术中实时计划在125I粒子治疗恶性肺肿瘤中的应用

李海峰 陈志军 粟 宇 吕巧莉 周 琳 钟锦绣 周爱清

2018年中国癌症报告显示新发病例数380.4万例，死亡病例229.6万例，占全球癌症新发病人数的20%以上。肿瘤近距离125I粒子植入术治疗肿瘤技术近年发展增速，125I粒子具有射程短、对周围正常组织损伤小、射线剂量分布可控等优势，日渐受到临床重视。美国近距离放射治疗协会发布的《肺癌胸部近距离放射治疗指南》中对125I粒子治疗给出了指导性建议[1-2]。125I粒子植入治疗为一种局部的微创治疗，其临床疗效较为确切[3]，临床上已用于治疗前列腺癌、非小细胞肺癌、骨转移瘤等[4-6]。

肿瘤靶区内放射剂量是125I粒子治疗肿瘤的重要因素，而粒子的位置、空间布置等是粒子植入治疗质量的关键因素[7]。125I粒子植入术一般由影像学CT、超声等引导，植入过程中受到医生的临床经验、手法技术等因素较大；实际操作过程时受临近血管、危及器官等影响，使术前计划与实际植入符合度不高。

治疗计划系统(TPS)在临床术前计划的应用效果很好，如前列腺癌粒子植入术前、术中计划的应用可使前列腺剂量达到预期标准，美国已经广泛应用此技术[8]。本研究回顾分析32例患者CT引导进行125I粒子近距离植入治疗恶性肺肿瘤的植入效果，通过评估植入粒子空间分布合理性，探讨术中实时计划在CT引导下125I粒子近距离治疗肺肿瘤中应用的必要性和可行性。

1 资料与方法

1.1 材料

1.1.1 一般资料 选取2017年10月至2019年1月我院收治的诊断明确的肺癌患者32例，随机分为研究组(术中实时指导计划)18例，对照组(无术中实时计划组)14例。研究组18例患者中男性13例，女性5例，年龄31～72岁，平均年龄(55.64±11.11)岁。对照组14例患者中男性12例，女性2例，年龄36～74岁，平均年龄(61.06±12.18)岁。2组患者均无重要器官的功能障碍，KPS评分>60分，2组资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。适应证选取参照王俊杰等专家共识[9]，患者全部签署知情同意书，并给予处方剂量120 Gy。

1.1.2 器材 计算机三维系统治疗计划系统(treatment planning systern，TPS)：北京航天科霖科技有限公司。18 G植入针，粒子枪，天津赛德生物技术有限公司；放射性125I 粒子：半衰期59.4 d，活度1.48×107～2.96×107MBq/粒，北京原子高科公司；粒子植入防护设备包括铅围裙、铅眼镜、铅围脖、铅手套等。SPECT/CT仪Symbia T2，德国Siemens公司，CT扫描参数：电流48 mA，电压130 kV，层厚3 mm，螺距2 mm。

1.2 治疗计划

1.2.1 粒子植入治疗计划 患者于术前3天行增强CT扫描，术前依照肿瘤位置、邻近重要器官、大小等确定其合适体位，再用真空负压垫将其固定。将CT图像DICOM格式传输至TPS计划系统，设定处方剂量为120 Gy，用软件勾画肿瘤靶区体积(GTV)及毗邻危及器官(OAR)，设计进针路线、进针角度、植入针数、粒子排布、计算粒子数目等。

1.2.2 术中实时治疗计划 患者选择合适的手术体位(如仰卧、侧卧或俯卧等)，行CT扫描，扫描层厚为3 mm，依据术中实际情况选择2～3个较安全进针点，常规碘酊、乙醇消毒，1%利多卡因局麻，插入2～3根针，一次性插植完成。立即行CT扫描，层厚为5 mm，将CT图像DICOM格式传输至TPS计划系统，行术中实时计划。设定处方剂量为120 Gy，用软件勾画肿瘤靶区体积(GTV)及毗邻危及器官(OAR)，设计进针路线、进针角度、植入针数、粒子排布、计算粒子数目等。确定植入针位置、深度、排布，粒子植入依照术中实时计划进行。

