SPECT/CT評(píng)價(jià)前列腺癌粒子植入劑量分布與療效初探

張宏濤 劉曉麗 周汝明 于慧敏 隋愛霞 邊艷珠 王娟 時(shí)高峰

近30年來，125I放射性粒子在前列腺癌永久性近距離治療中應(yīng)用的最為廣泛，被美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（NCCN）指南推薦為早期前列腺癌的首選根治手段[1]。除了植入技術(shù)，粒子植入的劑量學(xué)也受到廣泛關(guān)注。美國醫(yī)學(xué)物理學(xué)家協(xié)會(huì)（AAPM）建議所有行粒子植入術(shù)的患者在術(shù)后均需行劑量計(jì)算以保證治療效果[2]。術(shù)后劑量驗(yàn)證用于評(píng)價(jià)靶區(qū)和危及器官的劑量，其標(biāo)準(zhǔn)方法為以CT圖像為基礎(chǔ)應(yīng)用計(jì)算機(jī)治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）進(jìn)行劑量計(jì)算[3-5]。但此劑量驗(yàn)證方法存在粒子識(shí)別困難、必須預(yù)知植入的粒子數(shù)目、粒子游走至其他部位影響劑量計(jì)算、僅為計(jì)算結(jié)果并非實(shí)際劑量分布、人為計(jì)算誤差等弊端。如何解決以上問題是困擾粒子植入劑量驗(yàn)證的難題。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)/計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)（Single-photonemissioncomputedtomography/Computed tomography，SPECT/CT）的γ照相機(jī)可以探測從患者體內(nèi)發(fā)射的γ射線并對其成像，本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)SPECT/CT探測的粒子放射性計(jì)數(shù)值可準(zhǔn)確量化，并與粒子周邊劑量有相關(guān)性[6]。本研究用SPECT/CT射線探測粒子植入患者的劑量分布情況及其評(píng)價(jià)前列腺癌粒子植入療效的可行性。

資料與方法

一、一般資料

選取2014年12月和2018年6月河北省人民醫(yī)院粒子植入治療的前列腺癌患者兩例。患者1，66歲，前列腺特異抗原（PSA）12.35 ng/ml，前列腺腺泡腺癌，Gleason評(píng)分2+3=5分，cT1cN0M0Ⅱ期，中危。患者2，76歲，PSA 12.75 ng/ml，前列腺腺泡腺癌，Gleason評(píng)分3+4=7分，cT2aN0M0Ⅱ期，中危，冠心病病史3年。

二、儀器和設(shè)備

（1）計(jì)算機(jī)三維系統(tǒng)治療計(jì)劃系統(tǒng):Prowess Panther Brachy v5.0近距離治療計(jì)劃系統(tǒng)，美國Prowess有限公司。（2）18G植入針和Mick200-TPV型粒子植入槍等輔助設(shè)備購自美國Mick Radio-Nuclear公司。（3）B＆K 超聲:Flexfocus800型，購自丹麥B-K公司。（4）6711-99型放射性125I粒子:粒子長 4.5 mm，直徑0.8 mm，活度 0.3 mCi，能量27～35 keV，半衰期59.4 d，購自上海欣科醫(yī)藥公司。（5）SPECT/CT:Discovery NM/CT 670型，美國GE公司。（6）3D打印模板:整體厚度5 mm，預(yù)設(shè)針道孔處厚10 mm，材料為somos11122型樹脂，應(yīng)用sla600型3D打印機(jī)打印，北京啟麟科技有限公司。（7）放射性活度計(jì):RM-905a型井型電離室，中國計(jì)量科學(xué)研究院。（8）負(fù)壓真空墊:大小 120 cm×80 cm×4 cm，淄博天辰醫(yī)療器械廠。

三、術(shù)前準(zhǔn)備

術(shù)前1周掃描盆腔CT，層厚5 mm，將CT圖像傳入TPS行術(shù)前計(jì)劃。處方劑量（PD）給予145 Gy。危及器官的劑量在其耐受劑量以下。患者2術(shù)前計(jì)劃完成后，應(yīng)用3D打印機(jī)打印3D模板。術(shù)前1 d對3D打印模板進(jìn)行消毒。應(yīng)用放射性活度計(jì)測量粒子活度，抽查10%，如誤差在5%之內(nèi)，裝倉消毒。

