医学研究生学报

第17卷　第4期 医学研究生学报 Vol.17　No.4　2004年4月 Journal of Medical Postgraduates Apr.2004・综 述・放射性核素近距离治疗肿瘤的研究新进展高立宁综述,　杜明华审校(东南大学附属中大医院核医学科,江苏南京210009)摘要:　放射性粒子组织间近距离治疗肿瘤虽已取得成功,但仍有许多问题尚未解决。

该文回顾性综述了近距离治疗肿瘤的最新研究成果,包括放射性核素的选择、不同源的形式对剂量学分布的影响、治疗质量的保证、近距离治疗在空腔脏器肿瘤治疗中的应用以及近距离治疗的新趋势和展望。

关键词:　放射性核素;　近距离治疗;　肿瘤中图分类号:　R730.55 文献标识码:　A 文章编号:　100828199(2004)0420373203ΞNew progress in the research of radionuclides for tumor brachytherapyG AO Li2ning review i ng,DU Ming2hua checki ng(Depart ment of N uclear Medici ne,ZhongDa Hospital A f f iliated Southeast U niversity,N anji ng 210009,Jiangsu,Chi na)Abstract:　Interstitial brachytherapy with radionuclide seeds has been successfully used for the treat2 ment of cancer.But there are some problems remain to be solved.This review focus on some recent advances in the study of brachytherapy,including the option of radionuclides,the influence of dosage distribution by using different sources,the quality assurance,the application of brachytherapy in hol2 low visceral neoplasm,and new trends in brachytherapy.K ey w ords:　Radionuclide;　Brachytherapy;　Tumor0　引 言近年来,随着科学技术的进步和医学生命科学的发展,新的放射性核素(如125I、198Au、103Pd、241Am、252C f)研究成功并用于治疗;同时新的技术也如雨后春笋般涌现出来,使得放射性核素组织间种植近距离治疗肿瘤的技术日臻完善。

但目前仍然存在一些问题,这些问题制约着放射性核素组织间种植近距离治疗肿瘤技术的发展与应用,如不同增殖速率的肿瘤如何选择不同的放射性核素治疗?一次治疗中同时混合使用两种或两种以上不同的放射性核素会对治疗产生什么样的影响?同一种放射性核素制成不同源的形式对其剂量学分布是否会产生影响?应用其他近距离治疗的机制和开发新的植入技术是否可以为粒子治疗空腔脏器肿瘤提供值得借鉴的途径?等等,作者试图通过近年来各国学者对以上问题的相关研究进行综述,为放射性核素近距离治疗的研究与应用提供新的思路。

1　不同的放射性核素对肿瘤治疗的影响目前来看,最适合用于近距离治疗用的放射源必须满足以下几点:①对组织有足够的穿透力;②对放射源易于防护;③半衰期不能过长;④易于制成微型源。

临床上常用的近距离治疗的放射性核素有125I、137Cs、192Ir、60Co、103Pd、198Au等(见表1)。

由该表可知,不同的放射性核素物理特征相差很大,它们在组织中的剂量学分布也会有较大的不同,这将直接影响对肿瘤的治疗效果。

临床上对不同放射性核素的选择是综合核素自身特征和肿瘤细胞生长、修复等特性的因素・373・Ξ收稿日期:　2003210208作者简介:　高立宁(19732),男,甘肃榆中人,医师,医学硕士研究生,从事核医学专业。

而考虑的。

那么,根据不同肿瘤细胞的增殖速率如何选择与之相适应的核素,各国学者做了大量的研究。

表1　常用放射性核素的物理特性Table1　Physical characteristics of the common radionuclides放射性核素半衰期γ射线能量(MeV)组织穿透距离(φ)半价层(ε2铅)60Co 5.26年 1.25-33.9192Ir74.2天0.36-7.1137Cs30年0.662-8.5125I60.2天0.027～0.035 1.70.025103Pd17天0.020～0.023 1.60.013198Au 2.7天0.412 4.58.9 Ling等[1]的研究显示,肿瘤潜在倍增时间(potential dou2 bling time,Tp:指在假定丢失因子不存在的情况下,肿瘤体积增加1倍的时间)为5～30天时,198Au粒子植入后有效治疗时间(T eff:从治疗开始到杀伤肿瘤细胞速率与肿瘤细胞增殖速率相等时为止的时间)只有轻微的变化(14～20天),无效剂量(有效治疗时间后的剂量)为5%;而125I粒子植入后, T eff是2.3倍的变化(从120天增至275天),无效剂量为5%～30%;103Pd粒子植入后,T eff的变化介于这两种核素之间,无效剂量是3%～15%。

