第二节　放射性粒子植入的物理学概念

放射性粒子植入需要有精确的治疗前计划（preplan）和剂量计算，而且植入后必须进行再次治疗后计划（postplan）验证，得出真实的植入后治疗剂量分布，得到一系列的剂量-体积参数，评估治疗质量。放射性粒子植入要求放射治疗医师、外科或相应手术科室医师、放射治疗物理师、放射防护师等四部分人员组成的协作团队，密切合作，共同完成临床治疗任务。全部工作人员均应经过专业培训，有上岗证书，按照规范和治疗计划要求熟练操作。

一、临床常用的放射性粒子种类

临床常用的放射性粒子种类（表1-1-1）。

二、放射性粒子的活度

放射性粒子的活度是放射性粒子所具有的放射性强度。这个强度指每个粒子的放射源强度。临床放射肿瘤学医师在制定患者的治疗计划时，根据患者肿瘤的病种、分化程度、生物学特性等特点，肿瘤大小及所在位置，选择不同活度的放射性粒子。文献报告，10年前放疗专家常选择0.9～1.1mCi（3.33 × 107～3.63 × 107Bq）的放射性粒子活度，较高的粒子活度容易达到局部高剂量，但不宜匹配，副作用较大。经过临床使用验证，粒子活度在0.4～0.7mCi（1.48 × 107～2.59 × 107Bq）为宜。这种粒子活度在植入肿瘤中较容易匹配均匀的剂量分布，植入后毒副作用小，在制定治疗计划时或临床植入后，不会造成剂量过度不均匀，或冷、热突出，调整粒子位置时对剂量分布的影响小。因此，近年来文献普遍推荐使用中等活度的放射性粒子。

肿瘤植入的全部粒子总活度，应当根据治疗计划满足处方剂量要求。肿瘤植入的粒子数量是由肿瘤的处方剂量和每个粒子的活度共同决定的。放射性粒子活度的单位应为MBq，但因这个国际标准单位（SI）尚未让临床全部接受，所以仍习惯性沿袭使用mCi为活度单位，1mCi = 37MBq，以125I粒子为例，1mCi能产生182Gy，1MBq = 4.92Gy。

计算肿瘤治疗所需要的总活度（mCi）=期望组织所吸收的剂量（即肿瘤处方剂量，Gy）×肿瘤重量（克）/182。肿瘤靶区体积可以用CT图的肿瘤轮廓计算。这个公式也可改为：

三、处方剂量

根治治疗肿瘤的剂量即为处方剂量（prescription dose，PD）。PD是根据经验所得，一般从外照射的大量临床经验得出。肿瘤植入粒子之后，肿瘤的边缘剂量即匹配周缘剂量（matched peripheral dose，MPD）应当即为PD。只有当MPD等于PD时，才能保证肿瘤植入粒子后不复发。肿瘤边缘的最低或最小剂量（minimum peripheral dosage，mPD）亦应为PD，同样是为保证肿瘤不再可能复发。

美国近距离治疗协会（American Brachytherapy Society，ABS）特别强调，90%的肿瘤靶区得到90%的PD，才能达到肿瘤的根治，双90%定律是放射性粒子治疗的基本要求。肿瘤靶区若90%的体积达不到PD，复发率高。实际上肿瘤靶区95%的体积应达到PD，即V100（被100%处方剂量覆盖的靶体积百分比）> 95%，95%以上的靶体积得到100%以上的PD。

放射性粒子植入时应从最低剂量点（mPD）处开始，顺序植入。靶区剂量一般不超过2PD。

四、放射性粒子的半衰期

不同种类的放射性粒子的半衰期不同，临床应用的适应证及分期也有区别。125I的半衰期60.2d，是103Pd半衰期的3.5倍，达到PD的时间，125I会比103Pd长，因此，103Pd沉积的总剂量时间是125I的1/4。

125I的半衰期长，正常组织耐受较好，防护要求低，常用于增殖较慢、分化较好的肿瘤，103Pd的半衰期较短，使受损伤的癌细胞修复减少，肿瘤再增殖及再分布减少，常用于治疗分化差、恶性程度高的肿瘤。

五、放射性粒子的剂量率

剂量率是单位时间内粒子释放的射线强度。剂量率与活度有关，随活度下降，剂量率呈指数下降。放射性粒子125I、103Pd均属于低剂量率水平。近距离治疗的剂量率是按治疗区内参考点单位时间（h）所受到的放射剂量来决定。剂量率直接影响放射治疗时的生物效应。任何时间的剂量率=初始活度× 1.44 ×半衰期。PD可用剂量率描述，125I的PD 160Gy时为7.72cGy/h，103Pd 144Gy时为7.00cGy/h。

六、放射性粒子的剂量分布

放射性粒子植入后的剂量分布取决于四个条件：①选择使用的放射性核素种类；②放射性粒子的活度；③植入的粒子数；④粒子植入的位置。上述四个条件均为变量，均可按病人治疗的实际需要进行调整，在不同的治疗计划中有不同的体现。以125I粒子为例，粒子的放射线辐射射程为1.7cm，但80%的剂量在1cm之内。