四、粒子植入

患者1采用前列腺癌標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式植入粒子:患者連續(xù)硬膜外麻醉后取截石位，直腸B超探頭與模板聯(lián)合引導(dǎo)，經(jīng)會(huì)陰部穿刺前列腺植入粒子。患者2因有冠心病病史，不能耐受全麻或連續(xù)硬膜外麻醉，故在局麻下應(yīng)用3D打印模板引導(dǎo)粒子植入:患者俯臥位，局部麻醉后將3D打印模板固定在患者臀部皮膚，CT及3D模板聯(lián)合引導(dǎo)，經(jīng)臀部皮膚于直腸兩側(cè)穿刺前列腺植入粒子。

五、掃描SPECT/CT及圖像融合分析

術(shù)后第2天應(yīng)用SPECT/CT行前列腺掃描及顯像，患者取仰臥位，掃描過程中避免患者移動(dòng)，SPECT圖像采集條件為:雙探頭平行采集，分別旋轉(zhuǎn) 180°，10 s/幀，矩陣 128×128，放大倍數(shù) 1.0，能量水平為35.5 keV，能量窗寬30%，CT圖像采集條件為:120 kV，250 mA，層間隔3.75 mm。將數(shù)據(jù)傳至Xeleris圖像后處理工作站進(jìn)行SPECT圖像與CT圖像融合。觀察等劑量曲線分布范圍與靶區(qū)及放射性濃聚范圍的關(guān)系。

六、術(shù)后驗(yàn)證計(jì)劃

將SPECT/CT融合圖像傳至TPS，層間隔3.75 mm，勾畫靶區(qū)、危及器官及放射性濃聚范圍，識(shí)別粒子，做驗(yàn)證計(jì)劃，得出等劑量曲線分布及劑量體積直方圖（DVH），計(jì)算靶區(qū)體積。首先觀察第一例患者粒子射線濃聚范圍與前列腺的重合情況。調(diào)整融合圖像的放射性濃聚范圍與術(shù)后計(jì)劃中145 Gy、217.5 Gy等劑量線范圍一致。分別記錄不同劑量時(shí)放射性濃聚計(jì)數(shù)值，觀察此兩個(gè)計(jì)數(shù)值曲線包含的靶區(qū)和危及器官的范圍，計(jì)算此兩種計(jì)數(shù)值放射性濃聚所包含的體積與靶體積之比。然后用以上計(jì)數(shù)值放射性濃聚范圍及濃聚體積與靶體積比評(píng)價(jià)另外一位前列腺癌患者并隨訪。

結(jié) 果

患者1的融合圖像可見前列腺周圍葉有明顯的放射性濃聚，術(shù)后驗(yàn)證計(jì)劃為:D90:146 Gy，D100:102 Gy，V150:49.7% ，V100:90.7% ，V90:96.3%，靶區(qū)體積 37.4 cm3。145 Gy（100%PD）劑量線完全包繞靶區(qū)，對應(yīng)的計(jì)數(shù)值約為200（圖1）。此曲線包繞的體積為39.7 cm3。此體積與靶體積之比為106%，其范圍累及部分直腸前壁。217.5Gy（150%PD）劑量線對應(yīng)的計(jì)數(shù)值約為300（圖2），范圍未累及尿道和直腸，此曲線包繞的體積為21.9 cm3，此體積與靶體積之比為58%。根據(jù)AAPM137號(hào)報(bào)告評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，此患者150%PD對應(yīng)計(jì)數(shù)值曲線內(nèi)體積與靶體積之比略高于50%標(biāo)準(zhǔn)，其他參數(shù)均符合要求[2]。此患者隨訪4年，PSA正常，無排尿相關(guān)癥狀。

