不同直徑125I粒子食管支架的劑量學(xué)對比

張宏濤，　于慧敏，　隋愛霞，　吳　娟，　高　貞，　王　娟

·實(shí)驗(yàn)研究Experimental research·

不同直徑125I粒子食管支架的劑量學(xué)對比

張宏濤，于慧敏，隋愛霞，吳娟，高貞，王娟

目的研究不同直徑125I粒子放射性食管支架在腫瘤靶區(qū)的劑量學(xué)分布。方法用激光掃描儀分別掃描畫有直徑12、14和16 mm的圓形并標(biāo)記有5 cm刻度的白紙，以JPEG格式存儲在計(jì)算機(jī)桌面上，根據(jù)圓形直徑模擬相應(yīng)食管支架并依次分為A、B、C 3組，利用圖像轉(zhuǎn)換程序，每組分別創(chuàng)建17層圖片，每層圖片層距為5 mm，將圖片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）中，模擬不同直徑，長度8 cm食管支架，利用TPS勾畫腫瘤靶區(qū)（gross tumour volume，GTV），以模擬食管支架邊界為腫瘤靶區(qū)內(nèi)界，外擴(kuò)0.5 cm為外界，于第5層面開始勾畫環(huán)形并且長度為4 cm的靶區(qū)，設(shè)定相同處方劑量，并于該層面至第13層面于模擬食管支架上先后7次載入0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9 mCi125I粒子，粒子層間距1 cm，每層平均布源4顆，得出劑量體積直方圖（dose volume histogram DVH），記錄每組D90、V90。結(jié)果A、B、C 3組的D90分別為（77.24±19.92）、（69.56±25.27）和（56.38±20.08）Gy（F=0.84，P=0.44），差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；A、B、C 3組的V90分別為（77.76±30.73）%、（76.79±25.92）%和（64.10±32.49）%，（F=0.46，P=0.64），差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論放射性食管支架直徑為12 mm時(shí)，推薦粒子活度為0.6 mCi；直徑為14、16 mm時(shí)，推薦粒子活度為0.7 mCi，但當(dāng)直徑16 mm，推薦每層布源5顆，該3種直徑的食管支架對劑量學(xué)參數(shù)無明顯影響。

放射性食管支架；不同直徑；腫瘤靶區(qū)；劑量

食管癌晚期及術(shù)后、放化療后復(fù)發(fā)導(dǎo)致的食管惡性狹窄較常見，放射性食管支架可抑制腫瘤生長降低再狹窄的發(fā)生率、提高患者生活質(zhì)量、延長生存期，已被廣泛應(yīng)用于臨床［1］。關(guān)于不同直徑食管支架捆綁125I粒子活度、布源方式等目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本文模擬幾種不同直徑的食管支架置入常見活度（0.3～0.9 mCi）125I粒子，分析腫瘤靶區(qū)劑量學(xué)分布特性。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

所用設(shè)備為：①計(jì)算機(jī)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）Prowess 3D Version 3.02（美國SSGI公司）。②Powerlook 1000激光掃描儀（中國臺灣世緣資訊科技公司）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1分組按食管支架直徑將實(shí)驗(yàn)分成 A、B、C 3組，相應(yīng)的食管支架的直徑分別為 12、14和16 mm。

1.2.2圖像轉(zhuǎn)換用激光掃描儀掃描3張畫有直徑為12、14和16 mm的圓形并標(biāo)記有5 cm刻度的白紙，以JPEG格式存儲在計(jì)算機(jī)桌面上。利用圖像轉(zhuǎn)換程序，每組分別創(chuàng)建17層圖片，每層圖片層距為5 mm，模擬直徑12、14和16 mm，長度80 mm食管支架，將圖片傳輸?shù)街委熡?jì)劃系統(tǒng)（TPS）中。

1.2.3勾畫腫瘤靶區(qū)利用TPS勾畫腫瘤靶區(qū)（gross tumour volume，GTV），以模擬食管支架邊界為腫瘤靶區(qū)內(nèi)界，外擴(kuò)0.5 cm為外界，腫瘤靶區(qū)長度為40 mm。具體勾畫步驟如下：打開三維TPS，導(dǎo)入利圖像轉(zhuǎn)換程序創(chuàng)建的3組圖片，調(diào)整圖片坐標(biāo)原點(diǎn)O為（0.2，0.2），模板原點(diǎn)為（-0.25，-0.25），矩陣密度為128×128，在第5層圖片上以模擬食管支架邊界為腫瘤靶區(qū)內(nèi)界，外擴(kuò)0.5 cm為外界勾畫GTV，一直勾畫到第13層圖片。

