中国辐射卫生  2008, Vol. 17 Issue (4): 385-386  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.04.062

引用本文 

鞠永健, 汤娅红, 王旭, 刘春, 徐澄, 高璇, 杨铁明, 汪红. 分次剂量可变方案照射SK-BR-3荷瘤小鼠的实验研究[J]. 中国辐射卫生, 2008, 17(4): 385-386. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.04.062.
JU Yong-jian, TANG Ya-hong, WANG Xu, et al. Research on the Effect of Fractionated Irradiation with Variable Fraction Sizes on the Mice Bearing SK-BR-3 Tumor[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2008, 17(4): 385-386. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.04.062.

基金项目

南通市社会发展科技计划资助项目(S5026), 国家自然科学基金资助项目(10705016), 江苏省自然科学基金资助项目(BK2007553)

文章历史

收稿日期：2008-06-16
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分次剂量可变方案照射SK-BR-3荷瘤小鼠的实验研究
鞠永健 1, 汤娅红 1, 王旭 2, 刘春 2, 徐澄 1, 高璇 1, 杨铁明 1, 汪红 1     
1. 江苏省南通市第一人民医院放疗科, 江苏 南通 226001;
2. 南通大学实验动物中心
收稿日期：2008-06-16
基金项目：南通市社会发展科技计划资助项目(S5026), 国家自然科学基金资助项目(10705016), 江苏省自然科学基金资助项目(BK2007553)
作者简介：鞠永健(1973~), 男, 江苏泰兴人, 博士, 副教授、副主任放射物理师, 主要从事放射治疗剂量及生物效应方面研究.
摘要：目的 用人乳腺癌SK-BR-3荷瘤小鼠研究分次剂量可变(VFS)照射方案的效果。方法 用6组荷瘤鼠进行实验, 其中4组用VFS方案照射, 1组用等分次剂量(CFS)方案照射, 1组不照射作为肿瘤对照组, 分别观察各组小鼠的肿瘤体积变化及存活天数并进行分析比较。结果 各照射组的平均存活天数(ASP)均比肿瘤对照组的ASP(25.14d±0.69d)有所延长且有统计学意义。4个VFS方案照射组的ASP都比CFS方案组的ASP(30.80d±6.57d)有所延长, 说明VFS方案的照射效果要略好于CFS方案, 但统计学处理结果未见差异的显著性。在VFS方案中, 剂量递减方案组所获得的荷瘤鼠ASP均略高于其对应的剂量递增方案组, 说明剂量递减方案要略好于剂量递增方案, 但同样统计学处理结果未见差异的显著性; 所有组别荷瘤小鼠的平均体积均随时间增加而增加, 其中肿瘤对照组体积增加速度最快。结论 照射剂量相同时, 与CFS方案相比, VFS方案, 尤其是分次剂量递减方案能延长小鼠生存期, 因此该类照射方案可以应用于临床以提高治疗效果。
关键词：放射治疗    分次剂量    肿瘤    
Research on the Effect of Fractionated Irradiation with Variable Fraction Sizes on the Mice Bearing SK-BR-3 Tumor
JU Yong-jian 1, TANG Ya-hong 1, WANG Xu 2 , et al     
Department of Radiation Oncology, The First People's Hospital of NanTong city, Jiangsu 226001 China
Abstract: Objective To analyze the effect of fractionated irradiation with variable fraction sizes (VFS) on the mice bearing SK-BR-3 tumor. Methods The mice were divided into six groups, four groups were irradiated with different VFS protocols, one group was irradiated with constant fraction size (CFS) protocol, one group was non-irradiated as a comparing group.For these groups of mice, the average surviving period (ASP) and the change of tumor volume were observed and compared. Results The ASP of irradiated groups are all longer than that of non-irradiated group, and the difference of ASP between these groups have the statistical significance respectively.Also the ASP of the groups irradiated with VFS protocols are all longer than that of the group irradiated with CFS protocol, but the difference is of no statistical significance.For the mice irradiated with decreasing fraction sizes, the ASP is longer than that of the mice irradiated with corresponding increasing fraction sizes, but the difference has no statistical significance.For these six groups, the tumor volumes are all increasing in this experiment, and the increasing speed of non-irradiated group is faster than that of all the other irradiated groups. Conclusion For the same absorbed dose, the VFS irradiation protocol, especially the protocol with decreasing fraction sizes can prolong the ASP of mice, so perhaps this kind of protocol can be used in clinics to improve the effect in radiotherapy.
Key words: Radiotherapy    Fraction Size    Tumor    