圖1 患者1放射性濃聚計(jì)數(shù)值為200時(shí)放射性濃聚范圍完全包繞前列腺，累及部分直腸前壁

圖2 患者1放射性濃聚計(jì)數(shù)值為300時(shí)放射性濃聚范圍未累及尿道和直腸前壁

患者 2 術(shù)后驗(yàn)證計(jì)劃為 D90:150 Gy，D100:99 Gy，V150:51%，V100:91.7%，V90:96.4%，靶區(qū)體積34.2 cm3。此患者200等計(jì)數(shù)值曲線完全包繞靶區(qū)，累及部分直腸前壁（圖3），此曲線包繞的體積為60.1 cm3，此體積與靶體積之比為176%。300等計(jì)數(shù)值曲線范圍累及部分尿道（圖4），曲線包繞的體積為25.2 cm3。此體積與靶體積之比為74%。患者術(shù)后3個(gè)月的PSA降至正常。無排尿排便相關(guān)癥狀。

圖3 患者2放射性濃聚計(jì)數(shù)值為200時(shí)放射性濃聚范圍完全包繞前列腺，累及部分直腸前壁

圖4 患者2放射性濃聚計(jì)數(shù)值為300時(shí)放射性濃聚范圍累及部分尿道，未累計(jì)直腸前壁

討 論

由于TPS的廣泛應(yīng)用，越來越多的研究證實(shí)125I粒子植入治療早期前列腺癌長期隨訪療效確切[7-8]。自從Roy等[9]將CT為基礎(chǔ)的劑量計(jì)算應(yīng)用到前列腺癌粒子植入中后，應(yīng)用CT做劑量計(jì)算逐漸被廣泛接受。美國近距離治療協(xié)會(huì)規(guī)定，所有放射性粒子植入治療的前列腺癌患者必須有術(shù)后的驗(yàn)證計(jì)劃，以評(píng)估其劑量[5]。目前以CT為基礎(chǔ)的術(shù)后劑量計(jì)算是驗(yàn)證腫瘤粒子植入術(shù)后劑量的金標(biāo)準(zhǔn)，但其只是根據(jù)粒子的活度、位置等信息計(jì)算出粒子釋放多少劑量，所得到的劑量僅為計(jì)算結(jié)果。且應(yīng)用CT為基礎(chǔ)的術(shù)后劑量計(jì)算做驗(yàn)證計(jì)劃過程相對復(fù)雜，需要手術(shù)醫(yī)師及物理師同時(shí)參與，不能特別準(zhǔn)確的識(shí)別每顆粒子。如果事先不知道植入多少顆粒子會(huì)嚴(yán)重影響劑量計(jì)算。如果粒子游走到遠(yuǎn)處的器官，局部CT不能發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成TPS計(jì)算劑量時(shí)粒子識(shí)別人為誤差加大。因此不同物理師做出的驗(yàn)證計(jì)劃不盡相同，即使同一物理師，不同時(shí)間做出的計(jì)劃也不完全一致，勢必造成一定劑量上的誤差。只要應(yīng)用TPS驗(yàn)證劑量，此誤差就難以避免。如果應(yīng)用多種影像手段相互融合又會(huì)導(dǎo)致操作復(fù)雜，加重患者負(fù)擔(dān)，難以實(shí)現(xiàn)。因?qū)嶋H情況限制，目前尚不能將劑量計(jì)置入人體探測粒子植入術(shù)后的實(shí)際劑量。因此計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際的劑量分布可能存在一定誤差。如何在體外應(yīng)用某種方式探測粒子植入術(shù)后劑量的實(shí)際分布目前鮮有研究。

表1 兩例患者靶區(qū)術(shù)前術(shù)后劑量參數(shù)對比

表2 兩例患者術(shù)后不同計(jì)數(shù)值內(nèi)體積與靶體積之比及對應(yīng)劑量參數(shù)

