在处方剂量一定的情况下如何选择合适的分次照射方案以获得最大的肿瘤局部控制概率一直是放射治疗学家们研究的课题, 也是临床医生们普遍关心的问题。笔者的理论计算表明, 在给定治疗剂量、分次数及治疗时间的情况下, 分次剂量可变(Variable Fraction Size, VFS)照射方案能获得比分次剂量相等(Constant Fraction Size, CFS)方案低的肿瘤细胞存活率^[1], 另外用SMMC7721肝癌细胞进行的VFS方案照射后细胞存活实验的部分结果也与理论计算结果一致^[2]。为进一步对理论结果进行验证, 笔者又用人乳腺癌细胞MCF-7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MCF-7(购自中国科学院上海生科院细胞资源中心); MTT (商品名噻唑蓝, 购自民海生物公司); 0.25%胰蛋白酶; RPMI1640培养液(含12%胎牛血清, 青、链霉素, 0.005%胰岛素); 二甲基亚砜(DMSO, 分析纯); Siemens公司KD-2型加速器; 352型酶联免疫分析仪(芬兰 Labsystems 公司)。

1.2 方法 1.2.1 细胞培养及照射

将MCF-7细胞常规培养, 取指数生长期细胞制成单细胞悬液接种到10组100ml培养瓶中, 每组2个培养瓶, 每瓶1.5×10⁵个细胞, 连续10d, 每天照射1次, 总吸收剂量为15Gy。照射时采用6MVX线, 源皮距为100cm, 射野为10×10cm²。其中5组分次剂量间以等比K变化, 其等比取值为:0.9、0.95、1.02、1.05、1.1;4组分次剂量间以等差δ变化, 等差取值为-0.15 Gy、-0.1 Gy、0.1 Gy和0.15 Gy; 1组采用CFS照射方案, 即每天照射1.5 Gy。照射过程中每天集体换培养液一次。

1.2.2 MTT分析

细胞照射完毕后, 用胰酶消化, 离心, 每瓶单独制备单细胞悬液10ml, 用加样器每组取6份接种于96孔板中, 每份200μl。由于预实验确定MCF-7细胞的倍增时间为58.9h, 由计算可知未经照射的1.5×10⁵个初始接种细胞经过同样时间培养后数目为1.9×10⁶个, 所以取1.9×10⁶个未经照射的细胞制备成10ml的单细胞悬液作为未照射组, 取6份, 每份200μl接种到96孔板中; 另取6孔作为调零孔, 每孔加入200μl培养液。将96孔板移入培养箱, 在37℃, 5% CO₂+ 95%空气, 高湿度条件下培养24h, 弃去96孔板中的培养液, 每孔加入20μl MTT, 继续培养4h, 弃去多余的MTT溶液, 每孔加入150μl DMSO, 轻微振荡10min, 使结晶物充分溶解, 用酶联免疫分析仪490nm光谱测量每孔的吸光度A值。

1.2.3 某一照射方式获得的细胞存活率(S)

由下式计算:

(1)

其中, 所有吸光度A值均已经过调零处理, 即已减去了调零孔A值读数的平均值。

1.2.4 统计学处理

采用t检验。

2 结果

实验获得的MTT分析结果和计算获得的S值结果如表 1所示。可知, 除第9组外, 其余所有组别VFS方案照射后获得的S值均小于CFS照射后的S值, 而且, 从趋势上讲, 随着分次剂量间变化幅度的增大, 即K-1或δ绝对值的增大, 其VFS方案照射后所获得的S值降低。其中采用第1、6、7组VFS方案照射后获得的S值与CFS方案(第10组)照射后S值之间的差距有显著的统计学意义。

由表 1还可以看到在以VFS方案照射时, 在相同变化幅度的情况下, 用递减分次剂量照射所获得的S值均比递增分次剂量照射获得的S值低, 即递减分次剂量的照射方案所获得的效果要好于递增分次剂量照射方案。其中, 分别比较δ=-0.15 Gy与δ=0.15Gy; δ=-0.1Gy与δ=0.1Gy等两组VFS方案可知, 两组获得的S值之间的差距均有显著的统计学意义。

3 讨论

笔者以为, 当总治疗剂量保持不变时, 采用VFS照射方案能获得较CFS方案低的肿瘤细胞存活率是有理论依据的。因为Jones等^[3]的研究表明, 在保持正常组织效应相同的情况下, 等分次剂量(CFS)照射方案中存在一个与肿瘤辐射敏感性及潜在倍增时间有关的最佳的分次剂量, 该方案可以使照射获得最大的肿瘤细胞杀伤效果。由于照射过程中肿瘤辐射敏感性及潜在倍增时间是变化的^[4、5], 因此, 如将整个照射过程分为若干个阶段则要获得整个疗程的最佳疗效, 必须在每个照射阶段内都能获得最大的肿瘤细胞杀灭, 所以必须在所分的每个阶段内采用不同的最佳分次剂量, 亦即采用VFS方案。

笔者用MCF-7乳腺癌细胞进行的VFS方案照射的实验结果再一次部分证实了理论计算结果的正确性, 即在治疗剂量、时间及分次数不变的情况下, 使用VFS方案照射、尤其是分次剂量递减的VFS方案能获得比使用CFS方案更好的效果, 这与笔者的理论计算结果、及用SMMC7721肝癌细胞进行的实验结果一致。但到目前为止有关VFS照射方案的动物实验效果及并发症研究得还很少, 仍然缺少足够的细胞实验和动物实验证据。下一步笔者拟用荷瘤小鼠进行实验以研究动物实验结果是否与细胞实验结果一致。