吳梅祥，陳翠玲，符乙敏，郭倞，尹知訓，何二興，陳 萍，白 波

作為一種新的腫瘤治療手段，125I粒子植入內放射治療技術近年來受到廣泛關注，其與經皮椎體成形術（percutaneous vertebroplasty，PVP）聯(lián)合使用既解決了脊柱的穩(wěn)定性問題，也達到了滅活腫瘤的目的，在治療椎體轉移瘤方面有一定療效[1-3]。筆者在前期的實驗研究中發(fā)現(xiàn)，骨水泥完全包裹產生的阻擋效應使植入的125I粒子失去有效的內放療作用[4]。能否通過增加粒子源數(shù)量來消除骨水泥的阻擋效應，進而提高模型表面的有效放射活度？為解決這一問題，我們設計了不同數(shù)量125I粒子被骨水泥完全包裹的實驗模型，觀察增加粒子數(shù)量后模型表面放射活度的變化，探討這一方法的可行性，為PVP聯(lián)合125I粒子植入治療脊椎轉移癌提供基礎研究依據。

1 材料與方法

1.1 主要材料和儀器

125I密封籽源（北京智博生物技術有限公司）：物理半衰期（Tl/2）：60.1 d；單粒子表面活度（出廠活度）：0.7 mCi；能量特征：27.4、31.4和35.5 KeV，半價層：0.025 Bp。PVP穿刺工具包（上海凱利泰公司）包括13 g穿刺針、套筒、推桿；OSTEOPAL?V聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）骨水泥：購自德國Heraeus Medical GmbH公司，主要成分為丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸甲酯聚合物、二氧化鋯和甲基丙烯酸甲酯。CRC-15R放射核素活度檢測儀（CAPINTEC公司，美國）：分辨率0.01 μCi，精確度（1～2）% ± 1%，重復性測量誤差≤±0.5%。

1.2 實驗方法

選取內徑為1 cm的高分子聚乙烯管，截取15段高度為1 cm的管圈，隨機分為A、B、C 3組，每組5個管圈。將3組管圈逐個固定在操作臺上，穿刺針以機械臂固定垂直置于管圈中央，深度為2.5 mm。

將90枚粒子隨機裝入9個彈夾中，每10枚粒子1個彈夾。將彈夾裝配至粒子植入槍中，根據A、B、C 3組模型所需包裹粒子數(shù)的不同，彈射相應數(shù)量的粒子（分別為2、6、10枚），并將粒子放入小槽箱內，送至放射核素活度檢測儀圓筒探頭內，測量每組粒子的表面放射總活度，主機設置為125I核素測量模式。測量完畢后將粒子重新放回空彈夾中。

調制PMMA骨水泥，將其填滿管圈。待水泥呈拉絲后期，將之前分組測量的粒子分別通過植入槍和粒子針，將粒子推入相應管圈骨水泥的中央。拔出粒子針和穿刺針套筒，粒子即被包裹于中央，待PMMA發(fā)熱硬化后，將骨水泥圓柱體從管圈中取出，125I粒子被PMMA包裹的圓柱體實驗模型制作完畢。將3組模型分別置于放射核素活度檢測儀內，測量其表面放射活度，計算包裹后表面活度衰減率（為包裹前后差值占包裹前值的百分率）。

1.3 統(tǒng)計學方法

應用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行分析。所有計量資料應用正態(tài)分布檢驗，符合者以均數(shù)±標準差（±s）表示，3組間衰減率比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用Bonferronni法；包裹前后放射活度比較采用配對t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

如表1所示，3組模型被骨水泥包裹后表面放射活度均存在明顯衰減，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；包裹后表面放射活度衰減率3組之間存在明顯差異，隨著包裹粒子數(shù)量的增加，衰減率呈下降趨勢（P＜0.05）。

3 討論

椎體成形術聯(lián)合125I粒子植入近距離放射是治療脊柱轉移癌的有效方法，具有微創(chuàng)、安全、并發(fā)癥少等優(yōu)點。125I粒子內放療一般要求椎體轉移癌患者腫瘤區(qū)匹配周緣的有效處方劑量為90～140 Gy[5]，劑量過低無法達到控制和殺死腫瘤細胞的目的，過高則會導致周圍鄰近組織的放射性副損傷。應用放射性粒子腫瘤根治劑量的精確性應好于±5%[6]，否則將導致腫瘤失控。一項前列腺癌周邊劑量與療效相關性的研究發(fā)現(xiàn)，有效吸收劑量＞200 Gy時患者10年生存率為92%，140～160 Gy時為85.5%，＜100 Gy時為46%[7]。由此可見，125I粒子植入內放射治療成功與否，在很大程度上取決于靶區(qū)吸收劑量的精確度，而這種精確度受靶區(qū)范圍、粒子分布和粒子活度等多種因素影響[8-10]。

