放射性125I粒子广泛应用于各部位实体肿瘤的近距离治疗,取得了较好的临床疗效[1-6]。国际辐射单位与测量委员会(ICRU)第24号报告指出,肿瘤外放射根治剂量的精确性应好于±5%[7]。精准的剂量控制是粒子治疗疗效和并发症控制的重要保障,达到精准的剂量控制需从粒子针道和粒子空间位置进行研究。模板引导下的粒子输送针的插植,在一定程度上解决了粒子输送针的空间位置与术前计划吻合。但是沿针道的纵向粒子间距与术前计划或术中计划尚不能精准匹配,存在较大误差,会出现剂量热点或冷点,导致肿瘤局部控制失败或不良反应。本研究着重探讨粒子纵向距离的准确性,对比徒手组和导管组与设定粒子间距偏离差异性。
材料与方法1.材料:本研究使用6711-99型125I粒子(北京智博高科生物技术有限公司), 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,活度1.85×107 Bq,半衰期59.6 d。18 G麻醉用针(上海埃斯埃医械塑料制品有限公司)。17 G同轴套管针(Argon Medical Devices,Inc, 美国)。所使用导管由是本团队专利产品(专利号:CN205515980U),由聚乳酸为原料制备而成,导管内径0.80~0.85 mm,外径1.10~1.15 mm,一端为盲端,一端为喇叭口,便于粒子放入且不外漏。本研究共制备可降解粒子导管60根和间隔块180粒。模拟病灶由食用薯蓣制成,大小约7 cm×4 cm×4 cm。应用16排螺旋CT采集图像(上海联影医疗科技有限公司),扫描参数120 kV,150 mA,层厚5 mm,层间距5 mm。
2.方法:用薯蓣制成24个模拟病灶,分为徒手组和粒子导管组,每组12个模拟病灶,徒手粒子输送为18 G麻醉用针,粒子导管的输送针为17 G同轴套管针。将模拟病灶置于CT检查床,应用输送针按设定等间距插植,每个模拟病灶进行5个针道插植,3位医师同时对徒手组和粒子导管组进行针道插植,CT复查了解有无针道交叉或较严重的偏移。徒手粒子植入按设定粒子间距0.5和1.0 cm完成粒子输送,粒子导管按上述相同设定间距进行粒子装载后植入模拟病灶内。术后对模拟病灶进行CT复查,在窗宽/窗位(2 000/400)条件下通过CT测量软件进行粒子间距测量,由3位手术医师测量取中间值并做记录。
3.统计学处理:采用SPSS 20.0统计软件进行数据处理。正态数据用x±s表示,配对t检验分析徒手组和导管组对设定间距偏离的差异,P<0.05为差异有统计学意义。
结果徒手组和粒子导管组总共使用粒子480颗,每组240颗。徒手粒子插植和携带125I粒子导管插植分别为60个针道。徒手组在设定0.5 cm间距情况下,3位医师与设定间距偏离距离分别(0.18±0.08)、(0.12±0.06)和(0.26±0.09)cm。在设定1.0 cm间距情况下,3位医师与设定间距偏离分别为(0.17±0.11)、(0.10±0.08)和(0.11±0.06)cm。徒手组与设定间距(0.5和1.0 cm)的偏离程度为(0.184±0.047)、(0.127±0.051)cm。导管组组在设定0.5 cm间距情况下,3位医师与设定间距偏离距离分别(0.006±0.009)、(0.010±0.010)和(0.003±0.010)cm。在设定1.0 cm间距情况下,3位医师与设定间距偏离分别为(0.006±0.010)、(0.020±0.008)和(0.003±0.010)cm。导管组与设定间距(0.5和1.0 cm)的偏离程度为(0.007±0.006)和(-0.003±0.006)cm。导管组偏离设定粒子间距的程度明显小于徒手组(t=3.804、2.499,P < 0.05,图 1)。
讨论
125I粒子近距离治疗肿瘤的临床疗效及不良反应与肿瘤及危及器官接受照射剂量相关。治疗计划系统(treatment planning system,TPS)的应用可以有效评价肿瘤及危及器官接受的照射剂量。如何有效精准地将术前计划或术中实时计划与术后验证的各个剂量学参数匹配,仍然是临床需要解决的问题。粒子的空间位置是由针道位置和沿针道的纵向粒子分布两个因数决定的,国内学者使用模板引导插针技术,有效地提高了粒子针插植的精准性,但仍然存在粒子纵向分布准确性问题[8-9]。已有研究表明,在其他条件不变情况下,若插植的粒子不在计划的空间位置,就会导致靶区D90、V90、最高剂量与平均剂量明显变化[10],粒子的精准空间位置是剂量精准的重要保证。除采用模板、导航技术等提高植入针道之间的空间位置的准确性外,还应降低粒子纵向间距与计划间距的误差范围,减少术后剂量分布与术前或术中计划剂量分布差异。已有学者发明固定的粒子链[11],它与本实验使用的导管材料选择不一致,结构和组装方式也存在差异,本研究采用体内可降解粒子导管和粒子间隔块[12],进行粒子和粒子间隔块装载,这两种粒子组装方式均可以解决针道内粒子聚集和分离的问题,能根据术中计划即时调整粒子间距和活度,易于达到计划的粒子空间位置。
本研究显示,导管组更接近于设定粒子间距,对设定的0.5和1.0 cm间距,存在一定偏离值,出现这种差异可能由于出厂间隔块长度的精准性和术后测量的误差,但导管组的偏离明显优于徒手组。徒手组偏离势必导致粒子空间位置与术前计划或术中实时计划存在差异,剂量学上无法与术前或术中实时计划匹配。本研究采用的同一材质模拟病灶进行插植,就存在如此大差异,在临床工作中,不同组织密度病灶的插植,这中差异性将会更大,主要临床因素考虑:①组织密度或术者主观的影响,粒子退针时不能按TPS计划设定的距离退针。②有一定活动度病灶会随针道移动导致术者误以为已达到设定的距离要求。③靶病灶存在少量液化区域使针道粒子无法达到设定的空间位置。④粒子针道在反复输送粒子时,针道内气体、液体挤压会导致远端粒子沿原始针道向前聚集。因此,在临床工作中应避免这些因素对粒子空间位置影响。已有研究表明,对于5 cm边长肿瘤,若粒子呈周边分布时V90为95.70%,而中心分布时V90仅为61.50%,前者仅4.3%靶体积未接受90%处方剂量照射,后者却有38.5%靶体积剂量不足,后者的不足必然导致肿瘤控制不佳或复发,故肿瘤粒子周边分布更能达到靶区剂量要求[10],并且不同125I粒子的排列不同,等剂量曲线分布也不同,不同种的布源方式均可达到给予的处方剂量,粒子的间距和排列方式对靶病灶周边剂量影响较为显著[13],肿瘤周边布源,与危及器官更接近,剂量更需精准掌控,应避免因操作者或者病灶本身的原因引起粒子聚集和稀疏。本文体外模拟病灶研究结果显示,可降解粒子导管可能是解决这些问题的重要手段,下一步将进行动物实验了解导管的降解是否导致粒子移位。
利益冲突 本研究为重庆市社会事业与民生保障科技创新项目(CSJC2016shms-ZTZX0045)。所有作者均于投稿前阅读并认可本研究内容,不存在任何潜在利益冲突作者贡献声明 何闯负责数据的采集、论文撰写,对结果进行统计和分析;陈玉潇、李良山、杨丽、袁晶、李廷源负责实验的粒子装载和插植并进行数据测量;黄学全确定选题、指导写作和修改
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