放射性粒子植入技术的规范化

放射肿瘤学简介放射治疗是治疗肿瘤三大手段之一70%肿瘤病人需作放射治疗肿瘤治愈率45%，外科治愈22%

放射治疗治愈18%，化疗治愈5%当前第1页\共有87页\编于星期三\5点放射性治疗是恶性肿瘤的主要手段●

60%-70%的患者在治疗过程中需要用放射治疗●

40%的肿瘤放疗可以根治当前第2页\共有87页\编于星期三\5点恶性肿瘤的综合治疗●

早期●

局部进展期，可手术切除，放疗作为辅助治疗●

局部进展期，不可手术切除，放疗作为主要治疗手段，化疗及手术为辅助治疗●

复发/转移，放化疗为主要治疗手段●●当前第3页\共有87页\编于星期三\5点放疗的作用●

首次确诊恶性肿瘤，65%～72%为局部进展期，放疗目的是根治肿瘤●

放疗的“根治剂量”可能—受肿瘤周围正常组织的限制，无法达到真正根治肿瘤细胞的剂量—不清楚癌细胞致死剂量究竞是多少●

“根治剂量”治疗的患者，30%～50%可能未控或复发，治疗失败当前第4页\共有87页\编于星期三\5点放射肿瘤学放射物理放射生物临床肿瘤当前第5页\共有87页\编于星期三\5点照射方式★体外照射直线加速器、钴－60、X线机★近距离治疗－后装治疗机－血管内照射

－粒子植入★内照射当前第6页\共有87页\编于星期三\5点放疗基本原则★靶区GTV、CTV、PTV,3D-CRT,IMRT,IGRT★目的根治、姑息、急症★保护相邻正常组织★保护全身状态当前第7页\共有87页\编于星期三\5点ICRU62

定义

肿瘤区(GTV)内靶区(ITV)计划靶区(PTV)治疗区照射区临床靶区(CTV)当前第8页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子植入近距离治疗

RadiativeseedsinterstitialBrachytherapy当前第9页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子植入利用具有放射活性的粒子,永久性植入到肿瘤组织中,借放射性粒子释放的放射线,对肿瘤进行治疗放射性粒子植入是近距离治疗的内容之一当前第10页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入的历史1909年和Degrais用导管将带外壳的镭置入前列腺尿道，完成第一例近距离治疗前列腺癌