1.2.3 术后质量验证 手术结束后行CT 扫描，将术后CT 扫描得到的图像传入TPS系统行术后验证计划，勾画靶区、危及器官，识别粒子，得出等剂量曲线分布及剂量体积直方图[10-11]，剂量学参数包括 D90、D100、V90、V100、V150等，对出现冷区、剂量不足部位的肿瘤区域行补植粒子。

1.3 术后剂量评估

采用英国哥伦比亚癌症研究中心(British Columbia Cancer Agency,BCCA)粒子植入质量评价标准：根据术后验证靶区D90、V100评价为优、良、差3个等级，V100≥90%，125%≥D90≥100%为优；90%>V100>85%，100%>D90>90%为良；其它均为差。

1.4 疗效评价

将患者肿瘤大小变化、疼痛等作为本研究125I 粒子疗效评价指标，其中肿瘤大小参照实体肿瘤的疗效评价标准1.1版。术后1、3、6 个月常规CT复查，检测肿瘤大小变化进行局部控制率判定。评价标准:所有目标病灶消失，维持 4 周判定为完全缓解(CR)；病灶长径总和缩小≥30%，维持4周判定为部分缓解(PR)；病灶长径总和缩小但未达PR或有增加但未达PD判定为稳定(SD)；病灶长径总和增加≥20%，或出现新病灶判定为进展(PD)。

1.5 统计学处理

2 结果

所有患者均顺利完成粒子植入，术中未发生重要血管及气管损伤等严重并发症。

2.1 125I粒子植入

研究组18例患者共植入125I粒子1286粒，比术中计划植入数量减少6粒；对照组患者使用粒子758个，比术中计划植入数量增加12粒。按真实植入针轨迹做实时计划植入粒子可以减少粒子数量使用误差。

2.2 剂量学指标

术后即刻剂量验证靶区D90、D100、V90、V100、V150等剂量学参数与术前、术中吻合度。数据提示研究组术中计划、术后验证各项参数吻合度较好，差异均无统计学意义；对照组术前计划、术后验证各项参数吻合度一般，见表1。对照组除EI于粒子植入前后差异无统计学意义(P>0.05)，其它剂量学参数于粒子植入前后差异均有统计学意义(P<0.05)；研究组D90、V90、V100粒子植入前后差异有统计学意义(t=3.353,4.126,2.201,P<0.05)。研究组粒子植入术中、术后CI、EI、D90、D100、V90、V100、V150差值平均分别为0.033±0.040、0.005±0.071、6.742±2.011、-0.431±3.494、3.128±0.758、2.650±1.204、1.156±2.499；对照组粒子植入术前、术后CI、HI、D90、D100、V90、V100、V150差值平均分别为0.200±0.042、-0.100±0.085、30.506±38.778、31.748±5.072、12.336±1.482、16.936±2.337、14.821±3.824。研究组于粒子植入前后在CI、D90、D100、V90、V100等剂量学参数吻合度方面明显优于对照组，术中实时计划在CT引导下125I粒子植入术有效、可行，具有一定优势。

表1 2组患者粒子植入术前术后剂量系数变化比较

2.3 质量评价

根据英国哥伦比亚癌症研究中心粒子植入质量评价标准评价如下：研究组优7例，良8例，优良率83.33%；对照组优5例，良5例，优良率71.43%，研究组粒子植入质量优良率高于对照组(χ2=0.653，P>0.05)，见表2。

2.4 疗效评价

6个月常规 CT 复查，检测肿瘤大小变化进行局部控制率判定：研究组患者完全缓解4例，肿瘤缓解率为77.78%，肿瘤控制率94.44%；对照组患者完全缓解2例，肿瘤缓解率为64.29%，肿瘤控制率78.57%，见表3。研究组患者在肿瘤缓解率、肿瘤控制率等方面明显优于对照组，在控制肿瘤进展方面具有一定优势。