放射性粒子植入后常发生植入位置的偏差，其原因有：①间距不准确；②导针偏斜。一般允许植入粒子移动的误差为0.5cm。

植入放射性粒子应严格按照术前作出的治疗计划，但植入过程中常进行优化处理，改变原有的治疗计划。治疗计划的优化十分必要，及时纠正植入过程中出现的偏差，校正植入剂量的不足。一般的经验，在原设计的总活度基础上增加15%～20%的剂量，可明显提高疗效。粒子源的分布不影响平均外周剂量，但影响最小外周剂量。靶区内粒子均匀一致时，剂量肯定分布不均匀，中心剂量较高。如采用中心稀疏植入，使中心剂量区达到规定的处方剂量，减少并发症的发生。

粒子植入后的剂量分布，按放射源的距离平方呈反比方式下降，源表面的剂量最高，随距离增加，剂量迅速下降，但落差梯度逐渐减缓。距源1～2cm之间的剂量变化为4倍，距源3～4cm之间只差1.8倍，距源2～4cm之间的剂量减小为80%～93%。

七、放射性粒子植入的基本原则

植入放射性粒子的原则有两种。第一种是整齐排列，横竖均成行列。这种粒子植入的方法也称为巴黎原则，其剂量分布肯定中心为高剂量区，甚至能超过PD的数倍。除非使用不同活度的粒子，边缘植入高活度粒子，而中心植入活度较低的粒子，才能校正剂量的均匀性。第二种是边缘密集中心稀疏的植入方法，使剂量分布更均匀。这种方法在临床使用最多的是前列腺癌粒子植入治疗，因多需保护前列腺中心的尿道，因此中心稀疏的植入方法，使尿道周围形成低剂量分布区。临床使用哪种方法更合理，需根据病情个体化设计。

按巴黎原则植入的粒子，放射源呈直线排列，相对平行，各放射源（粒子）之间应为等距离（1.5～2.0cm）。放射源应与过中心点的平面垂直。所有放射源的线比释动能率必须相等。放射源断面排列为等边三角形或正方形。各放射源之间的中心剂量率之后的平均值为基础剂量（参考剂量的85%范围之内）。

八、放射性粒子植入的计算公式

上述公式仅是粗略计算，供参考，实际需要仍应用TPS证实。

九、放射性粒子的术中植入

放射性粒子术中植入是由临床外科医生作出适应证的选择及使用粒子的决定，下列情况应为术中植入粒子的适应证：①切缘阳性；②切缘太近（< 0.5cm），边界不充分；③不全切除，肿瘤有残余；④肿瘤可能侵入周围组织，如神经、血管受侵；⑤手术未按规范根治方式进行。术中植入放射性粒子要比术后辅助外照射治疗有明显优势。放射性粒子可根据手术需要，做到完全适形植入，局部可达到根治肿瘤的剂量，获得很高的局部控制率。对周围正常组织很少损伤，甚至没有严重并发症。植入粒子在直视下操作，准确无误。治疗过程简单，操作相对容易，病人痛苦小，手术时间短。

术中植入能为手术“保驾”，使手术安全性增加，部分手术可因使用粒子植入作为补充和辅助治疗，缩小手术方式。术中植入粒子的方式多数系用直视下直接植入瘤床周围组织或残余肿瘤部位，也可植入手术切缘。平面植入粒子时，用可吸收的纱布贴敷到创面，粒子缝在纱布上，每个粒子应间距相等（一般间距1cm）。有些情况下，可采用胸腔镜或其他内窥镜下植入，或用机器人系统植入。

术中植入粒子技术要求较高，外科医师与放疗科医师共同评估镜下或肉眼残存病灶的风险，并估算需植入粒子的瘤床或病灶大小。植入粒子至少应比估计的边界外扩1cm。病灶范围或粒子部位也应在计算机计划系统上作出计划，计算剂量的叠加及累积。粒子固定在可吸收的纱布上之后，纱布至少有1cm以上空余，以便缝合到组织上。完成手术后同样应行安全检查。

术中植入放射性粒子还需要注意植入面的情况，平面植入与弧形面植入形成的曲线不同，后者影响剂量分布的均匀性。弧面植入的凸面剂量不足，凹面剂量过高。术后应做CT扫描，观察粒子的位置，通过治疗计划系统，估算肿瘤瘤床、周围区域及重要器官的受量。术中植入粒子应预先设定PD，一般通过肿瘤外照射剂量进行估计，例如肺癌，一般从植入中心轴到0.5cm或0.7cm处达到PD 100Gy，这个剂量就是术中植入粒子预期的PD。选择植入粒子的PD时应考虑下列因素：①粒子植入是否同步给予化疗药物、分子靶向药物和放射增敏药物；②瘤床及周围是否进行广泛清扫；③危及器官的位置（术中所见及术前影像）；④植入粒子的位置等。术中植入粒子时应注意粒子与组织间的距离，可以用明胶海绵、网膜、肌瓣、骨蜡（bone wax）填塞在粒子与组织之间，加大粒子与正常组织的距离。

十、放射性粒子植入的靶区

若为实体肿瘤，GTV为CT或CT/MRI融合图像的肿瘤边缘。CTV为GTV的边缘外放，不同肿瘤、不同方向的边界外放值不同。一般CTV不做粒子预防性植入，只比GTV外放0.5cm的边界。PTV一般与CTV相似，但应说明，PTV的边缘应视为MPD区域，即得到100%的PD。