；1915年，Barringer在纽约纪念医院，用4-6英寸长镭针，行会阴插植治疗前列腺癌。因为直肠损伤较大，未能广泛推广

1931年，Forssell提出“近距离治疗”的术语；Quimby提出剂量表格计算方法，并由曼彻斯特Paterson和Parker医生进一步完善1952年，Flocks首创术中组织间注射胶体金粒子治疗前列腺癌，PasTeau1901年，PierreCurie发明带包壳同位素，能埋入组织当前第11页\共有87页\编于星期三\5点20世纪70年代，纽约纪念医院whitmore首先用I-125粒子行耻骨后前列腺组织间植入，治疗B、C期患者20世纪80年代后期，粒子插植适应症扩大；图像分析技术新放射性核素及模板指导系统、治疗计划系统相继用于粒子植入；并发展外照射与粒子植入联合治疗，使粒子治疗技术进一步发展与完善；当前第12页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子植入的优点局部适形放疗,使肿瘤得到高剂量,而周围正常组织受量很少,增加肿瘤与正常组织剂量分配的差植,减少并发症,增加疗效永久性植入的粒子,长期释放射线,使肿瘤细胞增殖减少,局部控制率提高剂量率较低,对氧的依赖性小,降低氧增比,射线作用增强,部分克服了氧细胞的放射抗拒性易于防护,半衰期较短当前第13页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入的适应证前列腺癌肺癌及胸腔肿瘤肝癌胰腺癌骨和软组织肿瘤眶内肿瘤头颈部肿瘤脑肿瘤盆腔复发肿瘤椎旁及椎体肿瘤肾及肾上腺肿瘤当前第14页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入的适应证要求局部进展期，无运处转移直径≤7cmKPS60以上生长缓慢，分化好的肿瘤当前第15页\共有87页\编于星期三\5点单用粒子植入适应证病理证实直经7cm以下实体病灶局部进展期肿瘤植入需结合外照射等综合治疗措施局部进展期可用粒子植入达到姑息治疗目的当前第16页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入的禁忌证生存期不超过3个月者恶液质，一般情况差，不能耐受粒子植入治疗空腔脏器慎用淋巴引流区不用于预防性植入严重糖尿病估计重要器官可能受到超过耐受剂量的照射当前第17页\共有87页\编于星期三\5点术中粒子植入治疗病例选择标准Kps＞80，估计生存期＞6个月病灶限局经皮穿刺达不到病灶部位肿瘤体积最大径＜10Cm没有广泛坏死和瘘当前第18页\共有87页\编于星期三\5点术中粒子植入禁忌证全身播散有dm病例应全身化疗当前第19页\共有87页\编于星期三\5点术中粒子植入手术要求开腹探查，评估病灶范围手术暴露病灶范围冰冻切片，证实病理诊断最大程度保护器官，尽可能行减量切除残余病灶进行粒子植入当前第20页\共有87页\编于星期三\5点术中粒子植入的优点直视下术中植入准确性优于经皮穿刺明确原发/复发病灶范围得到准确的病理诊断肿瘤减量手术可以改进放射疗效粒子植入位置符合剂量学要求腹腔网膜提供吸收表面，并改善正常组织循环，氧含量增加。用网膜填充在粒子周围，保护正常组织。当前第21页\共有87页\编于星期三\5点术中粒子植入方式直接注入肿瘤或残余肿瘤部位（Mick施源器），或植入手术切缘平面植入到手术范围，用可吸收纱布贴敷到创面，粒子缝在纱布上，每个粒子应间隔相等（一般间距1cm）胸腔镜或其它内窥镜下植入机器人系统植入当前第22页\共有87页\编于星期三\5点当前第23页\共有87页\编于星期三\5点当前第24页\共有87页\编于星期三\5点术中粒子植入的剂量学要求125I粒子源，80%的剂量在1Cm之内吸收125I半衰期60.2天，如果配合EBRT，应在第一个半衰期内给予生物学相关剂量125I的总活性应在毫居级，用Anderson’snomogram公式计算，每个粒子活度应为0.3～0.5mCiCevc’s公式计算总粒子数=（长+宽+厚）/3×5÷每个粒子活度125I植入的总剂量，按1年衰变值计算。范围是12000-16000cGy；第一个半衰期最小表面剂量是6000cGy-8000cGy当前第25页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子植入的特点影像指导下的放疗（IGRT）单次立体定向放疗（SRS）高剂量

—肿瘤局部高剂量

—周围正常组织得到保护达到根治剂量，提高局部控制率精确（准确）适形的放疗

—适形指数达100%

—降低周围正常组织损伤当前第26页\共有87页\编于星期三\5点植入粒子的物理条件放射性粒子种类放射性粒子活度（强度）放射性粒子的半衰期放射性粒子的剂量分布（单个叠加剂量）当前第27页\共有87页\编于星期三\5点临床使用的粒子特征

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

源长4.5mm4.5mm直径0.8mm0.8mm标记物长度3mmAg1mmPb初始剂量率7.7cGy/h18cGy/h40cGy/h剂量率8-10vGy/h20-24cGy/h半价层0.025mmPb0.008mmPb6.3Cm组织释放94%剂量240d68d当前第28页\共有87页\编于星期三\5点组织间植入粒子的特性

