2. 陆军军医大学西南医院微创介入与放射性粒子诊疗中心, 重庆 400038
2. Center of Minimally Invasive, Southwest Hospital, Army Medical University, Chongqing 400038, China
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%[1]。随着125I粒子广泛应用于各种实体瘤,如何更精准达到术前计划剂量要求也在不断探索中。采用实时针道下的治疗计划在一定程度上降低了针道偏移导致剂量学的改变,已有学者利用徒手、模板引导下粒子针插植并实时针道计划,术后获得理想的靶区剂量[2-3]。前期研究已证实携带125I粒子导管的应用能较好地降低粒子纵向间距误差范围[4],能否提高实时计划剂量的准确性,目前尚未有明确结论。本实验着重研究在实时针道计划下,对比研究徒手组和导管组术前、术后各项剂量学参数的差异。
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,放射性活度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)。17G同轴套管针(上海美创医疗公司)。本实验所使用可降解导管是由聚乳酸为原料制备而成[5]。模拟病灶由食用薯蓣制成,大小约6 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。治疗计划系统(treatment planning system,TPS,北京航空航天大学图像中心)。
2.方法:用薯蓣制成模拟病灶42个,徒手组和导管组各21个。徒手组粒子输送为18 G麻醉用针,导管组粒子的输送针为17 G同轴套管针。将模拟病灶置于CT检查床,应用输送针按间距1.0~1.5 cm插入粒子针,每个病灶3个针道,每针道计划植入4颗粒子,粒子活度2.96×1010 Bq,按间距1.0~1.5 cm插入粒子针。再采集图像,将图像传入TPS,进行实时针道计划,处方剂量2 000 cGy,根据计划的粒子间距植入粒子或携带粒子导管。术毕对模拟病灶进行CT复查,再次将图像传入TPS系统,进行剂量验证。记录术前、术后剂量学参数,包括最小剂量(Dmin)、最大剂量(Dmax)、平均剂量(Dmean)、覆盖90%靶体积的剂量(D90)、90%处方剂量覆盖靶体积的百分比(V90)、均匀性指数(HI)、靶区外体积指数(EI)、适形指数(CI),各参数术前、术后差值为术后参数值-术前参数值。
3.统计学处理:数据用x±s表示,非正态数据采用中位数(Q25, Q75)表示。采用SPSS 24.0进行数据分析,并应用Bland-Altman法分析术前、术后剂量参数的一致性,组间差异比较采用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。
结果徒手组平均靶体积为(72.73±17.29) cm3,导管组平均体积为(75.27±13.42) cm3。通过Bland-Altman法分析,横坐标为各剂量参数术前和术后平均值,纵坐标为两者的差值,以差值的均数±1.96倍差值的标准差为95%一致性可信区间(confidence interval,CI)标绘散点图。徒手组Dmin差值均数为-82.58 cGy(95% CI:-554.08~389.50),V90差值均数为-0.78% (95% CI:-6.04~4.48),均为9.5%(2/21)超出95%一致性界限,显示一致欠佳(图 1)。徒手组在Dmax、Dmean、CI、HI、D90一致性尚可,导管组术前、术后各项参数在术前术后均具有较好的一致性。徒手组Dmax术前、术后差值为3881.4[JP3](1235.7,9709.8)cGy,导管组差值为24.9(-204.2,631.4)cGy,二者差异有统计学意义(Z=-2.311,P<0.005)。徒手组HI术前、术后差值为(0.014±0.02)%,导管组为(0.00±0.01)%,二者差异有统计学意义(Z=-2.352,P<0.005)。徒手组术前、术后D90平均为(2 477.70±648.78)和(2 372.88±571.87) cGy, 术前、术后差值均数为(-104.82±266.34) cGy,导管组术前、术后D90平均为(1 983.01±450.92)和(2 028.45±481.37) cGy,术前、术后差值均数为(45.45±83.32) cGy,导管组差值范围更小(Z=-2.453, P<0.005)[JP]。徒手组V90术前、术后分别为(95.56±3.77)%和(94.78±4.81)%,术前、术后差值均数为(-0.78±2.68)%,导管组V90术前、术后分别为(91.88±5.14)%和(92.36±5.22)%,术前、术后差值均数为(0.47±0.77)%,导管组的差值范围更小(Z=-2.845, P<0.005)。徒手组CI术前、术后差值均数为0.057±0.23,导管组为0.01±0.01, 二者差异有统计学意义(Z=-1.962,P<0.005,表 1)。
讨论
125I粒子近距离治疗肿瘤广泛应用于各种实体肿瘤,TPS系统模拟计算的参数值是目前剂量学最重要的参考指标。术前、术后的剂量精准达不到数值上的精准匹配,如何使术后验证剂量参数更接近于计划的剂量要求,从徒手插针到模板引导插针、从术前计划到术中实时计划均在不断探索中。TPS的应用是提高肿瘤局部控制率和降低并发症发生率的重要保障,不管是徒手粒子植入或是模板引导下粒子植入术前、术后剂量都存在一定差异[6-8],但是已有研究报道在增加实时针道计划下能获得较好的术前、术后剂量匹配[2-3]。在实际操作过程中徒手输送粒子因组织密度、输送力度、退针的长短等均会影响粒子所在空间位置,空间位置改变会显著影响靶区D90、V90、最大剂量、平均剂量等,从而出现治疗靶区出现“冷区”、“热区”[9]。在评价治疗靶区剂量时不仅仅以D90、V90为标准,同时应兼顾EI、CI、HI等重要参考指标,这三者可有效的判断靶区外接受超过处方剂量的体积占肿瘤靶区体积的百分比、靶区内剂量曲线分布形状与肿瘤靶区形状的适形度、靶区内剂量分布的均匀性。
本研究显示,携带粒子导管的联合应用,获得较好的术前、术后各参数的一致性,并显著降低了计划和验证的各参数的差值。但是本研究前期证实导管的粒子间距也存误差[4],这可能是导致术后验证剂量不能达到精准数值匹配的原因之一,但是它的误差范围显著低于徒手粒子植入。徒手组的术前、术后大部分参数一致性尚可,可能是由于薯蓣质地比较均匀,相比于人体组织有很大差异,粒子植入后位置误差可能比人体组织要小,粒子导管的优点未能最大限度体现。但是徒手组V90和Dmin一致性欠佳,可能与本研究设定粒子使用量有关,即使粒子未达到设定位置,也未进行粒子补种。在临床操作过程中这种情况出现较常见,需要进行粒子补种,粒子使用量会增加,导致靶区各剂量参数发生改变。为了减少术前、术后各项参数的差异,必须使各项影响因素均得到较好的控制。具有穿刺技术优势的医师可以按设定间距进行粒子针插植,相反可以借助模板或机器臂的辅助,即使这样它们的针道偏移也较明显,所以实时计划尤为重要。在相同靶区、粒子用量的情况下,本研究提供了较好的模拟结果,选择携带粒子导管在实时计划指导下可以得到更好的术前、术后剂量匹配,误差范围较小,具有一定的临床应用前景。
利益冲突 无
作者贡献声明 刘云撰写论文;何闯、黄学全确定选题、指导写作和修改论文;梁清华、陈玉潇负责数据的采集;李良山、袁晶、李廷源负责粒子装载和插植,及数据测量
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