1.2.4載入粒子、記錄劑量體積直方圖（dose volume histogram，DVH）設(shè)定處方劑量（prescription dose）為80 Gy，A、B、C 3組每組先后 7次載入活度為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9 mCi粒子。分別記錄每次載入不同粒子活度后的DVH所示D80、D90、D100（80%、90%和100%腫瘤體積接受的處方劑量）、V90、V100、V150（計(jì)劃靶區(qū)接受90%、100%、150%處方劑量的體積百分比）、按照食管支架直徑不同得到3組上述劑量學(xué)參數(shù)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。計(jì)量資料用表示。采用One-way ANOVA分析3組的 D80、D90、D100、V90、V100及 V150，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1A、B、C 3組的D90分別為（77.24±19.92）、（69.56± 25.27）和（56.38±20.08）Gy（F=0.84，P=0.44），組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；A、B、C 3組的V90分別為（77.76± 30.73）%、（76.79±25.92）%、（64.10±32.49）%，（F= 0.46，P=0.64），組間差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其余劑量學(xué)參數(shù)結(jié)果見表1和表2。

表1　3組不同食管直徑、粒子活度相同布源方式的D80、D90和D100　（）（Gy）

表1　3組不同食管直徑、粒子活度相同布源方式的D80、D90和D100　（）（Gy）

注：3組 D80、D90組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；D100組間比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

組別　D80　D90　D100A　84.58±30.08　77.24±19.92　56.71±20.14 B　81.79±29.66　69.56±25.27　39.86±14.28 C　66.34±23.51　56.38±20.08　37.71±11.50 F值　0.87　1.30　4.30 P值　0.44　0.30　0.03

表2　3組不同食管直徑、粒子活度相同布源方式的V90、V100和V150　（）%

表2　3組不同食管直徑、粒子活度相同布源方式的V90、V100和V150　（）%

注：3組V90、V100、V150組間比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

組別　V90　V100　V150A　77.76±30.73　71.69±33.64　42.16±29.67 B　76.79±25.92　71.17±27.95　40.97±26.85 C　64.10±32.49　57.37±33.00　28.21±20.86 F值　0.46　0.46　0.83 P值　0.64　0.64　0.45

2.2A、B、C 3組各自相應(yīng)粒子活度對應(yīng)的D90及V90具體數(shù)值見圖1、2。

圖1　3組每種粒子活度對應(yīng)的D90值

2.3A、B、C 3組各自相應(yīng)粒子活度對應(yīng)靶區(qū)不同等劑量曲線（含處方劑量）平面分布圖見圖3，處方劑量80 Gy等劑量曲線立體分布圖見圖4。

3　討論

125I粒子放射性食管支架因其局部劑量高、可達(dá)到腫瘤細(xì)胞的根治劑量、療效確切，已被廣泛應(yīng)用于臨床［2-3］。

圖2　3組每種粒子活度對應(yīng)的V90值

圖3　3組不同支架直徑每種粒子活度對應(yīng)平面各等劑量分布曲線（左側(cè)ISDOSE圖不同顏色對應(yīng)不同劑量）

圖4　3組不同支架直徑每種粒子活度對應(yīng)的80 Gy等劑量線三維立體分布圖

準(zhǔn)確的劑量分布是放射治療的核心，而局部受照的劑量直接受粒子的活度、間距、排列方式等的影響［4］，是決定療效及并發(fā)癥的關(guān)鍵。目前臨床上，大多數(shù)學(xué)者采用的放射性食管支架直徑是12～22 mm，粒子活度為0.4～0.9 mCi，每10～25 mm安裝一層125I粒子，每層放置3～4顆125I粒子的方式進(jìn)行布源［2-3］。本研究設(shè)定處方劑量80 Gy，粒子層間距1 cm，每層平均分布4顆粒子，通過TPS模擬常見活度125I粒子不同直徑放射性食管支架在食管癌空腔腫瘤靶區(qū)內(nèi)劑量分布：①當(dāng)支架直徑為12mm，粒子活度<0.6 mCi時(shí)，劑量學(xué)參數(shù)水平較低（圖1、2），由等劑量曲線分布圖可見明顯的低于處方劑量區(qū)域（圖3、4），當(dāng)粒子活度>0.6 mCi時(shí)，雖然V90、V100、V150較為理想（圖2），等劑量曲線分布較好，但D90高于處方劑量且處方劑量曲線下包繞靶區(qū)外的范圍及靶區(qū)內(nèi)高劑量區(qū)（200 Gy）隨著活度的增加逐漸增大。當(dāng)粒子活度為0.6 mCi時(shí)D90為77.82 Gy，V90為95.9%，最接近處方劑量，靶區(qū)內(nèi)無明顯的低劑量區(qū)、且高劑量區(qū)較少并均在腫瘤靶區(qū)內(nèi)，這與Guo等［5］研究認(rèn)為粒子活度為0.6 mCi治療食管癌更為適宜的研究結(jié)果相一致；當(dāng)直徑為14 mm，粒子活度＜0.7 mCi時(shí)，D90均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于80 Gy，計(jì)量學(xué)各種參數(shù)水平均較低，由立體及平面劑量圖可見靶區(qū)內(nèi)存在明顯的低劑量區(qū)，谷銑之等［6］認(rèn)為T4期分期腫瘤致死劑量為80 Gy或以上，由此可知這極易導(dǎo)致腫瘤未控或復(fù)發(fā)。當(dāng)粒子活度＞0.7 mCi時(shí)，V90、V100、V150較為理想（圖2），等劑量曲線分布較好，但D90高于處方劑量且處方劑量曲線下包繞靶區(qū)外的范圍及靶區(qū)內(nèi)高劑量區(qū)（200 Gy）隨著活度的增加逐漸增大（圖1～4）。當(dāng)粒子活度為0.7mCi，各種劑量學(xué)參數(shù)更適宜；當(dāng)直徑為16 mm，僅粒子活度為0.9 mCi時(shí)能夠滿足處方劑量，各種劑量學(xué)參數(shù)水平分布好，但單顆粒子活度較大，且靶區(qū)內(nèi)平均劑量高達(dá)141.39 Gy，對于食管癌這種空腔臟器來說可能極易導(dǎo)致潰瘍穿孔等嚴(yán)重并發(fā)癥。②隨著放射性食管支架直徑的增大，相應(yīng)的劑量學(xué)參數(shù)逐漸下降，對于直徑16 mm食管支架，我們按照同樣方法，模擬每層面平均分布5顆粒子發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粒子活度為0.7 mCi 時(shí)D90為83.52，V90為94.9%，最接近處方劑量，各種劑量學(xué)參數(shù)較為適宜，故此我們考慮當(dāng)使用大直徑的食管支架、粒子層間距為1 cm時(shí)，建議每層布源數(shù)量大于4顆。③由表1、表2可知，盡管3種食管支架直徑不同，但D90、V90差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明該3種直徑支架對劑量學(xué)的影響不大，臨床上食管支架直徑的選擇非常重要，直接影響到梗阻解除程度［7］，工作中選擇這3種直徑的放射性支架時(shí)，可根據(jù)患者具體需要直接選擇適合的食管支架而不必考慮對劑量學(xué)方面的影響。