125I103Pd衰变模型e-电子俘获e-电子俘获平均能量27.4kev21kev空气比释动能转换1.270U/mCi1.293U/mCi剂量率常数0.88cGy/hr.u0.74cGy/hr.u初始剂量率7.7cGy/hr18-20cGy/hrRBE1.41.9当前第29页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入用125I的好处低能125I植入后，γ线立即穿透到周围组织，保护相邻正常组织相对较长半衰期，延长放射线到肿瘤体积的时间放射诱使肿瘤缩小，125I粒子密集，局部剂量自然增加。持续低剂量放疗，改进肿瘤局部乏氧。当前第30页\共有87页\编于星期三\5点125I粒子植入剂量不均匀原因内在的放射性物学因素，如散射和各向异性技术因素，如不正确的粒子分布。当前第31页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子的活度放射性粒子的活度实际上代表粒子的放射性强度，用于植入到肿瘤中的粒子活度一般为活度单位MBq，1mCi=37MBq，1mCi产生182cGy，1MBq=4.92cGy 计算肿瘤所需放射总活度（mCi）=期望组织吸收剂量（cGy）×肿瘤器官重量（g）/182。肿瘤重量可用CT推算上述计算公式可改为：肿瘤所需放射总活度（MBq）=期望组织吸收量（cGy）×肿瘤器官重量（g）/4.92当前第32页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子的剂量率放射性粒子具非常低的剂量率,使照射时间延长延长照射时间和低剂量率使正常组织损伤明显减少,对肿瘤细胞杀伤没有影响延长照射时间,使乏氧肿瘤细胞有时间发生再氧合,使放射效果提高延长照射时间会使亚致死损伤修复再氧合与亚致死损伤修复是对立的统一,在相当宽的剂量率范围内,没有剂量率效应,也不降低肿瘤的放射效应当前第33页\共有87页\编于星期三\5点放射性粒子的半衰期一般按3个半衰期计算剂量半衰期直接影响离子的剂量率,如125I的始剂量率为7.7cGy/h,剂量率为8-10Gy/h,而103Pd的始剂量率18cGy/h,剂量率为20-24cGy/h当前第34页\共有87页\编于星期三\5点半衰期与临床应用选择Ling根据实验数据提出数学模型，认为125I用于增殖慢的肿瘤，如前列腺癌；103Pd用于增殖快的肿瘤。临床并未证实上述推论。临床用两种同位素疗效无区别临床应用：125I用于分化中-高的肿瘤，103Pd用于分化差的肿瘤剂量率不同，治疗不同肿瘤的效果不同。

Tpot<10天，生长较快的肿瘤，Pd-103较好；

Tpot>10天，生长较慢的肿瘤，I-125较好当前第35页\共有87页\编于星期三\5点处方剂量

Prescriptiondose，PD规定的治疗肿瘤剂量肿瘤靶区95%的体积应达到PD，即V100＞95%，即95%以上的体积有100%的剂量PD即mPD靶区一般不超过2PD肿瘤靶区若90%的体积达不到PD，复发率高当前第36页\共有87页\编于星期三\5点匹配周缘剂量

matchedperpheraldose，mPD粒子植入的剂量不均匀，为统一处方剂量将其定为

mPDmPD为肿瘤长、宽、高得出的肿瘤近似体积，即靶区。mPD可计算植入导针数及粒子数mPD为靶区的周边剂量当前第37页\共有87页\编于星期三\5点永久植入粒子的处方剂量125I与103Pd的处方剂量不同，因为剂量率不同，但二者的处方剂量生物效应相等处方剂量需折合为RBE（相对生物效应）。例如前列腺癌放疗剂量，125I为145Gy，103Pd为115Gy，折合为外照射为120Gy当前第38页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入的匹配周缘剂量