根据Lazarescu等[2]的研究,认为T eff主要和Tp有关。

当初始剂量一样时,Tp愈小,则无效剂量将增大,如Tp为3天,无效剂量可达最初给予剂量的41%。

因此,从有效生物剂量和杀伤肿瘤细胞的角度考虑,125I 粒子对于Tp较长(>10天)的肿瘤疗效较好,而Tp<10天的肿瘤则以103Pd粒子的植入更为有效。

前期的研究多是把单个粒子植入肿瘤进行实验分析。

倘若把两种半衰期不同的粒子混合植入瘤体,又会有什么样的结果呢?Chen等[3]研究认为,若在使用临床存活剂量的125I粒子种植治疗的同时,混合植入103Pd粒子,将会增加对肿瘤细胞的杀伤力;另一方面,若在使用临床存活剂量种植103Pd粒子治疗肿瘤的同时,混合植入125I粒子,那么在125I 粒子剂量分布的主要部位将会产生放射生物学所谓的“冷点”(即此范围内细胞存活增加)。

对于生长迅速的肿瘤,“冷点”效应尤为明显。

生物效应剂量(biologically effective dose, BED)为同一植入计划中混合植入不同类型核素评估放射生物效应提供了有力工具。

当永久性种植计划混合植入不同半衰期的核素,使用临床存活剂量进行种植治疗时,混合使用半衰期较长的核素可有效地避免放射生物学“冷点”。

因此,结合考虑肿瘤与核素的特性,适当地选择合适的放射性核素,或联合应用不同特性的核素以“取长补短”,从而获得最大的杀伤效应,并使不良反应减小到最小程度。

随着对肿瘤与核素特征研究的进一步深入以及新型核素的开发利用,放射性核素在临床上的应用空间将更为广阔。

2　放射性核素源形式的不同对剂量学分布的影响众所周知,不同的放射源物理特性相差很大,剂量学分布也是各异的。

那么,同一种放射性核素制成不同源的形式,其剂量学分布是否也会有差异呢?目前,近距离治疗所用的放射性核素可人工制成多种源的形式,如粒子、管形、针形、囊型支架、敷贴板、封装的球形源等等。

不同源的形式又可以制成各种不同的型号式样。

以125I为例,可以制成粒子、微球、放疗囊等源形式,而125I粒子又有多种型号。

目前,各国临床上使用的125I粒子常见的型号有6711型、6702型、6733型、L S21型、B T21252I型、MSI2125型等等。

各种型号的125I粒子外形、125I载体(见图1)各不相同,而其剂量学特征,如剂量率常数(dose rate constant,∧)、各向异性常数(anisotropy constant)等均有很大的差异(表2)。

因此,相对于不同型号的125I粒子,其种植计划与临床实践也有区别。

这么多类型的粒子,还牵涉到标准化问题。

目前,尚无资料证明哪种型号的125I粒子更具优越性,但某些剂量学指标存在着差异。

Nath等[8]指出,L S21型125I粒子在组织中提供的各向同性角剂量分布多于6711型125I粒子;而L S21型各向异性常数为1.006,比6711型的0.93更有价值。

但作者并未证明两种粒子中哪个更具优越性。

这些剂量学参数与粒子分布优化、离子布源方式、粒子种植数量优化等方面关系密切,进而可影响到其对肿瘤治疗的有效性与合理性。

可以想象,随着科学技术的发展,可将最佳的剂量分布特性整合起来,从而获得最佳的治疗用粒子。

表2　几种型号125I粒子的剂量率常数Table2　Dose rate constant of the various model125Ⅰseeds型　号测定方法剂量率常数(∧)(c Gyh21U21) 6711[4]Monte Carlo0.986702[5]- 1.046733[6]TLD0.99BT21252I[7]Monte Carlo0.95LS21[8]TLD 1.015±0.024MSI2125Monte Carlo0.98 Monte Carlo:蒙特卡洛计算机模拟法;TLD:致热发光探测器法图1　常见的几种型号125I粒子模拟图Figure1　A schemetic diagram of the various model125Ⅰbrachytherapy sources・473・医学研究生学报 2004年4月　第17卷　3　放射性核素近距离治疗的质量保证质量保证(quality assurance,QA)的努力可分为两大类:一类集中在设备上,另一类则放在程序上。

在各种努力中,由于CT软件发展愈加完善,程序设计不断改进,治疗计划更趋完善,使QA、质量控制(quality control,QC)更有保证。

它既保护了医护人员不受或少受照射,而且又让医师有更多时间去合理安排和检查放射源的布局,鉴别是否符合QA要求。

但是,近距离放射强度梯度下降快,腔内后装的方法与体位及施源器位置关系密切,预定剂量与实际剂量吻合在源固定位置上的技术还不成熟,差异仍较大,而这种差异往往可造成不可估量的严重后果。

G ejerman等[9]研究表明,对于所有的组织间种植治疗,在放射源与组织界面之间极小体积的组织所吸收的射线剂量非常大,在肿瘤治疗中,倘若相似剂量的射线过多为组织吸收,则会引起严重并发症。