湯曉斌等[11]對人體不同組織中粒子源的劑量分布進行研究，指出在骨組織等效體模中，其徑向劑量函數(shù)隨距離增大而下降的幅度較其他軟組織更為明顯，可見粒子射線穿過骨組織時衰減更快。此外，由于椎體毗鄰血管、神經和脊髓等重要組織結構，穿刺布針和填充骨水泥的可操作空間非常有限，骨水泥在椎體內的彌散常不能精確控制，植入125I粒子被骨水泥不同程度的包裹在所難免，椎體內腫瘤病灶區(qū)匹配的有效放射吸收劑量也因此被削弱。筆者在研究骨水泥對125I粒子射線影響的實驗中也發(fā)現(xiàn)，骨水泥完全包裹125I粒子后將對粒子產生明顯的阻擋效應，隨著骨水泥厚度的增加，這種阻擋效應會有所增強[4]。

而目前在具體實施放療時，并沒有專門用于骨腫瘤125I粒子手術引導的治療計劃系統(tǒng)（treatment planning system，TPS）及相關指南，醫(yī)師通常參照實體腫瘤TPS指導125I粒子的植入，依靠自身經驗填充骨水泥，并未考慮骨水泥對粒子射線的阻擋效應，也未評估骨組織與軟組織之間在粒子射線吸收能力方面的區(qū)別[12-15]。顯然，這種將骨水泥和骨組織對粒子射線放射效應影響忽略不計的治療計劃，將會導致腫瘤病灶內放射吸收劑量的下降。能否通過增加粒子源數(shù)量來抵銷骨水泥對粒子射線的阻擋效應，從而修正骨腫瘤TPS的處方劑量，這一問題非常值得探討。隋愛霞等[16]的研究結果顯示，通過增加中心粒子源數(shù)量可以提高粒子周邊的放射劑量；本研究結果亦表明，隨著中心粒子源數(shù)量增多，模型表面的放射活度隨之增加，同時粒子射線的衰減率隨之下降。因此從理論上講，可通過增加粒子源的數(shù)量來提高骨水泥包裹125I粒子模型表面的放射活度，達到腫瘤靶區(qū)有效的放射吸收劑量。

表1 3組125I粒子包裹前后表面活度及衰減率（-x ± s）

但事實并非如此，其原因在于粒子γ射線通過骨水泥時衰減程度太嚴重，中心粒子源數(shù)量也不可能無限增加，因此難以達到有效處方劑量。眾所周知，隨著輻射半徑的增加，距離粒子源中心越遠，其放射強度越弱。單枚125I粒子有效放射活度的輻射半徑一般在8～9 mm左右，本研究選擇有效輻射半徑的中間值5 mm厚骨水泥作為實驗對象。實驗中發(fā)現(xiàn)，3組模型粒子射線被厚度5 mm骨水泥阻擋后，其衰減率均達到95%以上，輻射劑量衰減程度已然達到防護衣的阻擋水平[17]。C組中心粒子源數(shù)量雖較A組提高了5倍，但放射活度平均衰減率僅改善3.85%，雖有統(tǒng)計學差異，但其平均95.11%的衰減率仍然在防護衣對射線90%～99%的屏蔽水平，沒有任何治療意義；而通過減少骨水泥的厚度，自然可以降低其對粒子射線的阻擋效應[4]，但實際操作中骨水泥包裹粒子的厚度根本無法控制，無法達到放射性粒子腫瘤根治劑量的高精準度要求。因此，試圖通過增加中心粒子源的數(shù)量和減少骨水泥厚度來提高表面放射活度，進而達到腫瘤靶區(qū)有效的放射劑量是不可行的。

盡管無法通過增加粒子源數(shù)量修正椎體轉移瘤TPS的處方劑量，但研究者仍進行了大量有意義的嘗試。謝小西等[18]建議將粒子植入位置與骨水泥填充位置適當分開，以免粒子被骨水泥淹沒，影響粒子的內放療作用；肖全平等[19]于植入粒子前先行填充骨水泥，在骨水泥無法達到的區(qū)域有計劃地植入125I粒子；蔡越飛等[20]則采用時間錯開的方法，在粒子植入術后2個月再行經皮椎體成形術，以避免骨水泥對粒子的分布和效果造成影響。以上臨床研究均考慮到了骨水泥對粒子射線的影響，建議骨水泥與粒子分開放置，但并未對影響程度進行深入探究。目前這一技術仍然需要進一步研究，確定合理的骨水泥填充位置和粒子布源模式，建立適合PVP聯(lián)合粒子治療的腫瘤分型和手術引導TPS，以有效發(fā)揮骨水泥局部穩(wěn)定支撐和粒子持續(xù)內放療的技術互補優(yōu)勢。

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