放射性粒子植入技術的規(guī)范化

放射腫瘤學簡介放射治療是治療腫瘤三大手段之一70%腫瘤病人需作放射治療腫瘤治愈率45%，外科治愈22%

放射治療治愈18%，化療治愈5%當前第1頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性治療是惡性腫瘤的主要手段●

60%-70%的患者在治療過程中需要用放射治療●

40%的腫瘤放療可以根治當前第2頁\共有87頁\編于星期三\5點惡性腫瘤的綜合治療●

早期●

局部進展期，可手術切除，放療作為輔助治療●

局部進展期，不可手術切除，放療作為主要治療手段，化療及手術為輔助治療●

復發(fā)/轉移，放化療為主要治療手段●●當前第3頁\共有87頁\編于星期三\5點放療的作用●

首次確診惡性腫瘤，65%～72%為局部進展期，放療目的是根治腫瘤●

放療的“根治劑量”可能—受腫瘤周圍正常組織的限制，無法達到真正根治腫瘤細胞的劑量—不清楚癌細胞致死劑量究競是多少●

“根治劑量”治療的患者，30%～50%可能未控或復發(fā)，治療失敗當前第4頁\共有87頁\編于星期三\5點放射腫瘤學放射物理放射生物臨床腫瘤當前第5頁\共有87頁\編于星期三\5點照射方式★體外照射直線加速器、鈷－60、X線機★近距離治療－后裝治療機－血管內照射

－粒子植入★內照射當前第6頁\共有87頁\編于星期三\5點放療基本原則★靶區(qū)GTV、CTV、PTV,3D-CRT,IMRT,IGRT★目的根治、姑息、急癥★保護相鄰正常組織★保護全身狀態(tài)當前第7頁\共有87頁\編于星期三\5點ICRU62

定義

腫瘤區(qū)(GTV)內靶區(qū)(ITV)計劃靶區(qū)(PTV)治療區(qū)照射區(qū)臨床靶區(qū)(CTV)當前第8頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子植入近距離治療

RadiativeseedsinterstitialBrachytherapy當前第9頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子植入利用具有放射活性的粒子,永久性植入到腫瘤組織中,借放射性粒子釋放的放射線,對腫瘤進行治療放射性粒子植入是近距離治療的內容之一當前第10頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入的歷史1909年和Degrais用導管將帶外殼的鐳置入前列腺尿道，完成第一例近距離治療前列腺癌

