125I粒子周边与中心分布治疗肿瘤剂量学初步研究

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125I粒子组织间近距离放疗因其具有定位准确、肿瘤靶区适形度高、靶区内剂量高,周边正常组织接受剂量低、并发症少、易于防护等优点,而被广泛应用于前列腺癌、肺癌、胰腺癌、肝癌等恶性肿瘤,并取得了较好的临床效果[1-5]。剂量分布是影响125I粒子植入治疗肿瘤的疗效与并发症最重要的因素之一。125I粒子源的空间位置直接影响了剂量分布的合理性。粒子植入技术推广初期,植入位置的准确性缺乏有效的控制方法,大多数术者依靠经验将粒子按照间距0.7cm1.5cm植入肿瘤[6],存在较大误差,肿瘤靶区内的放射治疗剂量无法计算,靶区内的剂量分布是否合理无法了解,并发症多,临床应用受到了很大的限制。计算机三维治疗计划系统(Treatment planning system,TPS)的问世及影像学的飞速发展对近距离放射治疗起到了极大的推动促进作用。目前临床上决定粒子分布模式的方法主要有两种,一种是依据巴黎系统原则进行布源,强调均匀分布,但是巴黎系统并非为125I粒子植入近距离治疗设计,难免会出现剂量误差,另一种目前应用最广泛的方法是由TPS模拟预计划产生。由TPS可知,不同的125I粒子布源方式均可以达到同一处方剂量,但靶区内剂量分布不同,由于临床上关于不同部位的肿瘤及其大小、病理类型、形状等遵循何种立体布源方式尚无统一标准,因此不同的医师选择125I布源方式可能不同,疗效及并发症亦不同,因此采用何种布源方法是规范化125I植入治疗恶性肿瘤急需解决的重要难题之一。对于一些解剖结构位置特殊如腹膜后淋巴结转移癌常常受周围肠管等危及器官限制导致术后粒子位置很难与术前预计划相匹配,致使术后验证周边剂量与术前计划存在差异,对于这些解剖位置特殊无法完全按照TPS计划进行布源的患者,何种布源方式更有利于实现靶区内剂量的合理分布是亟待解决的问题。目的:本研究应用TPS模拟在相同处方剂量、相同肿瘤靶区体积、相同粒子活度时选择放射性125I粒子周边分布与中心分布两种布源方式,分析相应分布方式后肿瘤靶区内部剂量分布特点并评价计划质量,从而得出肿瘤靶区内适宜的剂量分布,为临床上粒子植入分布方式的选择提供理论依据。方法:用激光扫描仪扫描一张标记有5cm刻度的白纸,以JPEG格式存储在计算机上。利用图像转换程序,创建图片,每层图片层间距为5mm。按照模拟肿瘤的大小将所需层数的图片传输到计算机三维治疗计划系统(TPS)中,调整图片坐标原点O(0.2,0.2),模板原点(-0.25,-0.25),矩阵密度128×128,以坐标原点O(0.2,0.2)为中心,利用TPS勾画边长分别为2、3、4、5cm的正方体及直径(高)分别为2、3、4、5cm的圆柱体,模拟相应大小及形状的肿瘤靶区;设定处方剂量145Gy,载入粒子活度为0.6mci,粒子层间距1cm,进针方向与模板和粒子插植平面相垂直,按粒子不同分布模式分为A组(周边分布:90%以上的粒子数分布于肿瘤的外1/3)及B组(中心分布:90%以上的粒子数分布于肿瘤的内2/3)两组,每组使D90接近处方剂量。记录A、B两组的剂量体积直方图(Dose volume histogram,DVH)所示D90(90%肿瘤体积接受的剂量)、V90(计划靶区接受90%处方剂量的体积百分比)、Max Dose(最大剂量)、Mean Dose(平均剂量),统计两组植入粒子的总数,计算均匀性指数(Homogeneity index,HI)、靶区外体积指数(External index,EI)和适形指数(Conformal index,CI)。结果:A(周边分布)、B(中心分布)两组D90的算数平均数分别为146.41±1.73Gy、145.07±2.06Gy,两组差异无统计学意义(t=-1.733,P=0.127);A、B两组V90的算数平均数分别为95.89±1.01%、94.39±1.29%,两组差异具有统计学意义(t=-3.578,P=0.009);A、B两组最高剂量的算数平均数分别为1431.74±73.99Gy、1808.45±196.89Gy,两组差异具有统计学意义(t=7.758,P=0.000);A、B两组平均剂量的算数平均数分别为190.93±4.04 Gy、198.81±1.69Gy,两组差异具有统计学意义(t=5.633,P=0.001)。A、B两组粒子数目的算数平均数分别为61.00±40.89颗、83.88±60.78颗,两组差异具有统计学意义(t=3.214,P=0.015);A、B两组均匀性指数的算数平均数分别为52.45±13.47%、27.49±3.78%,两组差异具有统计学意义(t=4.778,P=0.002);A、B两组靶区外体积指数的算数平均数分别为2.32±2.23%、6.60±4.50%,两组差异具有统计学意义(t=3.412,P=0.011)。A、B两组适形指数的算数平均数分别为0.89±0.02%、0.84±0.04,两组差异具有统计学意义(t=-3.529,P=0.010)。结论:1 125I粒子不同分布模式直接影响肿瘤靶区的剂量分布,相同处方剂量、相同肿瘤靶区体积、相同粒子活度时,125I粒子周边与中心分布均能达到处方剂量;但粒子中心分布易形成聚集的高剂量区,周边分布时靶区的剂量学参数水平更适宜。2相同处方剂量、相同肿瘤靶区体积、相同粒子活度时,粒子周边分布时靶区内剂量分布的均匀性更好、靶区外接受超过处方剂量的体积更小、适型度更好。3相同处方剂量、相同肿瘤靶区体积、相同粒子活度时,粒子周边分布所需粒子数目少于中心分布,且肿瘤体积越大粒子数差距越明显。
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