薄层CT对125I粒子植入治疗非小细胞肺癌的质量控制和保证的意义*

王 琳 李小东△ 张遵城 郑广钧 郭永涛 张雪宁 戴 越

近年来随着影像诊断、影像引导技术以及计算机信息技术的快速发展，125I粒子植入治疗作为近距离放疗方法之一，在恶性肿瘤治疗中具有靶区剂量高（有效）和周围组织剂量低（微创）的独特优势[1-2]。但目前尚少见关于薄层CT扫描技术在粒子植入治疗过程中临床价值的研究报道。本研究将探讨该技术应用于非小细胞肺癌（NSCLC）粒子植入治疗全过程，尤其是在规范治疗和剂量优化方面的作用与意义，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 137例患者中男85例，女52例，年龄36～84岁，平均年龄63.9岁。入选标准：（1）经组织病理学及影像学检查，确诊为中晚期NSCLC，按TNM分期，为Ⅲ～Ⅳ期患者。（2）有CT上可测量的肿瘤病灶。（3）卡氏评分（Karnofsky score，KPS）gt;70分。（4）预计生存时间gt;6个月。（5）无脑转移、恶性胸水、上腔静脉或脊髓压迫征，血常规、凝血功能、肝肾功能及心肺功能基本正常。（6）患者及其家属术前签署知情同意书。患者肿瘤直径为2.8～8.0 cm，均为手术和放疗禁忌者且拒绝化疗。中心型和周围型NSCLC患者分别为42例和95例。

1.2 仪器设备 CT为PICKER-PQ6000和GE公司64排螺旋CT仪。125I粒子由中国原子能研究院提供，粒子释放能量为27.4～31.4 keV的X射线及35.5 keV的γ射线，半衰期为59.5 d，表观活度为 1.85×107～1.29×108Bq（0.5～3.5 mCi）。三维治疗计划系统(TPS)购自北京科霖众公司，植入针由美国MED-TEC公司生产，其他设备有植入模板、专用机械手、操作防护板、粒子消毒盒、射线报警器和剂量测定仪等。

1.3 方法

1.3.1 制定粒子内照射治疗计划 术前先进行CT扫描，层厚为5 mm，测定肺癌瘤体的体积，勾画肿瘤大体靶区（gorss tumor volume，GTV），将靶区范围外扩5～10 mm作为计划靶区（PTV）。将获得图像传送到TPS上逐层勾画靶区，三维重建，确定处方剂量（PD）为80～90 Gy，制定个体化治疗方案。根据瘤灶形态、大小和范围按周缘密集而中心稀疏的原则设计植入方式，并限定周围重要组织器官的受量。然后TPS自动计算出125I粒子在瘤区及周缘的剂量空间分布，绘制出等剂量曲线、适形分布状态、粒子分布图，并计算出肿瘤匹配周缘剂量（matched peripheral dose,MPD）。同时利用TPS模拟手术方式及植入情况，准确评估周围正常组织，尤其是放射敏感组织的吸收剂量及可能的潜在损伤，然后根据术前所制定的穿刺方案制定出可行的粒子分布计划、手术入路及植入计划，由此确定植入的导针位置、方向及植入粒子的数目。

1.3.2125I粒子的植入 先使患者仰卧位或俯卧位于检查床上，然后对病变区进行CT扫描，根据CT扫描图像进行体表定位，依据TPS计划，选定穿刺点、穿刺方位和角度，测量穿刺深度；通过改变体位选择距离体表近的穿刺部位，缩短穿刺距离，近背部的肿瘤采取俯卧位背部进针以减少或避免气胸的发生；肋骨遮挡的病灶进针时先至皮下胸壁外，通过控制呼吸避开肋骨；根据肿瘤大小确定所要穿刺点的数目。穿刺点消毒和铺巾，麻醉后在CT引导下将施源穿刺针有规律地插入病变部位，采用平行进针，间隔为1～1.5 cm，按照中间稀疏、周围密集的原则植入粒子。按方案粒子植入完成后，再次行CT扫描，根据CT扫描结果适时调整植入计划，即根据图像确定和调整进针角度、深度、针尖位置和粒子数目，进行术中计划的实时验证。注意避开重要血管、神经及骨等解剖结构。要使穿刺针安全而准确地到达预定的靶点。