（matchedperpheraldose，MPD）粒子植入剂量不均匀，为统一处方剂量，将处方剂量定为MPDMPD为用肿瘤长×宽×高得到的肿瘤近似体积，即肿瘤的靶区用MPD计算出粒子植入时的导针数及粒子数MPD应为靶区周边的剂量当前第39页\共有87页\编于星期三\5点植入粒子注意事项正确选择适应证正确选择粒子种类，活度术前计划指导植入剂量分布术中优化植入计划术后验证植入质量严格执行规范当前第40页\共有87页\编于星期三\5点植入方法模板：均匀分布及周缘密集、中心稀疏方法影像指导：超声、CT可在全部导针植入后，再植入粒子当前第41页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入术前计划确定适应证术前计划（preplane）—CT—选择粒子活性(强度)—植入导针及粒子位置—剂量分布—危及（重要）器官受量(DVH)当前第42页\共有87页\编于星期三\5点植入粒子数的计算公式（肿瘤长+宽+高）/3×5÷每个粒子活度=粒子数当前第43页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入的治疗计划系统（TPS）ABS规定：所有患者治疗前都必须有治疗计划，给出预期的剂量分布。标准做法：用CT、MR、超声图像（或融合图像），确定靶区（GTV-PTV），根据轮廓、横断面（Z）制定植入导针数、粒子数量、及粒子活度、总活度。观察剂量分布情况，调整导针及粒子位置。当前第44页\共有87页\编于星期三\5点TPS的剂量学要求（1）良好的设计始于良好的体积研究PTV应大于肿瘤器官轮廓，但在各方向上比GTV（CTV）扩大的数字不同，主要根据周围是否为重要脏器。肿瘤靶体积率（TVR）=给予处方剂量的总体积/肿瘤的总体积，应在之间

TVR’S＞，降低适形性，正常组织受量增加当前第45页\共有87页\编于星期三\5点TPS的剂量学要求（2）注意植入粒子的正确位置△前列腺植入粒子应大包膜内；植入到周围软组织中很容易发生迁移。△中心剂量（尿道剂量）应在V150，否则易引起合并症禁止用一根针植入粒子，否则位置难以准确当前第46页\共有87页\编于星期三\5点TPS的剂量学要求（3）植入粒子后是相对均匀的。减少植入导针可减少组织创伤。肿瘤（前列腺）+边界应当是100%处方剂量，中心（尿道）应在150%等剂量线以下。这两条线有如炸面圈，有如马蹄形分布。150%的等剂量体积，如用125I，不超过前列腺60%的体积；用103Pd，不超过65%的体积。当前第47页\共有87页\编于星期三\5点TPS评估只有植入粒子后的分析，才能证明TPS的优劣。用生存率和并发症的临床结果证实TPS准确性剂量信息列阵（array）观察粒子及剂量分布术后计划（postplan）可见粒子排列不规则，使植入计划（implantplanes）和平均中心剂量（meancontraldose）毫无意义。术后计划真实反映粒子分布及剂量分布。当前第48页\共有87页\编于星期三\5点TPS质量相关的3个数据PD的靶体积V，PD用百分数表示，标在右下角。V80=93%，即93%的靶区接受80%PD。靶区达到PD的百分数D，标在右下角。表示靶区达到PD的体积百分数。D90=128Gy，即靶区90%的体积为128Gy（PD）TVR，（靶一体积比）：接受PD的体积与靶体积之比理想TVR=1.0当前第49页\共有87页\编于星期三\5点评估TPS的方法等剂量曲线：表达空间信息、剂量信息、剂量分析，最主要是150%的PD曲线。剂量体积直方图（DVH）：靶区及周围正常组织某剂量区所含体积百分比。粒子植入数量，避免中心高量，避免靶区以外组织接受较多剂量。当前第50页\共有87页\编于星期三\5点DVH分类（前列腺为例）DVH分积分、微分两种，Z-DVH是在Z平面上的DVH表现，属微分DVH。组织表面（膀胱、直肠、尿道）的剂量，称为表面剂量直方图（DSH）。显示尿道或神经血管束的剂量，常用线性直方图，称线性剂量直方图（dose-linehistogram，DLH）DSH、DLH都用2-D，不必用3-D当前第51页\共有87页\编于星期三\5点评估TPS的指标（1）靶区的剂量适形：D90＞MPD，即90%靶区所受剂量超过PD，意味着植入质量很好。平均外周剂量（meanperipheraldose，MPD）：靶体积表面的平均剂量，应为PD适形度（conformationnumber）：PD的靶体积与全部靶体积之比当前第52页\共有87页\编于星期三\5点评估TPS的指标（2）植入粒子不可能均匀一致，剂量不均匀度不超过PD20%，肯定有好处；若有超高量区，必须用减少粒子的方法控制剂量相邻结构（正常组织）的剂量，用DVH评价当前第53页\共有87页\编于星期三\5点TPS计算数据--剂量均匀指数