；1915年，Barringer在紐約紀念醫(yī)院，用4-6英寸長鐳針，行會陰插植治療前列腺癌。因為直腸損傷較大，未能廣泛推廣

1931年，F(xiàn)orssell提出“近距離治療”的術語；Quimby提出劑量表格計算方法，并由曼徹斯特Paterson和Parker醫(yī)生進一步完善1952年，F(xiàn)locks首創(chuàng)術中組織間注射膠體金粒子治療前列腺癌，PasTeau1901年，PierreCurie發(fā)明帶包殼同位素，能埋入組織當前第11頁\共有87頁\編于星期三\5點20世紀70年代，紐約紀念醫(yī)院whitmore首先用I-125粒子行恥骨后前列腺組織間植入，治療B、C期患者20世紀80年代后期，粒子插植適應癥擴大；圖像分析技術新放射性核素及模板指導系統(tǒng)、治療計劃系統(tǒng)相繼用于粒子植入；并發(fā)展外照射與粒子植入聯(lián)合治療，使粒子治療技術進一步發(fā)展與完善；當前第12頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子植入的優(yōu)點局部適形放療,使腫瘤得到高劑量,而周圍正常組織受量很少,增加腫瘤與正常組織劑量分配的差植,減少并發(fā)癥,增加療效永久性植入的粒子,長期釋放射線,使腫瘤細胞增殖減少,局部控制率提高劑量率較低,對氧的依賴性小,降低氧增比,射線作用增強,部分克服了氧細胞的放射抗拒性易于防護,半衰期較短當前第13頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入的適應證前列腺癌肺癌及胸腔腫瘤肝癌胰腺癌骨和軟組織腫瘤眶內腫瘤頭頸部腫瘤腦腫瘤盆腔復發(fā)腫瘤椎旁及椎體腫瘤腎及腎上腺腫瘤當前第14頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入的適應證要求局部進展期，無運處轉移直徑≤7cmKPS60以上生長緩慢，分化好的腫瘤當前第15頁\共有87頁\編于星期三\5點單用粒子植入適應證病理證實直經(jīng)7cm以下實體病灶局部進展期腫瘤植入需結合外照射等綜合治療措施局部進展期可用粒子植入達到姑息治療目的當前第16頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入的禁忌證生存期不超過3個月者惡液質，一般情況差，不能耐受粒子植入治療空腔臟器慎用淋巴引流區(qū)不用于預防性植入嚴重糖尿病估計重要器官可能受到超過耐受劑量的照射當前第17頁\共有87頁\編于星期三\5點術中粒子植入治療病例選擇標準Kps＞80，估計生存期＞6個月病灶限局經(jīng)皮穿刺達不到病灶部位腫瘤體積最大徑＜10Cm沒有廣泛壞死和瘺當前第18頁\共有87頁\編于星期三\5點術中粒子植入禁忌證全身播散有dm病例應全身化療當前第19頁\共有87頁\編于星期三\5點術中粒子植入手術要求開腹探查，評估病灶范圍手術暴露病灶范圍冰凍切片，證實病理診斷最大程度保護器官，盡可能行減量切除殘余病灶進行粒子植入當前第20頁\共有87頁\編于星期三\5點術中粒子植入的優(yōu)點直視下術中植入準確性優(yōu)于經(jīng)皮穿刺明確原發(fā)/復發(fā)病灶范圍得到準確的病理診斷腫瘤減量手術可以改進放射療效粒子植入位置符合劑量學要求腹腔網(wǎng)膜提供吸收表面，并改善正常組織循環(huán)，氧含量增加。用網(wǎng)膜填充在粒子周圍，保護正常組織。當前第21頁\共有87頁\編于星期三\5點術中粒子植入方式直接注入腫瘤或殘余腫瘤部位（Mick施源器），或植入手術切緣平面植入到手術范圍，用可吸收紗布貼敷到創(chuàng)面，粒子縫在紗布上，每個粒子應間隔相等（一般間距1cm）胸腔鏡或其它內窺鏡下植入機器人系統(tǒng)植入當前第22頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第23頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第24頁\共有87頁\編于星期三\5點術中粒子植入的劑量學要求125I粒子源，80%的劑量在1Cm之內吸收125I半衰期60.2天，如果配合EBRT，應在第一個半衰期內給予生物學相關劑量125I的總活性應在毫居級，用Anderson’snomogram公式計算，每個粒子活度應為0.3～0.5mCiCevc’s公式計算總粒子數(shù)=（長+寬+厚）/3×5÷每個粒子活度125I植入的總劑量，按1年衰變值計算。范圍是12000-16000cGy；第一個半衰期最小表面劑量是6000cGy-8000cGy當前第25頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子植入的特點影像指導下的放療（IGRT）單次立體定向放療（SRS）高劑量

—腫瘤局部高劑量

—周圍正常組織得到保護達到根治劑量，提高局部控制率精確（準確）適形的放療

—適形指數(shù)達100%

—降低周圍正常組織損傷當前第26頁\共有87頁\編于星期三\5點植入粒子的物理條件放射性粒子種類放射性粒子活度（強度）放射性粒子的半衰期放射性粒子的劑量分布（單個疊加劑量）當前第27頁\共有87頁\編于星期三\5點臨床使用的粒子特征

125I103Pd192Ir──────────────────────半衰期60.2d17d74d平均能量27.4kev21kev380kev

源長4.5mm4.5mm直徑0.8mm0.8mm標記物長度3mmAg1mmPb初始劑量率7.7cGy/h18cGy/h40cGy/h劑量率8-10vGy/h20-24cGy/h半價層0.025mmPb0.008mmPb6.3Cm組織釋放94%劑量240d68d當前第28頁\共有87頁\編于星期三\5點組織間植入粒子的特性