1.3.3 植入后放射剂量优化和质量控制[3]粒子植入后即刻行CT逐层扫描，将CT扫描图像输入治疗计划系统，识别各个层面粒子的分布和数量，根据等剂量曲线图和剂量体积-直方图（DVH）等推算出靶区90%体积（D90）受到的照射量、平均MPD、靶区接受的平均照射剂量、表示承受处方剂量的体积与靶区体积的比值即适形系数r和危及器官（如心、肺和脊髓等）的受量。根据验证结果及时纠正热区及冷区，通过调整粒子的分布、数量等（如粒子分布有稀疏或遗漏，补种粒子），使剂量分布均匀，提高靶区有效剂量，以期与植入前治疗计划相符，并观察有无气胸及出血等并发症。

1.4 疗效评价与随访 术后6个月内复查CT，评价局部控制效果，将治疗前后CT图像上2个相互垂直的肿瘤最大直径的乘积进行比较。根据WHO实体肿瘤疗效评价标准进行评判。（1）完全缓解（CR）：治疗后肿瘤病灶完全消失，影像学检查不能显示肿瘤或仅有条索影像。（2）部分缓解（PR）：治疗后肿瘤缩小gt;50%。（3）无变化（NC）：肿瘤缩小lt;50%或增大＜25%。（4）恶化（PD）：病变增大≥25%或出现新病灶。随访2年，1年和2年生存指标用总生存率。统计方法采用乘积极限法（Kaplan-Meier法）检验。放射疗效毒性损伤效应指标采用美国放射肿瘤学研究中心和欧洲肿瘤放射学会的标准[4]。

2 结果

2.1 疗效 137例中129例（94%）植入粒子数与TPS计划粒子数及分布一致。其中6例因肋骨阻挡和无法控制呼吸动度而未按计划植入，2例进行了立即补种。植入术后CT扫描剂量验证后结果显示，90%体积受到的照射量为91.5 Gy、平均匹配周缘剂量为87.6 Gy，瘤体受照平均剂量为153.7 Gy，接近周缘匹配剂量的2倍；适形系数r为0.94～1.09，也在合适范围内；瘤体靶区外1 cm和2 cm处接近危及器官的平均照射剂量分别为31.0 Gy和7.5 Gy，明显低于正常组织耐受剂量。粒子植入6个月后CR 35例（25.5%），PR 91例（66.4%），NC 6例（4.4%），PD 5例（3.6%）。总有效率（CR+PR）为91.9%（126/137）。见图1、2。术后1年和2年生存率分别为91.2%（125例）和50.4%（69例）。

2.2 不良反应及处理125I粒子植入术后，CT显示51例出现不同程度气胸，气胸量较少，且中心型肺癌的气胸发生率为64.3%（27/42），高于周围型的25.3%（24/95），经对症处理后缓解。4例出现粒子坠入胸腔游走至肺组织，动态观察胸片及CT未出现肺栓塞，未迁移至其他器官。植入治疗后7例患者出现咳血，7例出现发烧，2例穿刺点少量出血，经对症处理后好转。早期和晚期放射反应发生率分别为12.4%（17例）和2.3%（3例）。1例部分缓解的患者术后11个月主动要求微创手术行肺肿物楔形切除术，病理报告显示肿瘤细胞变性坏死，肿瘤边缘肺组织纤维化，邻近的细支气管和肺泡未见损伤，余患者未发现放射性肺炎或肺纤维化，也未出现胸腔内出血和心律紊乱。

Figure 1 CT Scan of central lung cancer with125I Implantation图1 中央型肺癌患者植入125I粒子治疗的CT扫描图像

Figure 2 CT Scan of peripherial lung cancer with125I Implantation图2 周围型肺癌患者植入125I粒子治疗的CT扫描图像

