2. 050017 石家庄, 河北医科大学研究生院
2. Graduate School of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, China
放射性粒子组织间永久性植入治疗是早期低危前列腺癌根治性治疗手段之一[1-2]。粒子植入剂量是保证其治疗效果的关键指标,美国国立综合癌症网络(NCCN)指南推荐单独应用放射性125I粒子植入治疗前列腺癌剂量为145 Gy[3]。布源方式和肿瘤体积缩小等是影响粒子植入剂量的重要因素。隋爱霞等[4]报道利用计算机三维治疗计划系统模拟周边分布和中心分布两种布源方式,结果显示粒子数目及活度相同时周边分布有较好的剂量。吴娟等[5]报道了以周边密集、中间稀疏为原则行125I粒子植入术后肿瘤靶体积缩小可显著影响剂量分布,认为肿瘤每个月以大于初始体积20%的速度缩小时,肿瘤靶区将受到高于处方剂量照射。而关于肿瘤缩小时不同布源方式行125I粒子植入治疗对剂量分布的影响少见报道。本研究利用治疗计划系统(TPS),探讨125I粒子植入术后肿瘤每个月以20%速度退缩时不同布源方式对肿瘤预期吸收剂量的影响。
材料与方法1.材料:计算机三维计划系统(3D-TPS)Prowess 3D Version 3.02,美国SSGI公司;放射性125I粒子6711-99型,外形为圆柱形钛合金封装体,直径为0.8 mm、长度4.5 mm,内有3.0 mm×0.5 mm的银柱吸附125I,其外是壁厚0.05 mm的钛壳。γ射线能量为27~35 keV,组织半价层2 cm,半衰期60.2 d,放射性活度1.85×107 Bq,由中国欣科医药公司生产。
2.研究方法:利用计算机三维治疗计划系统(TPS)勾画4 cm×5 cm,层厚0.5 cm的圆柱形肿瘤,等间距组布源方式为按照层内粒子间距1.0 cm,层间距1.0 cm,粒子距离肿瘤周边0.5 cm的等间距布源,以处方剂量为125 Gy载入1.85×107 Bq 125I粒子,实施肿瘤粒子植入治疗计划。周边稀疏、中间密集组布源方式为在等间距布源方式基础上,以不改变处方剂量为前提,调整全部层面肿瘤内粒子位置,具体为:在术前计划的基础上于每层左边第1根粒子针增加1颗125I粒子,3颗125I粒子头尾间距为0.75 cm,左边第2根粒子针上下两端粒子位置不变,去掉中间2颗125I粒子,于中间加1颗125I,3颗粒子之间两两间距为1.5 cm。左边第3根粒子针上下两端粒子位置不变,去掉中间3颗125I,于中间加上1颗125I粒子,3颗125I粒子之间两两间距为2 cm。左边第4根粒子针上粒子位置调增同第2根粒子针,左边第5根粒子针上粒子位置调增同第1根粒子针。假设125I粒子植入肿瘤后肿瘤高不变,直径每个月以20%的速度缩小,粒子随着肿瘤均匀向心性集中,分别计算125I粒子植入术后0、1、2和3个月时90%靶体积吸收剂量(D90)、90%处方剂量覆盖体积占靶体积的百分比(V90)、150%处方剂量覆盖体积占靶体积的百分比(V150)。
结果等间距布源方式需要125I粒子数目(85颗)明显多于周边密集、中间稀疏的布源方式(75颗)。肿瘤直径每个月按照20%速度缩小时,等间距布源方式随着肿瘤缩小预期吸收剂量明显增加(表 1)。
![]() |
表 1 肿瘤缩小时等间距和周边密集、中间稀疏两种布源方式粒子植入术后预期吸收剂量变化 Table 1 The changes of the expected dose in tumour when the tumor shrank after 125I seeds implantation, with equal spacing and peripheral dense intermediate sparse |
讨论
放射性粒子植入治疗剂量是取得良好治疗效果的重要保证,术后验证剂量不足可导致肿瘤复发[6-9],过高的剂量可能对周围危及器官造成严重的并发症。为此,美国近距离治疗协会(ABS)推荐肺癌125I粒子植入剂量为110~125 Gy[10],而NCCN指南推荐单独使用125I粒子植入治疗前列腺癌剂量为145 Gy[3]。而影响剂量的因素是多种多样的,Lee等[11]利用TPS模拟前列腺癌125I植入,认为不同布源方式将显著影响粒子植入剂量。Kovtun等[12]和Shaikh等[13]报道前列腺癌粒子植入术后,由于前列腺癌水肿,体积增大,而待水肿消失后体积减小,周边危及器官尿道、直肠的受照剂量增加。吴娟等[14]报道125I粒子植入肺部肿瘤术后1个月肿瘤的靶体积明显减小,周边剂量D90及V90等体积参数均升高。提示布源方式及肿瘤退缩均可显著影响肿瘤实际吸收剂量。