125I103Pd衰變模型e-電子俘獲e-電子俘獲平均能量27.4kev21kev空氣比釋動能轉換1.270U/mCi1.293U/mCi劑量率常數(shù)0.88cGy/hr.u0.74cGy/hr.u初始劑量率7.7cGy/hr18-20cGy/hrRBE1.41.9當前第29頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入用125I的好處低能125I植入后，γ線立即穿透到周圍組織，保護相鄰正常組織相對較長半衰期，延長放射線到腫瘤體積的時間放射誘使腫瘤縮小，125I粒子密集，局部劑量自然增加。持續(xù)低劑量放療，改進腫瘤局部乏氧。當前第30頁\共有87頁\編于星期三\5點125I粒子植入劑量不均勻原因內在的放射性物學因素，如散射和各向異性技術因素，如不正確的粒子分布。當前第31頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子的活度放射性粒子的活度實際上代表粒子的放射性強度，用于植入到腫瘤中的粒子活度一般為活度單位MBq，1mCi=37MBq，1mCi產(chǎn)生182cGy，1MBq=4.92cGy 計算腫瘤所需放射總活度（mCi）=期望組織吸收劑量（cGy）×腫瘤器官重量（g）/182。腫瘤重量可用CT推算上述計算公式可改為：腫瘤所需放射總活度（MBq）=期望組織吸收量（cGy）×腫瘤器官重量（g）/4.92當前第32頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子的劑量率放射性粒子具非常低的劑量率,使照射時間延長延長照射時間和低劑量率使正常組織損傷明顯減少,對腫瘤細胞殺傷沒有影響延長照射時間,使乏氧腫瘤細胞有時間發(fā)生再氧合,使放射效果提高延長照射時間會使亞致死損傷修復再氧合與亞致死損傷修復是對立的統(tǒng)一,在相當寬的劑量率范圍內,沒有劑量率效應,也不降低腫瘤的放射效應當前第33頁\共有87頁\編于星期三\5點放射性粒子的半衰期一般按3個半衰期計算劑量半衰期直接影響離子的劑量率,如125I的始劑量率為7.7cGy/h,劑量率為8-10Gy/h,而103Pd的始劑量率18cGy/h,劑量率為20-24cGy/h當前第34頁\共有87頁\編于星期三\5點半衰期與臨床應用選擇Ling根據(jù)實驗數(shù)據(jù)提出數(shù)學模型，認為125I用于增殖慢的腫瘤，如前列腺癌；103Pd用于增殖快的腫瘤。臨床并未證實上述推論。臨床用兩種同位素療效無區(qū)別臨床應用：125I用于分化中-高的腫瘤，103Pd用于分化差的腫瘤劑量率不同，治療不同腫瘤的效果不同。

Tpot<10天，生長較快的腫瘤，Pd-103較好；

Tpot>10天，生長較慢的腫瘤，I-125較好當前第35頁\共有87頁\編于星期三\5點處方劑量

Prescriptiondose，PD規(guī)定的治療腫瘤劑量腫瘤靶區(qū)95%的體積應達到PD，即V100＞95%，即95%以上的體積有100%的劑量PD即mPD靶區(qū)一般不超過2PD腫瘤靶區(qū)若90%的體積達不到PD，復發(fā)率高當前第36頁\共有87頁\編于星期三\5點匹配周緣劑量

matchedperpheraldose，mPD粒子植入的劑量不均勻，為統(tǒng)一處方劑量將其定為

mPDmPD為腫瘤長、寬、高得出的腫瘤近似體積，即靶區(qū)。mPD可計算植入導針數(shù)及粒子數(shù)mPD為靶區(qū)的周邊劑量當前第37頁\共有87頁\編于星期三\5點永久植入粒子的處方劑量125I與103Pd的處方劑量不同，因為劑量率不同，但二者的處方劑量生物效應相等處方劑量需折合為RBE（相對生物效應）。例如前列腺癌放療劑量，125I為145Gy，103Pd為115Gy，折合為外照射為120Gy當前第38頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入的匹配周緣劑量

