第二节　剂量学在辐射安全性中的重要意义

一、肿瘤靶区的辐射安全性

放射性粒子植入治疗肿瘤的核心问题在于靶区接受的辐射剂量，国际放射防护委员会（ICRP）2000年86号报告中提出，按放射事故照射损伤分类：低于处方剂量（PD）25%作为A类损伤，因为欠剂量照射不能控制病情发展，延误了治疗时间，失去了治疗的最佳时间。高于处方剂量25%属于A类损伤，因为在5年内并发症死亡概率为50%。

从王俊杰引进正规前列腺癌粒子治疗以来，国内开展粒子植入已有十几年的时间，治疗范围扩展到头颈部、体部肿瘤治疗。由于除少数外放疗医生外大多从事粒子治疗人员对放射剂量学只有粗浅的认识或者根本不了解，不重视剂量学，更谈不上对肿瘤靶区和周围危险器官的辐射安全性的认识。加之除前列腺癌粒子治疗外，体部肿瘤CT下粒子植入几乎没有可以借鉴的国外医疗经验，也没有专门的植入设备，使得临床病例数量多却不规范，肿瘤靶区和周围危险器官的辐射安全性得不到保证。如图1-5-1～图1-5-3，肺癌靶体积30cm3，PD 110Gy，植入粒子27粒，粒子植入后剂量验证D90 95.7Gy，D100 55.2Gy，平均剂量199Gy，D100未覆盖CTV，剂量缺欠，3个月复查CT肿瘤进展。如图1-5-3～图1-5-6，靶体积53cm3，PD 110Gy，植入粒子94粒，D90 226Gy，D100 111Gy，平均剂量305Gy，超量明显，6个月复查CT出现放射性肺炎改变（图1-5-1、图1-5-4）。

由此看可见粒子植入操作的每一根植入针、每一颗粒子都和肿瘤靶区的辐射安全性有关。都与是否执行相关的国家、部门法律规定、行业指南息息相关。按照指南标准化程序进行粒子植入包括植入前粒子活度检查，确定PD，靶区认定、勾画，使用植入模板、TPS术前计划、术中优化、术后剂量验证等是保障肿瘤靶区的辐射安全性的重要条件。

放射性粒子植入治疗的疗效直接取决于放射剂量分布，而剂量分布在很大程度上取决于植入针的空间分布（间距、深度、角度、平行程度等），更重要的是使粒子在靶区的空间分布合理。植入的过程中如果不能严格按照术前计划执行，很容易造成靶区剂量偏差，在粒子植入中因距离平方反比定律和指数衰减规律的作用，距源距离的稍许变化，即可导致剂量分布的明显改变。王娟等研究了125I粒子不同分布组织间植入对荷人胃癌裸鼠移植癌疗效的影响，发现粒子分布的方式直接影响疗效。王俊杰等研究了同活度、同数量125I单平面布源的剂量分布，认为同活度、同数量125I粒子不同分布模式直接影响周边剂量。因此模板的应用是保障粒子植入位置基本准确的重要因素之一。

在3D共面模板辅助CT引导下肺癌的粒子植入中，由于呼吸、肋骨、肿瘤距体表深度、肿瘤硬度、术者熟练程度等因素影响会出现偏针等现象，可使粒子植入位置出现偏差，进而影响到剂量的分布，那么术中剂量优化就具有重要的价值。霍彬等对此进行了探讨，认为植入针插植完成后各种影响因素已成为既定条件，此时术中计划系统中所添加的模板及模拟植入针要与真实术中模板及植入针影像重叠，布源时同步显示D90剂量曲线观察靶区剂量覆盖情况以增减粒子数目消除剂量冷点和热点，逐步达到剂量学要求后按计划植入粒子。随着CT和TPS的不断升级，尤其是DICOM医学影像传输标准制定后，TPS可以直接通过网络传输获得术中CT影像数据进行术中剂量优化，从而显著提高粒子植入质量，提高疗效，减少辐射并发症，达到安全有效的目的。

采用3D非共面模板辅助CT下引导粒子植入治疗头颈部、体部肿瘤，可以更准确地实现术前计划，粒子位置偏差已控制在较小的范围内，具有广泛的应用前景。用于肺部肿瘤时从多角度进针以避开肋骨和大血管遮挡，按术前计划植入粒子，实现靶区剂量合理分布。但临床应用3D非共面模板时不可避免地受到呼吸、气胸、肿瘤硬度、术者熟练程度、模板复位等因素影响，出现偏针、粒子植入位置偏差等，术中剂量优化和粒子链的研发会使采用3D非共面模板辅助CT下引导粒子植入的靶区剂量分布更加合理。

精确计划、精确插植是保障肺癌粒子植入治疗靶区剂量安全的关键。应用模板是保障靶区粒子空间分布合理的主要手段。不使用模板徒手穿刺、不使用或在没有TPS的支持下盲目增加、减少粒子数目或改变粒子植入位置等是应该逐渐被摒弃的。

二、周围危险器官的辐射安全性

放射性粒子植入在杀灭肿瘤细胞的同时对周围正常组织器官存在一定损伤，特别是对肺组织、气管、食管、大血管及神经等重要组织器官的放射损伤引起了国内外学者的关注，有学者分别在实验动物的气管、食管、神经和大血管附近植入粒子后将动物处死，取相应部位作组织学检查。结果发现植入后短期各组织有轻度放射性损伤，大都是可逆的，可通过自身修复，一部分局部放射性肺炎演变为局灶性纤维化。