本研究利用TPS模拟肿瘤直径每个月以20%的速度退缩时分别以周边密集、中间稀疏和等间距原则两种布源方式植入粒子,观察肿瘤吸收剂量的变化。结果显示,处方剂量相同时,等间距布源方式所需粒子数高于周边密集、中间稀疏布源方式。随着时间的延长和肿瘤的缩小,等间距布源方式肿瘤预期吸收剂量D90将逐渐升高,而周边密集、中间稀疏布源方式肿瘤预期吸收剂量D90则变化不大。等间距组的高剂量区(V150)明显高于周边密集、中间稀疏组,肿瘤缩小后,等间距组的高剂量区仍明显大于周边密集、中间稀疏且无明显动态变化。因此,在保证处方剂量的前提下推荐125I粒子植入使用周边密集、中间稀疏的布源方式,可明显减少125I粒子使用数目,且肿瘤直径每个月以20%速度退缩时,不增加肿瘤的吸收剂量,可能减少由于肿瘤缩小致使剂量升高而引起的并发症。
总之,随着放射125I粒子植入在治疗肿瘤方面的广泛应用,粒子植入术后肿瘤退缩,布源方式、粒子活度、肿瘤病理类型、肿瘤大小、术后剂量验证等因素均可影响肿瘤实际吸收剂量,使除前列腺癌以外的粒子植入工作更加复杂,为放射性粒子植入工作者提出了更高的要求。随着粒子植入研究的不断进展,综合考虑影响放射性粒子植入各个方面,制定放射性粒子植入的标准化流程,必将使这项技术给更多的肿瘤患者带来福音。
利益冲突 本文作者无影响研究结果的财务关系,在此对研究的独立性和科学性予以保证作者贡献声明 王泽阳负责收集文献和论文撰写;牛书雷、底学敏、杜随负责实验实施、数据的收集及整理;高贞负责协助整理数据;张宏涛、王娟指导论文的撰写和修改
[1] | Heidenreich A, Bastian PJ, Bellmunt J, et al. [1] Heidenreich A, Bastian PJ, Bellmunt J, et al. EAU guidelines on prostate cancer. part 1: screening, diagnosis, and local treatment with curative intent-update 2013[J]. Eur Urol, 2014, 65(1):124-137. DOI: 10.1016/j.eururo.2013.09.046.[J]. Eur Urol, 2014, 65 (1): 124-137. DOI:10.1016/j.eururo.2013.09.046. |
[2] | Ragde H, Elgamal AA, Snow PB, et al. Ten-year disease free survival after transperineal sonography-guided iodine-125 brachytherapy with or without 45-gray external beam irradiation in the treatment of patients with clinically localized, low to high Gleason grade prostate carcinoma[J]. Cancer, 1998, 83 (5): 989-1001. DOI:10.1002/(SICI)1097-0142(19980901)83:5<989::AID-CNCR26>3.0.CO;2-Q. |
[3] | National Comprehensive Cancer Network. NCCN clinical practice guidelines in oncology: prostate cancer. V.1. Fort Washington: NCCN, 2017. |
[4] |
隋爱霞, 于慧敏, 张宏涛, 等. 治疗计划系统模拟125I粒子周边与中心剂量对比研究[J].
