中华放射医学与防护杂志  2024, Vol. 44 Issue (1): 13-17   PDF    
125I粒子治疗恶性肺肿瘤所致放射性肺炎剂量学因素分析
徐克 , 赵金鑫 , 刘泽洲 , 梁岩松 , 曹国辉 , 刘晓丽 , 底彦 , 王娟 , 张宏涛     
河北省肿瘤放射性粒子植入诊疗中心 河北省放射性粒子近距离治疗研究所 河北省人民医院肿瘤一科, 石家庄 050051
[摘要] 目的 观察125I粒子植入治疗恶性肺肿瘤导致放射性肺炎发生率, 对其相关剂量学参数进行分析。方法 回顾分析2017年1月至2022年12月河北省肿瘤放射性粒子植入诊疗中心收治的31例接受125I粒子植入治疗的恶性肺肿瘤患者, 其中鳞癌8例, 腺癌10例, 其他部位转移癌13例, 术后1~6个月复查胸部CT, 采用实体瘤疗效评价标准(RECIST 1.1)对所有患者行疗效评价, 观察客观缓解率(ORR)及疾病控制率(DCR), 放射性肺炎(RP)采用美国肿瘤放射治疗协作组(RTOG)放射性肺炎评价标准评价, 统计术后D90(90%靶体积所接受的最小周边剂量)、患侧肺V8(8 Gy包绕肺体积占患侧肺体积的百分比)、V32(32 Gy包绕肺体积占患侧肺体积的百分比)、患侧肺Dmean(平均照射剂量)。分析术后D90V8V32Dmean等剂量学参数与发生RP的关系, 将术后各剂量学参数与外放疗相关数据进行比较, 寻找与RP发生相关性较高的参数。结果 所有患者均顺利手术, 术后6个月疗效评价完全缓解(CR)11例, 部分缓解(PR)11例, 疾病稳定(SD)8例, 疾病进展(PD)1例, ORR为71.0%, DCR为96.8%, RP患者3例, RP发生率为9.7%, 粒子术后V8V32Dmean等不能作为预测放射性肺炎指标, 经随访观察术后D90超过170 Gy发生放射性肺炎患者3例(3/5), < 170 Gy患者发生放射性肺炎患者0例(0/26)。结论 粒子植入治疗恶性肺肿瘤, 术后D90与RP发生有一定相关性, V8V32Dmean与RP发生无相关性。
[关键词] 放射性肺炎    肺肿瘤    近距离治疗    剂量学参数    
Dosimetric analysis of radiation pneumonitis induced by 125I seed implantation for the treatment of malignant lung tumors
Xu Ke , Zhao Jinxin , Liu Zezhou , Liang Yansong , Cao Guohui , Liu Xiaoli , Di Yan , Wang Juan , Zhang Hongtao     
Hebei Provincial Tumor Radioactive Seeds Implantation Diagnosis and Treatment Center, Hebei Provincial Radioactive Seeds Brachytherapy Institute, First Oncology Department of Hebei Provincial People's Hospital, Shijiazhuang 050051, China
[Abstract] Objective To investigate the incidence of radiation pneumonitis (RP) induced by 125I seed implantation for the treatment of malignant lung tumors and analyze related dosimetric parameters. Methods A retrospective analysis was conducted on 31 cases of malignant lung tumors treated with 125I seed implantation from January 2017 to December 2022 at Hebei Provincial Tumor Radioactive Seeds Implantation Diagnosis and Treatment Center. These cases consisted of eight patients with squamous cell carcinoma, 10 patients with adenocarcinoma, and 13 patients with metastatic cancer in other sites. At 1-6 months after treatment, these patients received postoperative chest CT scans, with the efficacy evaluated based on the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors version 1.1 (RECIST 1.1), including the objective response rate (ORR) and the disease control rate (DCR). The efficacy of RP was evaluated using the Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) criteria. Postoperative dosimetric parameters, including D90 (minimum peripheral dose received by 90% of the target volume), V8 (percentage of lung volume receiving 8 Gy), V32 (percentage of lung volume receiving 32 Gy), and Dmean (mean radiation dose) of the affected lung, were statistically analyzed. The relationships of the RP occurrence with postoperative D90, V8, V32, and Dmean were analyzed by comparison with relevant external radiotherapy data, to identify the parameters that are correlated closely with RP occurrence. Results All the patients underwent successful surgeries. The postoperative efficacy evaluation after six months showed complete response (CR) in 11 cases, partial response (PR) in 11 cases, stable disease (SD) in eight cases, and progressive disease (PD) in one case, with an overall response rate (ORR) of 71.0%, and a disease control rate (DCR) of 96.8%. Three patients suffered RP, with an incidence rate of 9.7%. Postoperative V8, V32, and Dmean could not serve as predictive indicators for RP. Follow-up observation revealed that three RP cases (3/5) exhibited postoperative D90 exceeding 170 Gy and no RP cases (0/26) showed postoperative D90 below 170 Gy. Conclusions In the treatment of malignant lung tumors with 125I seed implantation, there is a certain correlation between RP and postoperative D90, while there is no correlation between it and V8, V32, and Dmean.
[Key words] Radiation pneumonitis    Lung tumor    Brachytherapy    Dosimetric parameter    

