放射性粒子植入技术的规范化 ppt课件

1、放射性粒子植入规范化治疗,1,PPT学习交流,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%,2,PPT学习交流,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,3,PPT学习交流,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,4,PPT学习交流,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

2、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,5,PPT学习交流,放射肿瘤学,放射物理 放射生物 临床肿瘤,6,PPT学习交流,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,7,PPT学习交流,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,8,PPT学习交流,ICRU 62 定义,肿瘤区(GTV),内靶区(I

3、TV),计划靶区 (PTV),治疗区,照射区,临床靶区(CTV),9,PPT学习交流,放射性粒子植入近距离治疗Radiative seeds interstitial Brachytherapy,10,PPT学习交流,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一,11,PPT学习交流,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

4、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,，PasTeau 1901年 ，Pierre Curie 发明带包壳同位素，能埋入组织,12,PPT学习交流,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

5、粒子治疗技术进一步发展与完善 ；,13,PPT学习交流,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,14,PPT学习交流,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,15,PPT学习交流,粒子植入的适应证要求,局部进展期，无运处转

6、移 直径7cm KPS 60 以上 生长缓慢，分化好的肿瘤,16,PPT学习交流,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,17,PPT学习交流,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,18,PPT学习交流,术中粒子植入治疗病例选择标准,Kps80，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,19,PPT学习交流,

7、术中粒子植入禁忌证,全身播散 有dm病例应全身化疗,20,PPT学习交流,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,21,PPT学习交流,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。,22,PPT学习交流,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

8、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 1 cm） 胸腔镜或其它内窥镜下植入 机器人系统植入,23,PPT学习交流,24,PPT学习交流,25,PPT学习交流,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Andersons nomogram公式计算，每个粒子活度应为0.30.5mCi Cevcs公式计算总粒子数=（长+宽+厚）/35每个粒子活度 125I植入的总剂量，按1年衰变值计算。范围是12000-16000

9、cGy；第一个半衰期最小表面剂量是6000cGy-8000cGy,26,PPT学习交流,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,27,PPT学习交流,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）,28,PPT学习交流,临床使用的粒子特征,125I 103Pd 192Ir 半衰期 60.2d 17d 74d 平均能量 27.4kev 21kev 3

10、80kev 源长 4.5mm 4.5mm 直径 0.8mm 0.8mm 标记物长度 3mmAg 1mmPb 初始剂量率 7.7cGy/h 18cGy/h 40cGy/h 剂量率 8-10vGy/h 20-24cGy/h 半价层 0.025mmPb 0.008mmPb 6.3Cm组织 释放94%剂量 240d 68d,29,PPT学习交流,组织间植入粒子的特性,125I 103Pd 衰变模型 e-电子俘获 e-电子俘获 平均能量 27.4kev 21kev 空气比释动能转换 1.270U/mCi 1.293U/mCi 剂量率常数 0.88cGy/hr.u 0.74cGy/hr.u 初始剂量率 7

11、.7cGy/hr 18-20cGy/hr RBE 1.4 1.9,30,PPT学习交流,粒子植入用125I的好处,低能125I植入后，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。,31,PPT学习交流,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。,32,PPT学习交流,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0.4-0.7mCi 活度单位MBq，1mCi

12、=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）/4.92,33,PPT学习交流,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

13、效应,也不降低肿瘤的放射效应,34,PPT学习交流,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,35,PPT学习交流,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。 Tpot10天，生长较慢的肿瘤

14、，I -125较好,36,PPT学习交流,处方剂量Prescription dose，PD,规定的治疗肿瘤剂量 肿瘤靶区95%的体积应达到PD，即V10095%，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,37,PPT学习交流,匹配周缘剂量matched perpheral dose，mPD,粒子植入的剂量不均匀，为统一处方剂量将其定为 mPD mPD 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,38,PPT学习交流,永久植入粒子的处方剂量,125I与103Pd

15、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,39,PPT学习交流,粒子植入的匹配周缘剂量（matched perpheral dose，MPD）,粒子植入剂量不均匀，为统一处方剂量，将处方剂量定为MPD MPD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,40,PPT学习交流,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

16、计划 术后验证植入质量 严格执行规范,41,PPT学习交流,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,42,PPT学习交流,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),43,PPT学习交流,植入粒子数的计算公式,（肿瘤长+宽+高）/35每个粒子活度=粒子数,44,PPT学习交流,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

17、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。,45,PPT学习交流,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1.5-2.0之间 TVRS2.0-3.0，降低适形性，正常组织受量增加,46,PPT学习交流,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

18、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,47,PPT学习交流,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。,48,PPT学习交流,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（post plan）

19、可见粒子排列不规则，使植入计划（implant planes）和平均中心剂量（mean contral dose）毫无意义。术后计划真实反映粒子分布及剂量分布。,49,PPT学习交流,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=1.0,50,PPT学习交流,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

20、%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。,51,PPT学习交流,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-line histogram，DLH） DSH、DLH都用2-D，不必用3-D,52,PPT学习交流,评估TPS的指标（1）,靶区的剂量适形：D90MPD，即90%靶区所受剂量超过PD，意味

21、着植入质量很好。 平均外周剂量（mean peripheral dose，MPD）：靶体积表面的平均剂量，应为PD 适形度（conformation number）：PD的靶体积与全部靶体积之比,53,PPT学习交流,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 PD 20%，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,54,PPT学习交流,TPS计算数据-剂量均匀指数dose homogeneity index，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

22、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%,55,PPT学习交流,TPS计算数据-剂量不均匀率dose nonuniformity ratio，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,56,PPT学习交流,靶区剂量评价,靶区应得到90%的PD。(前列腺D90140Gy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，V9090% (前列腺D90140

23、Gy) 均匀性： -靶区V15060%或V15050%， -DHI（剂量均匀指数） 0.5,57,PPT学习交流,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（Orgar at Risk,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)=1,58,PPT学习交流,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,59,PPT学习交流,术后质量验证（post-p

24、lane) -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 2530 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,60,PPT学习交流,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,61,PPT学习交流,三维质量验证系统- 植入后的真实剂量分布,2D

25、 剂量观察,3D 剂量观察,62,PPT学习交流,63,PPT学习交流,64,PPT学习交流,三 维 验 证 分 析,65,PPT学习交流,66,PPT学习交流,67,PPT学习交流,68,PPT学习交流,69,PPT学习交流,70,PPT学习交流,71,PPT学习交流,72,PPT学习交流,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（conformation index）: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,73,PPT学习交流,粒

26、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-voulume ratio）: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（dose homogeneity index,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（dose nonouniformiformity ratio,DNR）:大于150%参考剂量的体积的百分数，DNR=1-DHI；,74,PPT学习交流,术后必须报告的参数,Vn：V90、V100、V150、V200 V5、V10、V20、V30、V50、V80 Dn: D80 、 D90 、 D100 适形度（TVR） OAR的剂量分布 DVH图等剂量曲线：80%、 90% 、 100%,75,PPT学习交流,粒子植入的副作用,出血 移位：肺栓塞 器官穿孔（瘘） 感染，器官内脓肿