（matchedperpheraldose，MPD）粒子植入劑量不均勻，為統(tǒng)一處方劑量，將處方劑量定為MPDMPD為用腫瘤長×寬×高得到的腫瘤近似體積，即腫瘤的靶區(qū)用MPD計算出粒子植入時的導針數(shù)及粒子數(shù)MPD應為靶區(qū)周邊的劑量當前第39頁\共有87頁\編于星期三\5點植入粒子注意事項正確選擇適應證正確選擇粒子種類，活度術前計劃指導植入劑量分布術中優(yōu)化植入計劃術后驗證植入質量嚴格執(zhí)行規(guī)范當前第40頁\共有87頁\編于星期三\5點植入方法模板：均勻分布及周緣密集、中心稀疏方法影像指導：超聲、CT可在全部導針植入后，再植入粒子當前第41頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入術前計劃確定適應證術前計劃（preplane）—CT—選擇粒子活性(強度)—植入導針及粒子位置—劑量分布—危及（重要）器官受量(DVH)當前第42頁\共有87頁\編于星期三\5點植入粒子數(shù)的計算公式（腫瘤長+寬+高）/3×5÷每個粒子活度=粒子數(shù)當前第43頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入的治療計劃系統(tǒng)（TPS）ABS規(guī)定：所有患者治療前都必須有治療計劃，給出預期的劑量分布。標準做法：用CT、MR、超聲圖像（或融合圖像），確定靶區(qū)（GTV-PTV），根據(jù)輪廓、橫斷面（Z）制定植入導針數(shù)、粒子數(shù)量、及粒子活度、總活度。觀察劑量分布情況，調整導針及粒子位置。當前第44頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS的劑量學要求（1）良好的設計始于良好的體積研究PTV應大于腫瘤器官輪廓，但在各方向上比GTV（CTV）擴大的數(shù)字不同，主要根據(jù)周圍是否為重要臟器。腫瘤靶體積率（TVR）=給予處方劑量的總體積/腫瘤的總體積，應在之間

TVR’S＞，降低適形性，正常組織受量增加當前第45頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS的劑量學要求（2）注意植入粒子的正確位置△前列腺植入粒子應大包膜內；植入到周圍軟組織中很容易發(fā)生遷移?！髦行膭┝浚虻绖┝浚赩150，否則易引起合并癥禁止用一根針植入粒子，否則位置難以準確當前第46頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS的劑量學要求（3）植入粒子后是相對均勻的。減少植入導針可減少組織創(chuàng)傷。腫瘤（前列腺）+邊界應當是100%處方劑量，中心（尿道）應在150%等劑量線以下。這兩條線有如炸面圈，有如馬蹄形分布。150%的等劑量體積，如用125I，不超過前列腺60%的體積；用103Pd，不超過65%的體積。當前第47頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS評估只有植入粒子后的分析，才能證明TPS的優(yōu)劣。用生存率和并發(fā)癥的臨床結果證實TPS準確性劑量信息列陣（array）觀察粒子及劑量分布術后計劃（postplan）可見粒子排列不規(guī)則，使植入計劃（implantplanes）和平均中心劑量（meancontraldose）毫無意義。術后計劃真實反映粒子分布及劑量分布。當前第48頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS質量相關的3個數(shù)據(jù)PD的靶體積V，PD用百分數(shù)表示，標在右下角。V80=93%，即93%的靶區(qū)接受80%PD。靶區(qū)達到PD的百分數(shù)D，標在右下角。表示靶區(qū)達到PD的體積百分數(shù)。D90=128Gy，即靶區(qū)90%的體積為128Gy（PD）TVR，（靶一體積比）：接受PD的體積與靶體積之比理想TVR=1.0當前第49頁\共有87頁\編于星期三\5點評估TPS的方法等劑量曲線：表達空間信息、劑量信息、劑量分析，最主要是150%的PD曲線。劑量體積直方圖（DVH）：靶區(qū)及周圍正常組織某劑量區(qū)所含體積百分比。粒子植入數(shù)量，避免中心高量，避免靶區(qū)以外組織接受較多劑量。當前第50頁\共有87頁\編于星期三\5點DVH分類（前列腺為例）DVH分積分、微分兩種，Z-DVH是在Z平面上的DVH表現(xiàn)，屬微分DVH。組織表面（膀胱、直腸、尿道）的劑量，稱為表面劑量直方圖（DSH）。顯示尿道或神經(jīng)血管束的劑量，常用線性直方圖，稱線性劑量直方圖（dose-linehistogram，DLH）DSH、DLH都用2-D，不必用3-D當前第51頁\共有87頁\編于星期三\5點評估TPS的指標（1）靶區(qū)的劑量適形：D90＞MPD，即90%靶區(qū)所受劑量超過PD，意味著植入質量很好。平均外周劑量（meanperipheraldose，MPD）：靶體積表面的平均劑量，應為PD適形度（conformationnumber）：PD的靶體積與全部靶體積之比當前第52頁\共有87頁\編于星期三\5點評估TPS的指標（2）植入粒子不可能均勻一致，劑量不均勻度不超過PD20%，肯定有好處；若有超高量區(qū)，必須用減少粒子的方法控制劑量相鄰結構（正常組織）的劑量，用DVH評價當前第53頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS計算數(shù)據(jù)--劑量均勻指數(shù)

dosehomogeneityindex，DHI靶區(qū)內，DHI常大于PD，但小于150%PD因此，靶區(qū)內接受100%PD---150%PD區(qū)域是劑量均勻區(qū)例：