放射性I125粒子作为近距离放疗的一种,广泛应用于肺肿瘤,取得了确切的疗效[1-3]。在放射治疗中,剂量决定疗效和并发症。剂量过低可能导致肿瘤复发,剂量过高则难免出现相应并发症。在立体定向治疗中,由于处方剂量及分割模式不同,国内外学者对于平均受照剂量(MLD)及Vx (x Gy包绕肺体积占患侧肺体积的百分比等在预测放射性肺炎(RP)的价值看法不同[4]。不同放疗模式如调强放疗或立体定向放疗,在放射性肺炎预测采用的剂量学参数也并不一致。放射性粒子植入也存在一定的放射性肺炎发生,但因为粒子植入靶区剂量高,剂量跌落快,对周围正常肺组织影响比较小,出现放射性肺炎的因素也与外照射不同。本研究旨在观察粒子植入的剂量学参数与放射性肺炎发生的关系,为预防放射性肺炎的发生提供参考。

资料与方法

1. 临床资料:回顾性选取2017年1月至2022年12月在河北省肿瘤放射性粒子植入诊疗中心实施125I粒子植入恶性肺肿瘤患者31例,男17例,女14例,中位年龄58岁(43~85岁),其中,鳞癌8例,腺癌10例,其他部位转移瘤13例,按照术前治疗计划系统(TPS)计划,植入粒子达到术前剂量。纳入标准:①所有患者均经病理证明为恶性肺肿瘤,无肺门及纵隔淋巴结转移。②肺内有可评价病灶,肿瘤长径为1~5 cm。③卡氏评分(KPS)≥70。④预期生存期≥3个月。⑤多学科会诊认为患者不适合手术及放化疗。排除标准:①严重器官功能障碍,如严重心、肺、肝和肾功能不全等。②严重凝血功能障碍者。③预计生存期<3个月患者。本研究已经过河北省人民医院伦理委员会批准(审批编号:2023164),所有患者均签署知情同意书。

2. 主要设备:①TPS:Prowess Panther Brachy v5.0近距离治疗(Brachytherapy)计划系统,美国Prowess公司。②18G植入针J820-C型和Mick200-TPV Applicator枪等设备由美国Mick Radio-Nuclear公司提供。③PET-CT Discovery CT750HD型购自美国GE公司。④放射性125I粒子为6711-99型(北京智博医药公司),粒子长4.5 mm,直径0.8 mm,活度0.6~0.8 mCi(1Ci = 3.7 × 1010 Bq), 能量27~35 keV,半衰期59.4 d。⑤放射性活度计采用RM-905a型井型电离室,由中国计量科学研究院提供。⑥负压真空垫大小为120 cm × 80 cm × 4 cm,购自淄博天辰医疗器械厂。

3. 方法:术前1周行胸部强化CT。根据肿瘤大小设定粒子活度及处方剂量,设计术前计划。局部浸润麻醉后,术者按照术前计划在CT引导下植入粒子,手术后即刻扫描CT,验证计划,得出D90V8V32Dmean等剂量学参数,其中V8V32是根据外放疗V5V20(5、20 Gy等剂量线包绕肺的体积占全肺体积的百分比)换算得出,Dmean值转换成外放疗剂量[5]

$ \operatorname{BED}=D\left[1+\frac{R_0}{(\mu+\lambda)(\alpha /\beta)}\right] $ (1)
$ \mathrm{EQD}_2=\mathrm{BED} /\left[1+\frac{2}{(\alpha /\beta)}\right] $ (2)

式中,BED为生物有效剂量;D为照射总剂量;初始剂量率R0=D×λ,细胞修复常数μ=0.5 ·h-1;粒子衰变常数λ=ln2/T1/2;EQD2为2 Gy分割生物等效剂量;粒子半衰期T1/2=59.4 d;晚反应组织α/β=3。术后1~6个月复查CT,进行疗效评价及并发症观察。

4. 观察指标:采用RECIST 1.1评价[6]局部疗效,术后随访1~6个月,进行疗效评价并观察RP发生情况,客观缓解率(ORR)=(CR+PR)/总例数×100%,疾病控制率(DCR)= (CR+ PR+SD)/总例数×100%。RP采用美国肿瘤放射治疗协作组(RTOG)评价标准评价:分为0~4级,其中0级,治疗后同治疗前无改变;1级,轻度干咳或劳累之后有呼吸困难;2级,休息时可无呼吸困难,但劳力活动有呼吸困难,不间断的咳嗽,需要麻醉性镇咳药治疗;3级,休息时有呼吸困难,重度咳嗽以致镇咳药物难以止咳,需要持续吸氧,及糖皮质激素积极治疗并预防感染;4级,呼吸功能不全,需要辅助通气。

