影像引导下125I粒子组织间植入近距离治疗肿瘤的应用进展

甄作武 林坚 杨锦钊 庞景灼 郑广钧 柴树德

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影像引导下125I粒子组织间植入近距离治疗肿瘤的应用进展

    通讯作者: 甄作武, Davyz@189.cn

Application and progress of image-guided 125I seed interstitial implantation for the treatment of tumor

    Corresponding author: Zuo-wu ZHEN, Davyz@189.cn ;
  • 摘要: 放射性粒子植入治疗虽有较久的历史,但只是近10年来才对其物理、生物学特性特别是临床剂量学与疗效、并发症的关系进行了深入探讨。粒子植入治疗肿瘤是将放射性粒子按照放射治疗计划均匀、规律地植入恶性肿瘤组织中,让肿瘤得到较高剂量的放射性照射,而正常组织不受损伤或仅有微小损伤的治疗方法。粒子植入技术可普遍用于难以手术切除、达不到根治切除和有手术残余的肿瘤治疗,还可用于肿瘤切除术后的肿瘤周缘植入,以预防肿瘤复发和转移。近10年来,放射性粒子植入治疗肿瘤技术发展较为迅速,国内至少600家医院开展了这项技术,而且将治疗适应证在争议中扩大到了肝、肺、食道、胰腺、直肠、前列腺、甲状腺、头面部和鼻咽等实体肿瘤中。
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-20
  • 刊出日期:  2013-03-25

影像引导下125I粒子组织间植入近距离治疗肿瘤的应用进展

    通讯作者: 甄作武, Davyz@189.cn
  • 1. 529030,广东省江门市中心医院核医学科
  • 2. 529030,广东省江门市中心医院放射科
  • 3. 529030,广东省江门市中心医院胸外科
  • 4. 300211,天津医科大学附属第二医院胸外科

摘要: 放射性粒子植入治疗虽有较久的历史,但只是近10年来才对其物理、生物学特性特别是临床剂量学与疗效、并发症的关系进行了深入探讨。粒子植入治疗肿瘤是将放射性粒子按照放射治疗计划均匀、规律地植入恶性肿瘤组织中,让肿瘤得到较高剂量的放射性照射,而正常组织不受损伤或仅有微小损伤的治疗方法。粒子植入技术可普遍用于难以手术切除、达不到根治切除和有手术残余的肿瘤治疗,还可用于肿瘤切除术后的肿瘤周缘植入,以预防肿瘤复发和转移。近10年来,放射性粒子植入治疗肿瘤技术发展较为迅速,国内至少600家医院开展了这项技术,而且将治疗适应证在争议中扩大到了肝、肺、食道、胰腺、直肠、前列腺、甲状腺、头面部和鼻咽等实体肿瘤中。

English Abstract

  • 恶性肿瘤已成为严重威胁人类健康的疾病之一,全球每年约50万人死于癌症,在我国的大城市中,恶性肿瘤已成为死亡的首要病因。放射治疗是肿瘤治疗的四大手段之一,距今已有100多年的历史,组织间近距离放疗始于20世纪初,但由于当时生产的放射性核素均释放高能光子,难以进行放射防护,加之没有精确的立体定位系统、治疗计划系统与质量验证系统,使临床应用受到了极大的限制。20世纪80年代后期,随着新型放射性125I粒子的研制成功,以及B超、CT引导下精确定位系统和计算机三维治疗计划系统(treatment planning system,TPS)的出现,使放射性粒子植入治疗肿瘤得以迅速推广,现将影像引导下经皮穿刺125I粒子组织间植入治疗恶性肿瘤的技术原理、作用机制以及临床的应用新进展加以综述。

    • 125I粒子通过电子捕获而衰变,半衰期为59.41 d,125I在组织间衰变后,释放27.4~31.5 keV的X射线和35.5 keV的γ射线。γ射线通过直接电离作用使DNA单链或双链断裂,而X射线可以通过间接电离作用产生氧自由基杀灭肿瘤细胞,且可以抑制生长迅速、周期短的肿瘤细胞的增殖。持续低剂量放射治疗可增加肿瘤对射线的敏感性[1],并且能够抑制肿瘤细胞的有丝分裂,从而有效地杀伤肿瘤细胞。由于放射粒子的剂量分布是按照与放射源距离的平方呈反比的方式下降,因此,计划靶区以外的剂量迅速降低,从而减少了对正常组织的损伤。

    • 靶区的构建常规是根据解剖靶区,即CT、MRI及超声等物理手段所能诊断的、可见的并有一定形状和体积的病灶组织,包括转移灶在内的靶区,制定治疗靶区。随着影像学技术的发展,近年来开始利用SPECT、PET、MRI功能影像学显示肿瘤代谢状态的变化,能更精确地对肿瘤组织进行显示,得到肿瘤的生物靶区。更可把解剖靶区和生物靶区的图像融合影像输入TPS,最终制定出粒子的放射总剂量、数目、植入的准确位置及三维空间分布的治疗计划。