在处方剂量一定的情况下不同的分次照射方案会获得不同的照射效果。笔者的理论计算及使用SMMC7721肝癌细胞、MCF-7乳腺癌细胞进行的实验表明使用分次剂量可变(Varia-bleFractionSize, VFS)方案可能获得比分次剂量相等(Constant FractionSize, CFS)方案低的肿瘤细胞存活率[1-3]。为进一步研究VFS方案的效果, 笔者用人乳腺癌细胞SK-BR-3荷瘤鼠进行了实验, 现将结果报道如下。

1 材料和方法 1.1 材料

人乳腺癌细胞SK-BR-3荷瘤鼠(接种后20日龄, 购自中科院上海实验动物中心); 清洁(SPF)级裸鼠(BALB/C-nu, 来源:南通大学实验动物中心, 生产许可证号: SCXK(苏) 2003 -0002); SiemensKD-2型直线加速器; 低熔点铅; 0.3%戊巴比妥钠溶液; IVC(Individually Ventilated Cages)。

1.2 方法 1.2.1 荷瘤鼠饲养

用人乳腺癌细胞SK-BR-3荷瘤鼠传代, 接种到45只裸鼠腋下, 43只接种成功长出肿瘤, 17d后肿瘤体积达到照射要求。用断趾法进行编号, 将荷瘤鼠随机分为6组, 每组7只。饲养在南通大学屏障实验室IVC系统中, 饮用无菌水, 自由采食经60Co辐照的无菌鼠饲料。

1.2.2 荷瘤鼠照射

根据荷瘤鼠肿瘤体积尺寸, 用低熔点铅在25cm×25cm限光桶模型上浇注出满足同一组小鼠同时接受照射的多个不同直径的圆形小野。将荷瘤鼠用0.3%戊巴比妥钠溶液进行腹腔注射麻醉, 剂量为0.45ml/20g。将麻醉后的同组荷瘤鼠同时进行摆位, 即将肿瘤部位曝露到照射野下, 同时用挡铅尽可能避免其他部位受到照射。摆位完毕后用10MeV电子线进行照射, 不同的组别选用不同的照射方案, 总计照射剂量为22Gy, 10d内每天照射一次。其中10d的照射剂量分别为:第一组0.5Gy、0.9Gy、1.3Gy、… 3.7Gy、4.0Gy; 第二组4.0 Gy、3.7Gy、3.3Gy、… 0.9Gy、0.5Gy; 第三组每次2.2Gy; 第四组除第1次及第6次为5Gy外, 其他为每次1.5Gy; 第五组除第5次和第10次为5Gy外, 其他每次为1.5Gy。第6组不照射但每次接受相同的处理作为对照组。照射完毕的荷瘤鼠仍饲养在IVC中。

1.2.3 指标观察

对每只荷瘤鼠定期用游标卡尺测量肿瘤的长短径a、b, 肿瘤体积用(1/2)ab2计算, 画出每组荷瘤鼠肿瘤平均体积与时间的关系曲线。小鼠死亡时, 记录该小鼠的存活天数(从开始照射第1天开始记数)。如果小鼠未完成整个照射过程, 则该死亡小鼠的数据不计入最后结果。

1.2.4 数据分析

用t检验对不同组别间的平均存活天数进行比较。

2 结果 2.1 不同分次方案照射后的荷瘤鼠平均存活天数

如表 1所示, 肿瘤对照组的存活天数最小, 为(25.14 ±0.69) d, 与之比较, 其余各照射组的平均存活天数均有所延长且有统计学意义, 验证了放射治疗的确切效果。在5个照射组中, CFS方案(第3组)照射的荷瘤鼠平均存活天数最小, 为(30.80 ±6.57) d, 其余4个VFS方案照射组的平均存活天数都有所延长, 其中第1、4组延长了5天多, 说明VFS方案的照射效果要略好于CFS方案, 但统计学处理结果未见差异的显著性。另外在剂量递增和递减的VFS方案中, 剂量递减方案照射组(第1、4组)所获得的荷瘤鼠平均存活天数均略高于其对应的剂量递增照射方案组(分别对应于第2、5组), 其中第4、5组的差异为2.7d, 但同样统计学处理结果未见差异的显著性。