介入放射学杂志, 2015, 24 (5): 422-425. Sui AX, Yu HM, Zhang HT, et al. Treatment planning system simulation of central and peripheral dose distribution of 125I seeds: a comparison study[J]. J Intervent Radiol, 2015, 24 (5): 422-425. DOI:10.3969/j.issn.1008-794X.2015.05.16. |
[5] |
吴娟, 王娟, 隋爱霞, 等. 125I粒子植入术后肿瘤靶体积缩小对剂量的影响[J].
中华实验外科杂志, 2015, 32 (2): 309 Wu J, Wang J, Sui AX, et al. Effect of tumor target volume reduction on dose after 125I particle implantation[J]. Chin J Exp Surg, 2015, 32 (2): 309 DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-9030.2015.02.033. |
[6] | Kollmeier MA, Stock RG, Stone N. Biochemical outcomes after prostate brachytherapy with 5-year minimal follow-up: importance of patient selection and implant quality[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003, 57 (3): 645-653. DOI:10.1016/S0360-3016(03)00627-8. |
[7] | Lawton CA, DeSilvio M, Lee WR, et al. Results of a phase Ⅱ trial of transrectal ultrasound-guided permanent radioactive implantation of the prostate for definitive management of localized adenocarcinoma of the prostate (radiation therapy oncology group 98-05)[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2007, 67 (1): 39-47. DOI:10.1016/j.ijrobp.2006.08.016. |
[8] | Martin AG, Roy J, Beaulieu L, et al. Permanent prostate implant using high activity seeds and inverse planning with fast simulated annealing algorithm: A 12-year Canadian experience[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2007, 67 (2): 334-341. DOI:10.1016/j.ijrobp.2006.08.042. |
[9] | Merrick GS, Wallner KE, Butler WM, et al. Brachytherapy in men aged < or=54 years with clinically localized prostate cancer[J]. BJU Int, 2006, 98 (2): 324-328. DOI:10.1111/j.1464-410X.2006.06248.x. |
[10] | Stewart A, Parashar B, Patel M, et al. American Brachytherapy Society consensus guidelines for thoracic brachytherapy for lung cancer[J]. Brachytherapy, 2016, 15 (1): 1-11. DOI:10.1016/j.brachy.2015.09.006. |
[11] | Lee PC, Parks EK, Moran BJ. An innovative dosimetric model for formulating a semi-analytical solution for the activity-volume relationship in prostate implants[J]. Med Dosim, 2003, 28 (4): 243-253. DOI:10.1016/j.meddos.2003.03.001. |
[12] | Kovtun KA, Wolfsberger L, Niedermayr T, et al. Dosimetric quality and evolution of edema after low-dose-rate brachytherapy for small prostates: implications for the use of newer isotopes[J]. Brachytherapy, 2014, 13 (2): 152-156. DOI:10.1016/j.brachy.2013.05.006. |
[13] | Shaikh T, Zaorsky NG, Ruth K, et al. Is it necessary to perform week three dosimetric analysis in low-dose-rate brachytherapy for prostate cancer when day 0 dosimetry is done? A quality assurance assessment[J]. Brachytherapy, 2015, 14 (3): 316-321. DOI:10.1016/j.brachy.2014.09.012. |
[14] |
吴娟, 张宏涛, 隋爱霞, 等. 125I粒子治疗肺恶性肿瘤术后靶区变化对剂量的影响[J].
中华放射医学与防护杂志, 2015, 35 (4): 280-281. Wu J, Zhang HT, Sui AX, et al. Effect of target area changes after 125I particle therapy on the dose of lung cancer[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2015, 35 (4): 280-281. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2015.04.010. |