dosehomogeneityindex，DHI靶区内，DHI常大于PD，但小于150%PD因此，靶区内接受100%PD---150%PD区域是剂量均匀区例：

20cc

体积剂量＞PD，5cc体积剂量＞150%PD，因此DHI=（20-5）cc/20cc=75%当前第54页\共有87页\编于星期三\5点TPS计算数据--剂量不均匀率

dosenonuniformityratio，DNR与DHI相对应，一般不与组织结构相联系DNR是接受150%PD以上的体积，与接受100%--150%PD的DHI之比DNR=1-DHI当前第55页\共有87页\编于星期三\5点靶区剂量评价靶区应得到90%的PD。(前列腺D90＜140Gy时，生化成功率明显降低)。评价靶区剂量常用90-90律，即90%以上靶区受到90%PD的照射，V90＞90%(前列腺D90＞140Gy)均匀性：--靶区V150＜60%或V150＜50%，--DHI（剂量均匀指数）＞0.5当前第56页\共有87页\编于星期三\5点检验术前计划的质量指标处方(PD)剂量分布：双90%定律周缘匹配剂量(mPD)：等于处方剂量(PD)危及器官（OrgaratRisk,OAR）:不超过耐受剂量最高剂量区域不超过2倍处方剂量没有冷区(点)适形度(GTR)=1当前第57页\共有87页\编于星期三\5点术中优化治疗计划检验与核对调整治疗计划:靶区、导针、粒子位置及数目及时纠正热区及冷区，使剂量分布均匀调整处方剂量及周边配剂量保护正常组织及器官提高复盖率及适形度当前第58页\共有87页\编于星期三\5点术后质量验证（post-plane)--粒子位置、剂量分布植入后即刻进行CT检查（前列腺粒子植入可在植入后25—30天作CT）植入后即刻进行X平片检查引入计划系统，检查粒子植入质量—剂量分布：肿瘤及正常组织受量—适形度当前第59页\共有87页\编于星期三\5点CT扫描插植后CT扫描，广泛用于评估插植的质量。CT是可见前列腺边界和放射性源的位置的唯一方法。（TRUS不能清楚识别源的排列）MRI识别前列腺边界可能比CT还好，但不能充分显示放射源和影像。MRI与CT融合技术可满意见到前列腺边界和放射源，但很不经济。MRI视觉影像满意程度并不与精确同义

当前第60页\共有87页\编于星期三\5点三维质量验证系统--

植入后的真实剂量分布2D剂量观察

3D剂量观察

当前第61页\共有87页\编于星期三\5点当前第62页\共有87页\编于星期三\5点当前第63页\共有87页\编于星期三\5点三维验证分析当前第64页\共有87页\编于星期三\5点当前第65页\共有87页\编于星期三\5点当前第66页\共有87页\编于星期三\5点当前第67页\共有87页\编于星期三\5点当前第68页\共有87页\编于星期三\5点当前第69页\共有87页\编于星期三\5点当前第70页\共有87页\编于星期三\5点当前第71页\共有87页\编于星期三\5点质量验证的参考指标靶区D90

＞PD(mPD),提示植入质量好周缘剂量=PD适形指数（conformationindex）:达到PD的靶体积与全部靶体积之比剂量不均匀度＜

PD的20%用DVH图确认相邻器官组织的受量根据质量评估结果，决定是否补充粒子或其它治疗当前第72页\共有87页\编于星期三\5点粒子植入质量评估V剂量：接受某一剂量靶区的百分数，如V80为93%，93%的靶区接受80%的剂量；D90剂量：90%的靶区接受的剂量绝对数值或处方剂量百分比；TVR（靶区－体积比，target-voulumeratio）:参考剂量的体积与靶体积之比，理想TVR应为1.0;剂量均匀指数（dosehomogeneityindex,DHI）:靶区接受剂量参考剂量，但150%参考剂量的百分比；剂量非均整比（dosenonouniformiformityratio,DNR）:大于150%参考剂量的体积的百分数，DNR=1-DHI；

当前第73页\共有87页\编于星期三\5点术后必须报