20cc

體積劑量＞PD，5cc體積劑量＞150%PD，因此DHI=（20-5）cc/20cc=75%當前第54頁\共有87頁\編于星期三\5點TPS計算數(shù)據(jù)--劑量不均勻率

dosenonuniformityratio，DNR與DHI相對應，一般不與組織結構相聯(lián)系DNR是接受150%PD以上的體積，與接受100%--150%PD的DHI之比DNR=1-DHI當前第55頁\共有87頁\編于星期三\5點靶區(qū)劑量評價靶區(qū)應得到90%的PD。(前列腺D90＜140Gy時，生化成功率明顯降低)。評價靶區(qū)劑量常用90-90律，即90%以上靶區(qū)受到90%PD的照射，V90＞90%(前列腺D90＞140Gy)均勻性：--靶區(qū)V150＜60%或V150＜50%，--DHI（劑量均勻指數(shù)）＞0.5當前第56頁\共有87頁\編于星期三\5點檢驗術前計劃的質量指標處方(PD)劑量分布：雙90%定律周緣匹配劑量(mPD)：等于處方劑量(PD)危及器官（OrgaratRisk,OAR）:不超過耐受劑量最高劑量區(qū)域不超過2倍處方劑量沒有冷區(qū)(點)適形度(GTR)=1當前第57頁\共有87頁\編于星期三\5點術中優(yōu)化治療計劃檢驗與核對調整治療計劃:靶區(qū)、導針、粒子位置及數(shù)目及時糾正熱區(qū)及冷區(qū)，使劑量分布均勻調整處方劑量及周邊配劑量保護正常組織及器官提高復蓋率及適形度當前第58頁\共有87頁\編于星期三\5點術后質量驗證（post-plane)--粒子位置、劑量分布植入后即刻進行CT檢查（前列腺粒子植入可在植入后25—30天作CT）植入后即刻進行X平片檢查引入計劃系統(tǒng)，檢查粒子植入質量—劑量分布：腫瘤及正常組織受量—適形度當前第59頁\共有87頁\編于星期三\5點CT掃描插植后CT掃描，廣泛用于評估插植的質量。CT是可見前列腺邊界和放射性源的位置的唯一方法。（TRUS不能清楚識別源的排列）MRI識別前列腺邊界可能比CT還好，但不能充分顯示放射源和影像。MRI與CT融合技術可滿意見到前列腺邊界和放射源，但很不經(jīng)濟。MRI視覺影像滿意程度并不與精確同義

當前第60頁\共有87頁\編于星期三\5點三維質量驗證系統(tǒng)--

植入后的真實劑量分布2D劑量觀察

3D劑量觀察

當前第61頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第62頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第63頁\共有87頁\編于星期三\5點三維驗證分析當前第64頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第65頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第66頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第67頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第68頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第69頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第70頁\共有87頁\編于星期三\5點當前第71頁\共有87頁\編于星期三\5點質量驗證的參考指標靶區(qū)D90

＞PD(mPD),提示植入質量好周緣劑量=PD適形指數(shù)（conformationindex）:達到PD的靶體積與全部靶體積之比劑量不均勻度＜

PD的20%用DVH圖確認相鄰器官組織的受量根據(jù)質量評估結果，決定是否補充粒子或其它治療當前第72頁\共有87頁\編于星期三\5點粒子植入質量評估V劑量：接受某一劑量靶區(qū)的百分數(shù)，如V80為93%，93%的靶區(qū)接受80%的劑量；D90劑量：90%的靶區(qū)接受的劑量絕對數(shù)值或處方劑量百分比；TVR（靶區(qū)－體積比，target-voulumeratio）:參考劑量的體積與靶體積之比，理想TVR應為1.0;劑量均勻指數(shù)（dosehomogeneityindex,DHI）:靶區(qū)接受劑量參考劑量，但150%參考劑量的百分比；劑量非均整比（dosenonouniformiformityratio,DNR）:大于150%參考劑量的體積的百分數(shù)，DNR=1-DHI；

當前第73頁\共有87頁\編于星期三\5點術后必須報