表2 2组患者粒子植入质量评估的比较(例，%)

表3 2组患者治疗效果的比较(例，%)

2.5 不良反应

术后常规CT扫描，研究组2例患者出现少量气胸，1例患者出现肺内出血，1例患者出现低热；对照组4例患者出现少量气胸，2例患者出现肺内出血，其中1例伴随轻微咯血，1例患者出现低热；另对照组1例患者出现放射性粒子移位。研究组不良反应发生率显著低于对照组(χ2=2.694，P>0.05)，见表4。气胸症状经胸腔穿刺抽气可缓解，其肺内出血经止血处理后咯血停止，均无进行性血胸发生；低热患者体温最高为38.5 ℃，3天后恢复正常。

表4 2组患者不良反应对比(例，%)

3 讨论

与外放疗相比，粒子植入的射线是低能X、γ射线，具有较高相对生物学效应、高传能线密度、低氧增比等特性[12]。放射性粒子植入术发展较慢，临床普及、推广也较为缓慢，其影响因素主要有：①医生临床经验决定125I粒子植入术效果，使125I粒子植入术推广受阻；②受血管、体位、肋骨等影响，术前计划植入针分布与实际操作较难符合，植入粒子有较大的位置误差；③实际术中植入与术前治疗计划相差较远，局部易出现冷点和热点，治疗无法规范化等[13]。

随着CT影像设备和TPS的发展，治疗计划系统可直接通过网络获取患者术中CT影像数据进行实时计划。目前有研究表明前列腺癌125I放射性粒子植入术中计划的应用可极大提高剂量的准确性[14]。本研究对18例患者成功应用术中实时计划联合CT引导进行粒子植入术，实时计划CT影像提供患者真实术中体位，将可入路的穿刺针经肋间隙一次性插植完成，较术前计划更具实际指导价值和可操作性。通过术中TPS可直观地表现剂量分布、粒子分布、冷热区分布等，术者以剂量学为指导，制定实时治疗方案、评估植入效果，在实时指导“冷区”补种及避免“热区”、粒子分布等方面取得令人满意的效果[15]。

术中实时计划要求医师、物理师配合默契，手法精熟，术中实时计划制订时间要尽量短且精准，针道设计、空间布置合理等，缩短患者等待时长；布源方式为周边密集、中间稀疏，避免剂量冷点，减少剂量热点；医师、物理师在勾画术中计划靶区时，根据肿瘤周边危及器官外扩0.5～1.0 cm；如植入过程中发生较严重气胸等情况，靶区位置及形状均会发生变化，术中靶区的改变亦是影响计划实施的重要因素。由于靶区运动或靶区改变等因素至术中计划不能实施时，补救措施需进一步完善，总结经验等。因此，术中实时计划的顺利实施，取决于医生、物理师等对靶区、危及器官的理解，对进针路径的把握，甚至对患者病情综合评估，需物理师、临床医师、技师等配合完成。

本研究术中应用术中TPS组术后剂量验证满意率明显优于未使用组，术中TPS实时计划的应用，是以剂量学为依据指导术中粒子植入，是肺部肿瘤粒子治疗规范化的有效保障。本研究仍存在病例数偏少等问题，可能会导致统计误差，后续需增加样本量。

总之，术中TPS实时指导可以更好地满足剂量学的分布，实时“冷区”补种及避免“热区”；及时修正术中因靶区位置及针道位置偏差导致的剂量偏差，随时在实际的穿刺针道上调整粒子的具体位置和数量；术中实时治疗计划可使肿瘤靶区剂量满意率得到提高，对肺肿瘤粒子治疗的规范化具有一定的应用价值。术中实时计划联合CT引导粒子植入治疗恶性肺肿瘤能够保证粒子植入的有效实施，值得临床推广应用，而更多的经验总结仍需在后续开展的工作中进行。