表 1 各种方案照射的荷瘤小鼠平均存活天数
2.2 不同分次方案照射后的荷瘤鼠平均肿瘤体积变化

如图 1所示, 所有组别荷瘤小鼠的平均体积均随时间增加而增加。比较可知, 肿瘤对照组体积的增加速度最快, 其他的5个照射组肿瘤体积的增加速度稍缓且彼此间也存在小的差异。也就是说, 放射线可以减缓肿瘤的生长, 且不同照射方案的效果不同。

图 1 不同方案照射后荷瘤鼠平均肿瘤体积变化 (照射后测量获得的肿瘤体积减去照射第1天肿瘤体积)与时间(以照射当天为第0天)的关系曲线
3 讨论

众所周知, 细胞剂量存活曲线上晚反应组织的存活曲线弯曲度大于早反应组织, 因此采用高分割剂量放射后, 晚反应组织的存活曲线上升比早反应组织上升明显, 所以单次分次剂量的增加将会提高晚反应损伤的发生率, 而且分次剂量越高晚反应损伤越重[4]。虽然本实验表明, 采用VFS方案、尤其是分次剂量递减方案能延长小鼠的生存时间, 而且理论计算结果、细胞实验及其他学者的研究结果也得到了类似结果[1-3, 5], 但VFS分割方案在临床上应用还不多, 这可能与担心大的分次剂量会导致正常组织损伤并产生严重的后期并发症有关。

但是笔者认为, 由于治疗设备的改进, 特别是近年来三维适形调强放疗设备的广泛使用, 使放射治疗进入一个精确定位、精确计划设计和精确治疗的新时代。医生可以根据肿瘤的立体形状, 设计多个不规则照射野从不同的方向照射到肿瘤中心, 使放疗的剂量分布适合于肿瘤的立体形状, 另外借助计算机三维计划系统, 能在照射过程中根据剂量分布的需要调节多叶光栏叶片的位置从而起到调节射线强度的作用, 而且对某一照射方案可以根据剂量-体积直方(DVH)图对其进行治疗风险评估。因此目前的先进照射技术既能达到使放疗的剂量分布更适合于肿瘤靶区、使肿瘤的吸收剂量明显大于肿瘤周围的正常组织以提高肿瘤的局部控制率的目的, 又能进一步减少正常组织或器官的照射剂量能使急性放射反应明显减轻, 从而能在治疗的同时很好地保护正常组织, 大大减少放射治疗并发症发生率。所以设备的改进为VFS方案在临床上的应用提供了条件。

目前临床上已经有人采用超分割、加速超分割等方案进行三维适形放射治疗并取得了好于常规分割方案的效果[6-7], 而这些分割方案实际就是VFS方案的一种。另外在理论计算、细胞实验、动物实验结果的支持下, 笔者也进行了部分临床治疗实验, 采用了第4组VFS方案(每周一照射5Gy, 分两次间隔6h, 周二至周五每天照射1.4Gy, 总计照射63.6Gy)对30例食道癌患者进行了三维适形放射治疗, 结果也表明VFS方案能获得比常规CFS方案高的局部控制概率和1年生存率, 且患者反应及并发症均与常规组差异不大。这些都为VFS方案的应用提供了有力的证据。当然要消除一些学者对大的分次剂量所可能引起的放疗副反应的担心仍然需要大量的动物和临床实验结果的支持。

纵上可知, 在照射剂量相同时, 与CFS方案相比, VFS方案, 尤其是分次剂量递减的VFS方案能延长小鼠生存期, 因此该类照射方案可能可以应用于临床以提高治疗效果。

致谢: 忠心感谢南通大学实验动物中心邵义祥教授、朱顺星副教授在实验中提供的指导和帮助。

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