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当代医学2 0 0 9年 l 0 月第 1 5 卷第 2 9期中国介入放 射学 专题2 0 0 9年 l 0月第 3 卷第 5 期 放射性粒子植入治疗肿瘤 王 俊 杰 Radioa c t i v e s ee d i mpl a nt a t ion t r ea t men t of c a nc er WA N G J u n 4 ie C a n c e r T r e a t m e n t C e n t e r T h e t h ir d H o s p it a l O f P e k i n g U n iv e r s it y B e ij i n g 1 0 0 1 9 1 C h i n a 放射性粒 子组织问近距离治疗 肿瘤有 1 0 0 多年的历 史 1 9 0 1 年P i e r r e C u r i e 首先提出近距离治疗术语 b r a c h y t h e r a p y 其 定义为将具有包壳的放射性 核素直接埋人肿瘤组织 内 通过核素 持续释放射线对肿瘤细胞进行杀伤 l 9 l 4 年法国巴黎镭生物学 实验室的P a s t e a u和 D e g r a i s 医生首次报道使用镭管经尿道插入 治疗前列腺癌 开创 了组织间近距 离治疗的先河 2 1 9 1 7 年美国 纪念医院 B a r r i n g e r 首次报道使用镭针插植治疗前列腺癌 镭针 4 6英寸长 经会阴插植 手放人直肠引导l3 l 早期治疗前列腺 癌主要使用的放射性核素有2 2 6 Ra 2 2 2 Rn 和1 9 2 I r 等 这些核素 均释放高到中能 y射线 但尿道并发症发生率高 防护颇难处理 使组织间粒子治疗一度陷入低谷 1 9 5 2年美国爱瓦大学 F l o c k s 和他的同事首次行开腹后注射胶体金治疗前列腺癌 1 9 5 6年高 能外放射治疗机出现 降低了人们对放射性粒子治疗的兴趣 1 9 7 2 年 Wh i t mo r e 等 酋 饮 报道通过耻骨后插入 I 粒 子治疗局部 和转移性前列腺癌 奠定了今天近距离治疗的基础 1 9 7 5 年 日本 研制生产 出 1 9 8 Au 粒子替代 2 2 2 R n 1 9 8 Au 粒子源的优点 局 部麻醉 下易于使用 适于老年患者或 2 2 6 Ra 和 1 9 2 I r 禁忌证的患 者 因解剖结构镭和铱强直线源不易达到的肿瘤 如口底癌 颊粘膜癌 软腭癌和咽腭弓癌 同样出于放射防护的考虑 1 9 8 A u 粒子治疗没有得到推广 1 9 8 2 年 O r o s s ma n 等 1首次报道 1 0 0 例术 中前列腺癌 I 粒子组织间插植治疗结果 5 年全组生存率8 3 和 9年生存率 5 2 耻骨后术中插植由丁前列腺暴露欠清晰 而且 只有少数病例疗效满意 使得欣射性 I 粒子治疗再度 陷入低谷 上 个世纪 8 0 年代 超声技术 计算机三维治疗计 划系统和模板定 位技术出现 奠定了近代粒子治疗 前列腺癌的标准 1 使放射性 粒子治疗焕发了青春 在颅内肿瘤 头颈部肿瘤和前列腺癌治疗 显示了非常好的前景 一 放射性粒子 l 新型放射性 核素 目前I 临床应用 的均为 I 粒子 I 粒子源的半衰期为 6 0 天 光子能量为 2 7 Ke Vl 8 其最大优势是不需要特殊防护 但是由于 其能量低 穿透距离较短 组织内半价层为 1 7 c m 可引起治疗 体积内部分区域不能接受足量照射 因此 临床治疗时非常需要 精确的植入粒子 确保剂量分布均匀 同时由于其初始剂量率较 低 大约为 8 1 0 c G y h 因此 对于分化较快的肿瘤 其疗效 需要进一步探讨 1 0 3 P d 粒子源半衰期为 l 7 天 光子能量为 2 1 K e V 初始剂量 作者单位北京 1 0 0 1 9 1 北京大学第三医院肿瘤治疗中心 王俊杰 通讯作者 王俊杰 E ma iI j u n j J e w 2 6 3 n e t 率为2 0 c G y h 1 9 l 其治疗优势与 I 粒子相似 临床应用时易于防 