3 讨论

125I粒子沿切缘植入能降低肺部肿瘤的局部复发，延长生存率[5]。影像引导的放射性粒子植入术可在CT、B超或腔镜实时成像引导下进行，可根据三维立体放射治疗计划将放射性粒子植入到肿瘤与肿瘤浸润组织中，通过粒子长时间持续释放低能量X射线及γ射线，从而达到既持续有效照射、杀伤肿瘤细胞又较好地避免了正常组织的辐射损伤的目的。随着影像技术的发展，尤其是CT，图像显示更加清晰，且操作简单、微创，为粒子植入提供了良好的影像基础。CT扫描在粒子植入治疗肺癌术中的引导、定位及术后的剂量验证已被广泛应用。

植入前CT扫描是制定内照射植入治疗计划的必然步骤。美国近距离治疗协会规定，放射性粒子植入前必须制定治疗计划，以预测放射剂量的分布[6]。薄层螺旋CT有较高的密度、空间分辨率，并且不受气体及脂肪组织的干扰，CT图像能精确地显示肺部病灶大小、形态以及周围组织结构的解剖关系，在制定治疗计划中为临床医生和物理医师提供了治疗靶区及其周围重要器官组织的影像定位信息。将CT扫描获得的数据输入到TPS，不仅能确认最佳处方剂量、周边匹配剂量、粒子数目、穿刺部位、进针数目及路径，而且还能验证放射剂量分布和评估治疗计划的质量，为制定出完善的内照射治疗计划提供了影像学基础。本研究在植入术前行CT扫描，根据CT扫描图像勾画出肿瘤大体靶区，将图像输入到TPS进行治疗计划的设计，确定处方剂量，计算出吸收剂量、需要的粒子数、最佳的进针部位、进针数、进针角度和进针路径；应用等剂量曲线和DVH进行剂量分布的评估。

在植入过程中CT逐层实时扫描，进行验证定位和修正。CT能准确显示穿刺过程中各层组织结构,通过术中增强还可以清楚地显示病灶内外的重要组织结构，避免损伤重要的血管、神经及骨骼等解剖结构。在肺部穿刺定位中，与B超相比，CT引导组织分辨率更高，定位更精准[7]。CT扫描速度快，可以做任意角度的各种重建,可以立体直观的观察病变区的三维立体结构及粒子在病变中的分布关系，且穿刺针及植入的放射性粒子源均为金属物体，在CT上能够准确显示穿刺针的位置及粒子在病灶内的分布情况，避免粒子植入的剂量不当或植入到非肿瘤组织内，有利于治疗计划的实施及术中的实时指导。与外科手术下植入相比，CT引导是一种微创介入方法，降低了手术创伤程度，加快了患者术后康复时间。本研究的结果显示94%的患者植入粒子数和剂量分布与TPS计算的粒子数和剂量分布一致。

植入后CT扫描协助进行放射剂量学验证优化与质量控制，必要时调整粒子的分布和数量，旨在使剂量分布符合有效和微创的原则。植入术后的剂量学验证和质量评估是不可缺少的环节，这是因为植入前制定的治疗计划与粒子植入后可能存在差异，如植入过程的技术误差、体位变化和粒子移位等都会导致剂量分布发生很大变化，疗效和并发症都与之密切相关[8]。植入后行CT扫描，可将采集到的治疗区域图像输入到治疗计划系统，根据等剂量曲线图和DVH等显示靶区和周围危及器官的实际受量，来验证粒子植入的质量，根据实际植入粒子数，重新做治疗计划，与术前治疗计划进行对照和评估，如有粒子稀疏或遗留，可补种粒子，提高粒子的植入质量。本研究在粒子植入术后即刻行CT逐层扫描，层厚与术前一致，将CT扫描图像输入治疗计划系统，得到粒子种植区域实际的剂量分布。本研究的剂量验证结果表明薄层CT扫描技术是保证粒子植入质量必不可少的手段。

治疗后随访和疗效评价需要CT扫描来判定术后肿瘤坏死、缩小情况及周围正常组织的放射损伤情况，以评估疗效与并发症，对治疗无效、复发或转移者进行早期的判断，以便采取其他治疗手段进行综合治疗。此外，CT的高密度分辨率还有利于及早而准确地发现和预防并发症。有研究显示，外照射疗效毒性急性放射性肺损伤率为33%，后期放射损伤中82%为肺纤维化[9-10]，本研究与之相比，低损微创的优势明显。

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