SPECT/CT的γ照相機(jī)探頭可以探測從患者體內(nèi)發(fā)射的γ射線并對其成像。2008年Kono等[10]曾用SPECT/CT探測的方法檢查125I放射性粒子植入術(shù)后患者有無粒子移位。受此啟發(fā)，本課題組前期應(yīng)用SPECT/CT探測125I粒子植入?yún)^(qū)域的125I粒子的γ射線能量分布，發(fā)現(xiàn)所植入粒子區(qū)域有明顯的放射性濃聚，其濃聚范圍、程度與CT示粒子分布范圍、數(shù)目一致，且發(fā)現(xiàn)放射性濃聚程度與粒子周圍劑量有一定相關(guān)性[11-12]。本實(shí)驗(yàn)中第一例患者計(jì)數(shù)值為200的曲線與術(shù)后計(jì)劃中145 Gy劑量線范圍基本一致，此體積與靶體積之比為106%，達(dá)到了AAPM137號(hào)報(bào)告中至少接受處方劑量照射的臨床靶區(qū)（CTV）比例要>95%的要求。根據(jù)此結(jié)果觀察第二例患者，發(fā)現(xiàn)200計(jì)數(shù)值曲線完全包繞前列腺，范圍稍大于其145 Gy等劑量線范圍，臨床隨訪結(jié)果證實(shí)第二例患者術(shù)后PSA逐漸降至正常。提示前列腺癌粒子植入術(shù)后如果應(yīng)用SPECT/CT做劑量驗(yàn)證，計(jì)數(shù)值為200的曲線如果完全包繞靶區(qū)可能會(huì)有較好的療效。第一例患者中217.5 Gy（150%PD）劑量線對應(yīng)的計(jì)數(shù)值約為300，范圍未累及尿道和直腸，此體積與靶體積之比為58%。長期隨訪患者無直腸及尿道并發(fā)癥，考慮直腸和尿道能耐受小于300計(jì)數(shù)值代表的劑量。對于第二例患者，300計(jì)數(shù)值曲線略大于217.5 Gy等劑量線范圍，部分累及尿道和直腸，隨訪3個(gè)月未發(fā)現(xiàn)直腸及尿道并發(fā)癥表現(xiàn)。提示直腸和尿道能耐受稍高于300計(jì)數(shù)值的劑量，但上線為多少尚需進(jìn)一步研究。對于前列腺癌粒子植入術(shù)后劑量評(píng)價(jià)，200計(jì)數(shù)值曲線如果完全包繞靶區(qū)，可能會(huì)有較好療效，300計(jì)數(shù)值曲線如果未累及直腸和尿道可能不會(huì)出現(xiàn)明顯并發(fā)癥。

應(yīng)用SPECT/CT做粒子植入術(shù)后的劑量驗(yàn)證有明顯優(yōu)勢。體外無創(chuàng)探測射線并成像，對患者無損傷。只需一位技術(shù)人員即可，放射性濃聚圖像與CT圖像自動(dòng)融合，簡單易行，不存在粒子識(shí)別問題，無人為劑量誤差。因?yàn)槠涮綔y的是實(shí)際位于靶區(qū)內(nèi)粒子的劑量，是否預(yù)知粒子植入數(shù)目及粒子是否游走至其他部位對結(jié)果無影響。射線探測讓劑量可視化，易于理解，放射性濃聚計(jì)數(shù)值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的部位劑量充足，放射性濃聚未達(dá)標(biāo)的部位劑量不足，如果在靶區(qū)內(nèi)則需要補(bǔ)充植入粒子。因本文僅為初步臨床研究，尚不能得出放射性濃聚程度與腫瘤吸收劑量的準(zhǔn)確關(guān)系。且隨著粒子植入體內(nèi)的深度增加，能夠被SPECT/CT探測到的射線會(huì)減少，因此深部腫瘤與淺表腫瘤放射性濃聚與劑量關(guān)系會(huì)有不同。本團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行相關(guān)放射物理學(xué)、放射劑量學(xué)基礎(chǔ)研究，希望將來能找到計(jì)數(shù)值與劑量之間的確切關(guān)系，讓SPECT/CT為基礎(chǔ)的劑量探測成為放射性粒子植入術(shù)后一種客觀、準(zhǔn)確的劑量驗(yàn)證方法。