5. 统计学处理:采用SPSS 25.0统计软件进行数据分析。采用二元logistic回归分析评估独立预后因素。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

1.疗效:所有患者均顺利完成手术,术后各剂量学参数见表 1,术后6个月进行疗效评价,其中CR 11例(35.5%),PR 11例(35.5%),SD 8例(25.8%),PD 1例(3.2%),ORR为71.0%,DCR为96.8%。经二元logistic回归分析,D90V8V32Dmean均与RP发生无关。

表 1 患者粒子植入术后各剂量学参数 Table 1 Dosimetric parameters of patients post-seed implantation

2. RP情况:术后随访1~6个月,3例患者出现RP,其中2例为1级RP,1例为2级RP,发生率为9.7%(3/31),随访期间序号1、8、26患者分别规律口服盐酸埃克替尼、阿法替尼、吉非替尼靶向治疗,序号6、7患者术后分别进行伊立替康+西妥昔单抗、紫杉醇+洛铂化疗,随访期间抗肿瘤治疗与放射性肺炎发生无关,其余患者未进行抗肿瘤治疗。

讨论

RP是恶性肺肿瘤放疗常见的并发症之一,部分患者可形成不可逆转的肺纤维化,影响患者生存质量,有文献报道其发生率为5%~25%[7]。Shi等[8]报道在立体定向放射治疗中RP发生率为11.9%~28.0%,粒子植入治疗肺肿瘤中文献报道发生率为9.3%[9],在本研究中发生率为9.7%,与其他研究相似。在粒子植入中,RP发生率虽较外放疗低,然而一旦发生也应引起重视,因此,及时预测RP非常关键。

外放疗中如立体定向放疗等,RP发生一般与MLD、V5V10V20等剂量学参数相关[10-13],当MLD<11.2 Gy时RP发生率相对较低。外放疗中,剂量束能量范围为4~18 MeV,射线质硬穿透能力强,治疗时经过正常肺组织对肿瘤进行照射,剂量呈均匀性分布。放射性粒子植入是将微型放射源125I粒子直接植入到肿瘤内部,通过释放γ射线破坏肿瘤DNA合成,能量范围为27~35 keV,组织半价层为1.7 cm,粒子射线能量与距离关系遵从平方反比定律,射线仅对粒子植入侧肺组织有影响,大部分能量集中在靶区附近。距离粒子越远,射线能量越低,损伤也约小。这一现象在本研究中可以证实,文中Dmean超过30 Gy患者有3例,放射性肺炎发生率为0,因为虽然靶区局部剂量极高,导致肺Dmean超过30 Gy,但是正常肺组织并没有接受到可以导致放射性肺炎的剂量,提示粒子植入中Dmean预测放射性肺炎价值较低。

放疗一般公认V5≤50%,V30≤20%RP发生概率较低,经BED转换在粒子植入中为V8≤50%,V32≤20%,肿瘤内部与粒子源的距离是剂量衰减的重要物理因素,在125I粒子源的轴向方向上,在距轴心5~10 mm处,粒子源的轴向剂量分布均呈锐减趋势,125I粒子源的径向剂量在距离轴心超过30 mm处,剂量率的衰减均超过了99%,因此,粒子植入时绝大部分剂量沉积在肿瘤内部,在本研究中,V32超过20%患者有7例,RP发生率为0,V8超过50%患者7例,RP发生率为0,提示上述参数预测价值不高。

在肿瘤治疗中,靶区与危及器官的剂量是影响疗效及并发症的直接因素[14-15],剂量过低会引起局部复发,剂量过高会引起并发症。王明臣等[16]报道在外放疗照射剂量<60 Gy时,放射性肺炎发生率为2.6%,当剂量处于60~70 Gy时,其发生率为60.6%,当剂量超过70 Gy时,发生率达到100%。外放疗剂量为70 Gy时,经BED转换在粒子植入中为111 Gy,本中心粒子植入治疗恶性肺肿瘤时处方剂量多为120~140 Gy,因此外放疗剂量在评价粒子植入时并不合适。在本研究中剂量低于170 Gy,RP发生率为0,超过170 Gy共5例患者,其中3例发生RP。粒子照射具有不均匀性[17],中心剂量高,周围剂量低,当D90达到170 Gy时,中心区域剂量将超过300 Gy,高剂量持续照射会导致邻近肺组织损伤[18],增加RP发生概率。因此,术后评价D90是否超过170 Gy是完全有必要的。

综上所述,粒子植入治疗肺肿瘤D90与RP发生率密切相关,控制D90可以有效降低术后RP发生率。未来会加大样本量,延长随访时间,进一步找出与RP发生相关的其他剂量学参数。

利益冲突  无

作者贡献声明  徐克负责研究设计、数据统计分析以及论文撰写;赵金鑫、刘泽洲负责研究结果的数据收集和数据整理;梁岩松、曹国辉、刘晓丽、底彦协助研究设计完成;王娟、张宏涛指导研究设计、结果分析和论文修改

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