护和剂量局限 不利方面是剂量衰减过快 目前尚没有临床比较 1 0 3 P d 粒子与 I 治疗前列腺癌疗效的随机对照研究 早期通过数 学模型研究证明 对增殖较慢的肿瘤 I 粒子疗效优于 1 0 3 P d 粒 子 肿瘤倍增时间小于 1 0 天者 1 0 3 P d粒子较 I 粒子更具有优 势 然而 通过实验室小鼠前列腺肿瘤模型研究发现 1 0 3 P d 粒 子治疗增殖快速的肿瘤疗效优于 I 粒子 而在增殖较慢的肿瘤 并没有显示同样 的趋势I 曾经有人建议利用 1 6 9 Y取代 I 粒子治疗前列腺癌 因为它 的初始剂量率为 1 2 5 c G y h 光子能量为9 3 Ke y 与1 0 3 P d 粒子 和 s I 粒子相比 1 6 9 Y源剂量分布更均匀 周围组织剂量受量更 少 但是 不利因素为在 3 0 0 Ke V处有一个小的光子峰 这一点 明显的影响了临床辐射防护的要求 由于 1 6 9 Y源的高度特殊活 性 人们希望将其研制成物理上非常小的 高度活性的粒子源 进而取代短暂治疗的l 9 2 I r 源 1 9 2 I r 是平均能量为4 0 0 Ke v 的y射线源 半衰期为7 2 天 主 要用于前列腺癌短暂插植治疗 包括低剂量率和高剂量率两种m l 低剂量率短暂插植治疗抵消了永久粒子 l 天门诊治疗的优势 1 9 2 I r 的优势是可以通过调整植入针的位置来达到改进剂量分布的 目的 最近有一些关于高剂量率 1 9 2 I r 治疗前列腺癌的报道 l 然 而 这一技术需要应用高剂量率放射源 患者本能不愿意接受 而且需要分 次进行 给患者带来不便I 2 粒子链 目前临床应用的均为单个粒子源 由于植入时的偏差和患者 体位的变化均可以导致粒子在体内位置发生变化 目前国外已经 研制成功粒子链 可以大大的减少因粒子移动而造成的误差 而 且临床应用将带来极大方便 l 5 j 粒子链设计的关键是连接粒子之 间的可吸收材料 二粒子治疗计划系统 人们已经认识到 有时放射治疗和近距离治疗后的局部失败 是由于不能确切的了解肿瘤的侵犯范围或由于肿瘤周围正常组织 耐受性的限制 不能给予肿瘤致死剂量的照射 在过去 l 0年中 传统的治疗计划的限制在于 肿瘤和正常组织的边界只能是大约 估计 治疗计划显示的等剂量曲线没有涵盖整个靶体积 治疗计 划的评估 和最优化只是建立在有限的几个等剂量平面的显示基础 上 而不是完全的剂量体积信息 近来诊断影像技术的进展 可以确保在三维空间上区分正常 组织和肿瘤组织 三维治疗计划系统的基本特征是构成一个三维 适形放疗的空间 正常结构以体积表示 靶区可由一个人定 也 可由几个人共同制定 物理师能够在三维空间上看到靶体积或正 632 当代 医学2 0 0 9年 1 0月第 1 5卷第 2 9 期中国介入放射学专题2 0 0 9年 l 0月第 3 卷第 5 期 常组织与等剂量表面覆盖情况 这一特征对于判定肿瘤靶体积和 精确躲避周围关键结构是非常有帮助的 尤其是肿瘤与关键器官 相邻较近时 如直肠和膀胱 此外 剂量一体积直方图计算表 明 靶体积和危险组织和器官的剂量均具有显示体积的功能 理 论模型可以预测并发症 而剂量 一体积一直方图可比较不同的治 疗计划 由于放射性核素释放的射线在较短距离内迅速衰减 所以 粒子源在靶体积内的分布十分关键 计算机技术的引入 保证了 近距离治疗剂量在靶体积内呈三维空间分布 这样大大提高了近 距离治疗的精确度 使临床肿瘤放疗剂量 自动计算变得简单易 行 目前 单一放射源的剂量分布计算是根据蒙特卡罗数学模型 创立的 计算机建立的等剂量曲线是根据 C T MRI 或 US图像 提供的信息进行剂量计算和评估 粒子治疗计划的目的是 根据诊断学方法 C T或超声 评 估前列腺体积 决定源的总活度 治疗剂量和 决定粒子在前 列腺内的空间分布 1 获取图像 的方法 超声的优势是前列腺边界锐利 操作简便 价格低廉和可以 保证获得图像时的体位与手术时基本一致 但是有时超声探头可 引起图像扭曲 甚至非常明显 这和探头的位置和探头内水的多 少有关 目前只有前列腺可以很理想的得到靶区图像 而其他肿 瘤尚无法实现术中超声图像的获取 三维重建和图像的传送 2 C T C