隨著放射性食管支架臨床應(yīng)用越來越廣泛，如何解決建立標(biāo)準(zhǔn)的放射性食管支架的劑量學(xué)模型，明確處方劑量、腫瘤靶區(qū)及周圍正常組織的受照劑量等問題迫在眉睫。本研究數(shù)據(jù)基于TPS模擬所得存在一定局限性，實(shí)際情況還需要大量臨床研究證實(shí)。

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Dosimetry comparison of esophageal stents carrying different diameters of radioactive125I seeds

ZHANG Hong-tao，YU Hui-min，SUI Ai-xia，WU Juan，GAO Zhen，WANG Juan.Section I，Department of Oncology，Hebei Provincial People's Hospital，Shijiazhuang，Hebei Province 050051，China

WANG Juan，E-mail：sunnyximo@163.com

ObjectiveTo investigate the dose distribution of esophageal stents carrying different diameters of radioactive125I seeds in tumor target area.MethodsA laser scanner was used to scan a piece of blank paper on which circles of 12 mm，14 mm and 16 mm diameter and a 5 cm scale were drawn.The data were stored in JPEF format on the computer desktop.According to the circular diameter，simulations of the corresponding esophageal stents were established，which were divided into group A，group B and group C. By using image conversion program，17 images with 5 mm slice-distance were created for each group；the images were transmitted to the computer treatment planning system（TPS）to simulate the 8 cm long esophageal stents of different diameters.TPS was used to sketch the gross tumor volume（GTV）in order to simulate the esophageal stent border that was used as the inner boundary of GTV，which was expanded 0.5 cm outward to be used as the external boundary of GTV.Beginning from the fifth level，the 4 cm-long GTV was drawn with circles.Setting the same prescription dose，from the fifth level to the thirteenth level the125I seeds with 0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8 and 0.9 mCi were successively loaded on the simulation of the esophageal stents.The distance between125I seed layers was 1 cm；the average number of seeds distributed on each layer was 4 particles.The dose volume histogram（DVH）was obtained.The D90（the dose received by 90%of the target）and V90（the percentage of the GTV volume receiving 90%the prescription dose）were recorded.ResultsThe arithmetic mean D90of group A，B and C was（77.24±19.92）Gy，（69.56±25.27）Gy and （56.38±20.08）Gy respectively，and no statistically significant differences existed between each other among the three groups（F=0.84，P=0.44）.The V90of group A，B and C was（77.76±30.73）%，（76.79±25.92）%and （64.10±32.49）%respectively，and no statistically significant differences existed between each other among the three groups（F=0.46，P=0.64）.ConclusionWhen the diameter of radioactive esophageal stent is 12 mm，the activity of125I seed of 0.6 mCi is recommended.When the diameter of radioactive esophageal stent is 14 mm or 16 mm，the activity of125I seed of 0.7 mCi is recommended.Nevertheless，when the diameter of radioactive esophageal stent is 16 mm，distribution of every five125I seeds on each layer is strongly recommended.These three kinds of esophageal stent diameter have no significant effect on the dosimetric parameters.（J Intervent Radiol，2015，24：797-800）

radioactive esophageal stent；different diameters；gross tumor volume；dose

R735.1

A

1008-794X（2015）-09-0797-04

2014-11-27）

（本文編輯：俞瑞綱）

10.3969/j.issn.1008-794X.2015.09.014

河北省衛(wèi)生廳科研項(xiàng)目（20130412）

050051石家莊 河北省人民醫(yī)院腫瘤一科

王娟E-mail：sunnyximo@163.com