): 456-460	PDF