T扫描图像提供了一个清晰的骨解剖结构 根据其与模板 的关系 可以对进针的角度 深度和位置进行调整 T RUS与C T 测定的前列腺体积有区别 CT往往过高估计前列腺体积 而 T RUS测的体积与前列腺手术获得的体积接近 但是 获得理想 的体积测定结果主要依靠操作者的技术和严格遵循近距离治疗原 则 两种技术均可获得理想的治疗疗效 但是没有腔道的实质性 器官目前超声尚不能满足需要 前列腺除外 3 新 的影像技术 直肠内螺旋 MR I e n d o r e c t a l c o il MRI 能够清晰显示前 列腺轮廓 是一种非常有前途的扫描技术 以MRI 为基础的外放 疗计划仍处于研究开发阶段 目前还没有发现利用MRI 做近距离 治疗计划治疗前列腺癌的报道 理论上讲 直肠内螺旋MRI 可以 模拟直肠内超声探头的优势 清晰显示神经血管束 精囊腺和包 囊外区域 人们希望直肠内螺旋MR I 能够将以C T为基础的显示 前列腺和会阴关系的计划优势 和术中随时提供计划 前列腺图 像清晰锐利的超声优势结合起来 未来的图像引导完全可以借助于 MRI 和 P E T C T等高新影 像学技术 可以大大提高治疗精度 同时实现与C T MRI 和P E T C T的适时连接 适时指导粒子治疗 为了评估粒子植人治疗质量 大多数研究组根据盆腔前后和 侧面平片来计算植入后剂量 近来 使用 C T扫描进行种植后评 估有明显上升趋势 C T扫描可以在每一个轴向切面上显示剂量 分部和对植入质量进行最好的评估 如果治疗前计划是根据 C T 扫描获得的 那么治疗后最好也用 C T扫描进行评估 三植入器 1 粒 子抢 目前国外应用较多 的是 Mi c k植入器 这个植入器具有很多 优 势 包括精度 高 防护安全和不 易卡源等 但是它仍有许多缺 点 如植入器过长 不便于头颈部和表浅部位肿瘤的治疗 因此 应该加强不同部位肿瘤植入器的研究 目前国内植入器均存在卡源 操作不方便 术中无法适时记 数粒子和防护等问题 无法满足临床需要 2 导管植入器 目前腔内器官肿瘤有许多单位开展粒子治疗 原则来讲粒子 治疗不适合于腔道器官肿瘤治疗 原因是粒子治疗局部剂量过 高 容易造成穿孔 腔道软管式植入器 目前 尚没有进入临床的产 品 因此给临床开展 工作带来许多不便 应加强这方面研制和开 发 3国外进展 目前国外已经开发出链盒式植入器 体积更加小 操作更加 简单 与计算机联合 防护更加安全 四手术导行和固定系统 l 导行系统 目前粒子手术导引系统比较理想的应用包括颅内肿瘤和前列 腺癌的治疗 能够确保粒子治疗的精度和空间分布与治疗计划相 吻合 而其他系统肿瘤目前尚没有独特的弓 l 导系统研制和开发出 来 胸部肿瘤的引导系统 腹部肿瘤引导系统 术中粒子治疗的 引导系统和盆腔肿瘤的引导系统尚处于空白阶段 德国研制成功 头颈部癌手术导行系统 目前尚没有进行市场 粒子治疗导行系 统是未来粒子治疗发展方向和质量保证 2 固定系统 未来的固定系统应该实现与引导系统的连接 一体化实施治 疗 目前前列腺癌和颅内肿瘤有专门的固定系统 确保了粒子治 疗 的精度和质量 五临床治疗的技术规范 目前临床除颅内肿瘤和前列腺癌外尚没有规范的临床操作指 南或规范 需要多中心大样 本临床研究 提供合理科学 的临床操 作技术规范 应该象手术一样 每个肿瘤均应该具有自己的操作 技术指南和标准 这样才可能达到理想的疗效 1 粒子治疗适应症的选择 目前除早期前列腺癌外 其他系统肿瘤粒子治疗国内外仍处 于姑息治疗状态 粒子治疗适应证选择应该得到进一步明确 包 括头颈部癌 肺癌 胰腺癌 骨肿瘤 软组织肉瘤等 提倡开展 多中心合作 逐步建立我国粒子治疗标准 既达到提高肿瘤治疗 疗效 又达到与其他治疗手段和谐相处的境地 目前国内粒子治 疗标准为肿瘤直径小于 7 c m 局部晚期 转移复发实体肿瘤和没 有手术禁忌证等 建议遵循国内肿瘤临床治疗指南和美国NCC N 指南进行综合治疗 2 粒子治疗的I 临床操作规范 放射性粒子治疗的临床操作规范应该包括 术前准备 术 前准备包括患者术前的常规检查和准备 如前列腺癌应进行肠道 准备和备皮 术前计划 主要是术前 l 2 周对治疗的病灶进行 超声和 C T扫描 