    • 在影像的引导下,根据制定的治疗计划,确定穿刺点,常规消毒、局部麻醉后,通过施源器将粒子植入预定位置,植入过程中可以通过影像扫描实时了解植入通道的位置,以保证粒子植入位置的准确性。术后用CT薄层平扫,以了解有无粒子迁移及相应并发症,并将CT图像输入TPS,评价粒子植入计划实施的情况并预测治疗效果。

    • 世界卫生组织的实体肿瘤疗效评价标准规定:①完全缓解为肿瘤完全消失。②部分缓解为肿瘤消退50%以上。③无变化为肿瘤增大<25%。④进展为肿瘤增大>25%。

    • 放射性粒子植入适用于治疗局部(局限性)肿瘤,无远位转移。肿瘤最大径应≤7 cm,生长缓慢,分化较好。患者Karnofsky评分在60分以上,无重要脏器衰竭表现。

    • 前列腺癌是男性泌尿生殖系肿瘤中的常见病,在欧美国家,其发病率占男性恶性肿瘤的第一位。我国前列腺癌发病率较低,但近年来随着人口老龄化、生活条件改善及诊断水平的提高,发病率有明显上升趋势[2]。Whitomore等[3]于1972年率先采用经耻骨后组织间125I粒子治疗前列腺癌的技术,开创了现代放射性粒子近距离治疗的先河。随着定位系统、TPS及图像处理技术的提高,125I粒子近距离治疗逐渐成为早期一线治疗前列腺癌的方法之一[4]。美国、德国、日本的放疗专家都承认放射性粒子最好的适应证应当是前列腺癌低危组的患者,其长期疗效与根治手术或外照射相似,但不良反应特别是性功能障碍的发病率较低,治疗时间短,手术方法简便更受患者欢迎[5]。在我国,放射治疗专家与泌尿外科专家合作,对前列腺癌早期患者进行放射性粒子治疗,取得了满意的疗效[6-7]

    • 局限性非小细胞肺癌最有效的治疗方法为外科手术,但是由于大多数患者分期晚,手术无法彻底切除,单纯化疗或经支气管动脉灌注化疗后,瘤细胞在多次和多种化疗药物的作用下处于休眠或耐药状态,对化疗不敏感,且其安全性和有效性有一定限度[8]。所以,近年来放疗的应用日益增加,放疗包括外放疗和内放疗两种方式,高剂量的体外放射治疗可能对正常肺造成不可逆性的损害,故对于肺癌术后残瘤组织多采用放射性粒子植入治疗进行内放疗,以代替外科手术及体外照射,减轻对正常组织(特别是肺组织)的损伤。

      对局限型非小细胞肺癌患者进行术后残瘤组织放射性粒子种植治疗,可在不增加正常组织放射剂量的前提下,提高肿瘤的放射剂量,并且具有设备简单、操作方便、耐受性好等优点,在非小细胞肺癌的综合治疗上发挥了更大的作用。另外,绝大多数肺癌患者经确认时已属晚期,丧失了最佳手术时机,而肺癌发病者中老年患者居多,部分患者也不能耐受手术治疗。因此,放射性粒子近距离内照射疗法将会对大部分中晚期肺癌患者提供一种更新的、有效的姑息性治疗方法[9]。石树远等[10]报道,用125I粒子单纯植入治疗或分别联合缓释氟尿嘧啶、缓释顺铂化疗肺癌后,随访6~10个月的有效率分别为93.7%、93.8%和85.7%。张福君等[11]报道,125I粒子组织间近距离治疗肺转移癌的近期有效率为77.9%,其中有部分患者是在经全身化疗或支气管灌注无效的情况下再行放射性粒子植入的。由于125I粒子组织间近距离治疗肺癌的时间尚短,有待进一步观察总结[12]

    • 原发性肝癌是恶性程度极高的肿瘤,手术是其主要的治疗方法之一,肝癌术后1年和2年的复发率分别达到56.9%、81%[13]。放射性粒子植入术治疗肝癌是目前联合治疗的最新手段之一,适应证为未经治疗的原发癌、局部或区域性浸润扩散区,特别是累及重要组织而难以手术切除的以及复发性或转移性癌等[14]。在腹腔镜下进行放射性粒子植入,具有诊断与治疗的双重效果。有文献报道,放射性粒子组织间植入治疗对肝癌的局部控制较好,对提高中、晚期肝癌患者的生活质量和延长生存期等有积极意义[15]

    • 胰腺癌是消化系统中常见的恶性肿瘤之一,预后较差,平均生存时间约3个月。由于其对放化疗不敏感,因此目前采取的是以手术为主的治疗方法,但大多数患者就诊时已属中、晚期。术中一次性大剂量直接照射病变区,可望取得一定效果,但受条件所限及其对周围正常组织的损伤,使得此法的应用受到限制。放射性粒子植入治疗可使肿瘤靶区剂量分布与肿瘤形状高度一致,同时避开胰腺周围正常胃、结肠、小肠等组织,使这些组织结构接受的照射剂量最小化[15]

