三维治疗计划系统模拟不同活度125I粒子植入肿瘤靶区内外剂量学研究

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yzyzyzy
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目的:放射性125I粒子组织间插植治疗是一种近距离放疗方法,能够使肿瘤靶区受到高剂量的照射,而使周围正常组织剂量陡降,具有安全、微创、疗效确切、并发症少,且放射污染低、易于防护等优点,目前国外已将放射性125I粒子植入作为早期前列腺癌规范治疗的手段之一,在我国也广泛应用于各种实体肿瘤的综合治疗,如头颈部、胸部、腹部、盆腔恶性肿瘤及软组织恶性肿瘤等,并取得了一定的疗效。影响放射性125I粒子植入疗效的因素有多种,如靶区周边剂量、单颗粒子活度及源的空间分布等,任何放疗都是建立在剂量学基础之上,剂量分布是影响疗效最直接、最重要的因素。每增加1Gy的照射量可以减少3%的死亡和局部复发率,但高剂量必然导致邻近组织器官的损伤,增加并发症。因此肿瘤局部照射剂量取决于周围正常组织的耐受量及肿瘤杀伤剂量的平衡。125I粒子的活度是影响剂量分布的关键因素之一,目前临床常用粒子活度为1.11×107Bq(贝可)(0.3mCi(毫居里))-3.33×107Bq(0.9mCi),不同部位肿瘤125I粒子植入治疗如何选择粒子活度国内外尚无统一标准,是临床应用中亟待解决的问题。本研究应用计算机三维治疗计划系统(Treatmentplanning system,TPS)模拟在相同周边剂量、相同体积时选择不同活度放射性125I粒子植入,分析其植入后肿瘤靶区内部及靶区周围不同距离剂量分布特点及医疗费用,为临床粒子植入活度的选择提供理论依据。方法:根据粒子活度将实验分成A、B、C三组,A组粒子活度为1.11×107Bq(0.3mCi),B组粒子活度为1.85×107Bq(0.5mCi),C组粒子活度为2.96×107Bq(0.8mCi)。用激光扫描仪扫描一张标有5cm刻度的白纸,以JPEG格式存储在计算机桌面上。利用图像转换程序,创建9层图片,每层图片层距为5mm。将图片传输到TPS中,调整图片坐标原点O为(0.2,0.2),模板原点为(-0.25,-0.25),矩阵密度为128x128,以点O(0.2,0.2)为中心,利用TPS勾画出三个半径r=2cm的球体为肿瘤靶区(Gross tumour volume,GTV),分别命名为A、B、C三组,设定处方剂量(Prescribe dose,PD)为145Gy,分别载入活度为1.11×107Bq、1.85×107Bq、2.96×107Bq125I粒子,粒子排布层距为5mm,同一层面内尽量周边分布,进针方向与模板和粒子插植平面垂直。记录A、B、C三组剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)所示D90、D80(90%、80%肿瘤体积接受的处方剂量)、V100、V150、V200(计划靶区接受100%、150%、200%处方剂量的体积百分比)、Min Dose(最小剂量)、Max Dose(最大剂量)、Mean Dose(平均剂量),使D90尽量接近PD,统计A、B、C三组植入粒子总数,计算三组粒子植入总费用和单位体积费用。利用TPS分别将A、B、C三组以GTV为边界外扩0.5cm、1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm、3.5cm、4cm,记录靶体积外扩不同距离后接受100%处方剂量的体积,分别计算三组靶区外接受100%处方剂量的体积所占靶体积的百分比(external volume index EI),并记录三组以GTV为边界外扩0.5cm、1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm、3.5cm、4cm后的周边剂量(MPD)。结果:A、B、C三组125I粒子植入DVH示D90分别为145.54Gy、145.78Gy、145.46Gy;D80分别为155.36Gy、155.3Gy、157.41Gy;V100分别为90.4%、90.2%、90.4%;V150为33.5%、32.9%、36.6%;V200为16.3Gy、16.1Gy、18.2Gy;MinDose为95.49Gy、91.31Gy、91.74Gy;Max Dose分别为795.5Gy、1210.71Gy、1850.42Gy;MeanDose为185.06Gy、185.50Gy、187.92Gy;A、B、C三组所需粒子数目A组最多,为76颗,C组最少,为36颗,B组为52颗。三组EI A组最小,为3.0%,C组最大,为21.4%,B组为13.7%。GTV外扩0.5cm后三组周边剂量A组最小,为79.41Gy、C组最大,为100.82Gy,B组为93.88Gy;外扩1cm时三组周边剂量A组最小,为47.96Gy,C组最大,为62.01Gy,B组为55.94Gy;外扩1.5cm时三组周边剂量A组最小,为29.25Gy,C组最大,为39.45Gy,B组为34.44Gy;外扩2cm时三组周边剂量A组最小,为19.54Gy,C组最大,为25.25Gy,B组为22.36Gy。三组125I粒子植入后单位体积的医疗费用A组最多,为1289.29元/cm3,C组最少,单位体积费用为610.71元/cm3,B组单位体积费用为882.14元/cm3。结论:1相同周边剂量、相同体积时,不同活度125I粒子均能达到处方剂量;但高活度粒子易形成剂量热点。2相同周边剂量、相同体积时,125I粒子活度越高,靶区外剂量越大,接受处方剂量的体积越大。3相同周边剂量、相同体积时,125I粒子活度越高,医疗费用越低。4三维治疗计划系统可精确计算125I粒子剂量分布,预测不同活度125I粒子靶区内外剂量学差异,为临床粒子活度的选择,减少并发症发生提供理论依据。
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