层厚 3 5 mm 将图像传送到计划系统进行术 前计划 确定粒子治疗剂量 活度和数目 订购粒子 实施粒 子治疗 粒子治疗术式包括术中植入 超声引导下植入 C T引 导下植入和MRI 引导下植入 术后质量验证 粒子治疗后由于 患者体位 术中病变变化和粒子移位等均可以导致与术前计划发 633 当代医学2 0 0 9年 1 O月第 1 5卷第 2 9期中国介八放射学专题2 0 0 9年 l 0月第 3卷第 5期 生偏差 因此 术后的计划应该是肿瘤实际接受的剂量 术后 随访 粒子治疗后应进行随访 了解肿瘤治疗的疗效和副作用 六 粒子治疗的资质 放射性粒子治疗 是多学科合作的技术 因此对于开展粒子治 疗的单位和学科应该建立上岗考核制度 目前北京地区有行业管 理 方面要求 但是没有业务培训方面规定 急需要行业规范 七展望 总之 粒子组织间近距离治疗是这个世纪新生的肿瘤微创治 疗技术 它的局部剂量优势较其他外照射技术具有无可比拟的优 势 如何将这一技术规范 建立标准和与其他肿瘤综合治疗技术 科学 合理的结合是当务之急 参考文献 P a r k e r S L T o n g T B o ld e n S e t a l C a n c e r s t a t is t ic s 1 9 9 7 C A J c 1 9 9 7 4 7 5 2 7 2 P a s t e a u O D e g r a i s P T h e r a d iu m t r e a t me n t o f c a n c e r o f t h e p r o s t a t e Ar c h R o e n t g e n R a y 1 9 1 4 2 8 3 9 6 4 1 0 3 B a r r i n g e r B S B a d i u m in t h e t r e a t m e n t o f c a r c i n o m a o f t h e b l a d d e r a n d p ro s t a t e r e v ie w o f o n e y e a r s wo r k J Am Me d As s o c 1 9 7 1 6 8 1 2 2 7 1 2 3 0 4 F lo c k s R H K e r r H D E l k in s H B e t a l T r e a t me n t o f c a r c i n o ma o f t h e p r o s t a t e b y i n t e r s t it i a l r a dia t i o n wit h r a d i o a c t i v e g o ld Au 1 9 8 a p r e l fm n a r v r e p o r t J U r o f 1 9 5 2 6 8 51 0 5 2 2 5 Wh i t m o r e wF J f la r is B G r a b s t a Id H R e t r o p u b l i c i m p la n t a t io n o f io d i n e 1 2 5 in t h e t r e a t me n t o f p r o s t a t e c a n c e r J U r o l 1 9 7 2 1 0 8 9 1 8 9 2 0 6 G r o s s ma n H B B a t a t a M H i la r i s B e t a l 1 2 5 1 i m p l a n t a t i o n f o r c a r c in o m a o f p r o s t a t e F u r t h e r f o l t o w u p o f f i r s t 1 0 0 c a s e s U r o l o g y 1 9 8 2 2 0 5 9 1 5 6 5 7 H o l m H H J u u I N P e d e r s e n J F e t a l T r a n s p e r i n e a l 1 2 5 io d i n e s e e d imp l