韦长元等将不同剂量的放射性粒子125I植入兔大动脉周围，在不同时间，用光镜、电镜等方法观察兔大动脉组织的变化。结果显示：同剂量，作用于不同时间的放射性125I粒子植入大动脉旁后，光镜观察动脉外膜有炎细胞浸润，中膜、内膜层无改变。电镜观察了粒子活度为2.15 × 107Bq（0.58mCi），植入30天的放射性粒子和活度为5.92 × 107Bq（1.6mCi），植入20天的放射性粒子两组，显示动脉内膜的微绒毛变形，嵴变平。粒子活度为5.92 × 107Bq，植入30天一组，显示动脉内膜细胞嵴变平，微绒毛大部分消失，但无内膜破溃。因而得出结论，认为放射性125I粒子植入对正常血管组织损伤小，为可逆性，血管无穿孔、出血的严重损害。

李运等将42只家兔随机分为7组，其中第1～6组为实验组。再分为“剂量梯度组”（第1组、第4组、第5组、第6组）和“时间梯度组”（第2组、第3组、第4组），第7组为对照组。全身麻醉下在每只兔气管和食管之间（于颈部）植入4枚125I粒子，活度分别为1.11 × 107Bq（0.3mCi）（第1组），1.85 × 107Bq（0.5mCi）（第2组、第3组、第4组），2.59 × 107Bq（0.7mCi）（第5组）和3.33 × 107Bq（0.9mCi）即临床实用剂量高限（第6组）。对照组植入模拟假源（0mCi）。时间梯度组中第2组于术后第1个月末处死，第3组于第2个月末处死，其余各组术后第3个月末全部处死。切取受照气管和食管进行病理学检查，病理切片可见实验组气管壁之黏膜下层均呈慢性炎症改变，各组间及与对照组比较无差异，上皮退变在高剂量组以及植入后第2个月未较对照组和低剂量组显著增多。食管病理改变相对轻微，各组比较无差异。揭示家兔125I粒子组织间插植对紧邻的气管、食管的辐射损伤表现为管壁的轻度慢性炎症和黏膜上皮的轻度损伤，呈可复性趋势，急性期和亚慢性期是安全的。

张福君等选择30只健康新西兰家兔，分为2周、2个月及4个月3组，每组10只，直视下在兔的实验侧坐骨神经旁植入125I粒子10粒。对照侧植入无放射活性空粒子10粒。术后2周、2个月及4个月行双侧坐骨神经神经电生理测定及大体观察、光镜观察和电镜观察。发现实验组和对照组坐骨神经近心端、远心端动作电位强度，近心端、远心端动作电位最大振幅，坐骨神经神经传导速度均无显著性差异。大体学观察和光镜观察实验侧坐骨神经病理学改变不明显；电镜观察可见到有髓神经鞘分层、塌陷、崩解等变性改变；神经鞘膜细胞和神经轴突内可见线粒体肿胀、空泡化。非特异性变化2周组为60%～70%，2个月组为50%左右，而4个月组下降到30%左右，3组比较差异有统计学意义。结论为实验剂量下放射性125I粒子对家兔坐骨神经的组织影响以超微病理下的非特异性变化为主，对神经的生理功能影响微小。

胸部肿瘤放射性粒子植入后对正常肺组织和肺功能的影响，国外报导在术后3～6个月后CT检查显示有极小的肺纤维变和放射性肺炎。术前和术后肺功能测试，结果发现FVC和FEV1均不受影响。

天津医科大学第二医院在粒子植入过程中，曾发生粒子迁移至远端肺组织或坠入胸腔，观察一年后未发现有放射性肺损伤。在为一例周围型肺内肿瘤型粒子植入术11个月后又行病变局部肺楔形切除，术后病理检查，发现肿瘤中心坏死，周边纤维化，外周的肺组织检查发现支气管壁纤毛细胞正常（图1-5-7～图1-5-13）。提示治疗剂量下仅对周围的肺组织有一定影响（图1-5-9～图1-5-13见文末彩图）。

随访中可见一部分患者其局部放射性肺炎演变成局灶性纤维化，并不可恢复（图1-5-14～图1-5-19），但对患者的肺功能无显著影响（图1-5-18）。

三、对其他组织器官的损伤

放射性粒子因其局部剂量过高，对皮肤、乳腺、颈部肿物，可致放射性坏死，是最严重的并发症，也可造成放射性溃疡、形成瘘道等损伤。

胸部肿瘤表浅淋巴结转移癌粒子植入，如果剂量过高或距离皮肤小于0.5cm，导致皮肤的色素沉着是最常见的并发症（图1-5-20～图1-5-23）。严重的可以出现皮肤溃疡，表现为局部组织苍白、溃烂、多伴疼痛，经常规换药处理，大多数一年内瘢痕愈合。

总之，放射性粒子植入治疗胸部肿瘤的放射性损伤多为轻度的局灶性损伤，对重要器官组织功能、骨髓造血系统无明显影响，也无恶心、呕吐、消化道出血等症状。合理使用粒子活度、剂量，合理安排植入程序，可以有效地减少并发症的出现。

（郑广钧　陈宝明）