    • 各国放疗专家和外科专家合作,不断拓宽放射性粒子植入治疗的适应证。美国和西方国家专家认为,125I和103Pd这两种放射性粒子可以混合应用[16]103Pd的半衰期为17 d,释放50%的剂量只需8.5 d,成为攻击癌细胞的“一线部队”[5]125I的半衰期为60 d,释放50%的剂量需30 d,正好成为103Pd之后的“第二梯队”。这种基于放射生物学原则的设想适用于分化差的、繁殖快的肿瘤细胞[17],而125I适用于分化较好、分裂较慢的肿瘤细胞,二者合用会更全面地攻击肿瘤细胞,尽可能发挥不同放射性粒子的生物学特性。

    • 植入肿瘤中的每个放射性粒子的活度可以为14.8~40.7 MBq。活度较低的粒子,可能容易满足剂量匹配的需要,还可减少不良反应。有文献报道,14.8~25.9 MBq活度的粒子既能满足剂量匹配的要求,又能达到设计的处方剂量,以25.9 MBq为宜[16]。为避免粒子植入时边缘剂量过高,危及周围正常组织,可以在边缘植入低活度的粒子。在同一靶区内按剂量要求,植入不同活度的粒子,是目前临床植入粒子达到有效剂量的一个技巧。

    • 放射性粒子植入术一般通过CT或超声进行引导,目前已拓展至PET/CT[18]、MRI[19]及多种内窥镜等引导对空腔脏器肿瘤进行粒子植入的试验[20];前列腺癌一直使用经直肠超声引导下的模板粒子植入,现正试验经尿道超声引导下的模板粒子植入,后者可以使粒子植入更精确,降低对尿道的放射性损伤。

    • 长期以来,放射性粒子可否用于肿瘤切除术后的瘤床植入,预防肿瘤复发,一直存在争议。近年来,为使植入的粒子固定在切缘位置,减少粒子的移动或游走,国内专家发明了“三明治”粒子块疗法,把放射性粒子用可吸收的缝线固定在可吸收的生物纱布上,然后将生物纱布放置在切缘上,预防肿瘤复发[21];杨景魁等[22]进行放射性粒子覆膜支架植入腔道肿瘤(食管、支气管);张福君等[11]更是发明生物可控降解型粒子链,防止粒子游走,使粒子植入后始终均匀地分布在病灶内,达到及超过了国际水平。

    • 放射性粒子的辅助设备如穿刺针、粒子装载设备、植入模板、校准及导航设备都应当在实践应用中证实其优缺点,柴树德等[20]在这方面做了深入的探索与研究,发明及改良了粒子植入专用系列设备,为规范及标准化粒子植入奠定了基础。

    • 根据规定,所有粒子植入治疗的患者必须有术前治疗计划,给出预期的剂量分布。标准做法是用CT、MRI、超声图像等影像学手段确定靶区,根据肿瘤轮廓、横断面制定植入导针数、粒子数量、粒子活度和总活度。通过TPS观察剂量分布情况,调整导针及粒子位置,得到最佳的剂量分布。

      随着放射物理和放射生物学的蓬勃发展,粒子植入TPS不断得到提高与完善,但目前大部分医疗单位因各种原因仍无法保证将术后的验证结果与术前的治疗计划较好地匹配,因此,放射性粒子植入TPS中剂量计算准确性验证方面的报道较少[24]。这在除前列腺癌外的实体肿瘤治疗中最为明显。在肿瘤水肿情况下量化及优化术中治疗计划,实施相应的操作措施,是目前国内规范和标准化治疗的关键所在。

    • 放射性粒子植入作为近距离治疗恶性肿瘤的方法已经有100多年的历史。近年来的研究表明,放射性粒子近距离治疗是一种安全、有效的治疗方法[25],已经成为恶性肿瘤的综合治疗方法之一。尤其是对手术难以切除的以及手术后和放疗后复发的肿瘤来说,放射性粒子近距离治疗无疑是更合理、更有效的治疗途径。放射性粒子近距离治疗技术抑制肿瘤生长、提高患者的生存率、缓解疼痛以及提高生活质量的疗效已得到国内外普遍认可。

      放射性粒子植入治疗恶性肿瘤在国内新开展,极待规范化[26]。开展安全的、科学的、有效的医疗活动需要多学科密切配合。本领域尚有许多课题需研究和探索,如不同增殖速率的肿瘤如何选择不同释放量的放射性核素粒子;新的放射性粒子的研究开发和临床应用;TPS的匹配性;近距离放射治疗与手术、外放疗、激素治疗和化疗等多种治疗方法的合理结合等。

参考文献 (26)

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