a n t a t io n i n p r o s t a t e c a n c e r g u id e d b y t r a n s r e c t a l u lt r a s on o g r a p h y J U r o 1 1 9 8 3 1 3 0 2 8 3 2 8 6 8 Y o s h i o k a Y C u r r e n t s t a t u e a n d p e r s p e c t i v e s o f b r a e h y t h e r a p y f o r p r o s t a t e c a n c e r I n t J CI I n O n c o 1 2 0 0 9 1 4 3 1 3 6 9 D a t t o l i M Wa l I n e r K T r u e L e t a L o n g T e r m P r o s t a t e C a n c e r Co n t r o l U s in g P a l la d iu m一1 0 3 B r a c h y t h e r a p y An d E x t e r n a l B e a m R a d io t h e r a p y In P a t i e n t s Wit h A Hig h L ik e l i h o o d Of C a n c e r U r o l o g y 2 0 0 7 6 9 2 3 3 4 3 37 1 O N a g S B e y e r D F r ie d l a n d J e t a l A me r ic a n b r a c h y t h e r a p y s o c i e t y f AB S r e c o mme n d i a t ions f o r t r a n s p e r in e a l p e r ma n e n t b r a c h y t h e r a p y o f p r o s t a t e c a n c e r In t J R a dia t O n c o l B iol P h y s 1 9 9 9 4 4 7 8 9 7 9 9 1 1 S h i g e h a r a K Miz o k a mi A K o m a t s u K e t a l F o u r y e a r c l i n i c a l s t a t i s t i c s o f d l u m 1 9 2 h ig h d o s e r a t e p r o s t a t e c a n c e r In t J Ur o l 2 0 0 6 1 3 1 1 6 1 2 1 1 2 As t r o m L P e d e r s e n D M e r e k e C e t a l L o n g t e r m o u t c o m e o f h i g h d o s e r a te b r a c h y t h e r a p y i n r a d io t h e r a p y o f lo c a l i z e d p r o s t a t e c a n c e r R a d i o t h e r On c o l 2 0 0 5 7 4 1 5 7 1 6 1 1 3 C o r n e r C R o j a s A M B r y a n t L e t a l A p h a s e I I s t u d y o f h i g h d o s e r a t e a f t e r lo a d i n g b r a c h y t h e r a p y a s mo n o t h e r a p y f o r t h e t r e a t me n t o f l o c a l iz e d p r o s t a t e c a n c e r In t J R a dia t On c o l Biol P h y s 2 0 0 8 7 2 4 4 1 4 4