脊柱圖像引導放射治療對脊髓生物安全性影響的動物實驗研究.pdf

1、目的：
　　第一部分：建立犬精確脊柱圖像引導放射治療（Image guided radiation therapy，IGRT）模型，篩選脊柱IGRT在確保脊髓生物安全性的前提下，最大的放療總劑量。
　　第二部分：基于正交設(shè)計原理，通過MRI、肌電圖檢測放療后脊髓損傷，探討脊柱IGRT計劃中的：不同水平的放療射野、分割劑量、劑量率、射線角度對脊髓損傷的影響程度，以優(yōu)化組合出脊髓生物安全性最好的放療方案。第三部分：基于正交設(shè)計原

2、理，通過HE染色、透射電鏡、TUNEL法、免疫組織化學法及RT-PCR法檢測放療后脊髓損傷，探討脊柱IGRT計劃中的：不同水平的放療射野、分割劑量、劑量率、射線角度對脊髓損傷的影響程度，以優(yōu)化組合出脊髓生物安全性最好的放療方案。
　　方法：
　　第一部分：選用雄性成年比格犬6只，隨機數(shù)字表法隨機分組，模擬犬胸7～12椎體及附件轉(zhuǎn)移瘤，以IGRT方式分別對6只比格犬胸7～12椎體及附件給予50、60、70、80、90和100G

3、y劑量的放療，于放療3個月后活殺取材，取相同部位、相同位置的胸7～12節(jié)段椎體骨組織、脊髓材料。采用HE染色觀察不同放療劑量組骨組織的形態(tài)學的改變，透射電鏡觀察不同放療劑量骨細胞超微結(jié)構(gòu)改變。采用HE染色觀察不同放療劑量組脊髓神經(jīng)細胞形態(tài)學的改變，透射電鏡觀察脊髓神經(jīng)元細胞、脊髓神經(jīng)髓鞘超微結(jié)構(gòu)改變，采用TUNEL法觀察不同放療劑量組脊髓神經(jīng)元細胞凋亡情況。
　　第二部分：脊柱IGRT計劃中包括：放療射野5、7、9野3水平；分割劑

4、量16Gy、20Gy2水平；劑量率4Gy/min、6Gy/min2水平；射線角度等角度、不等角度2水平，采用L12（3×23）正交試驗表對以上因素進行分配，共需12只比格犬。重復兩次實驗，共需36只比格犬。選用雄性成年比格犬36只，隨機數(shù)字表法隨機后，在5周內(nèi)對其各犬胸7～12椎體行總劑量為80Gy的IGRT。并于放療前、放療開始后每2周進行常規(guī)MRI及彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）檢測；于

5、放療前、放療后12小時、1天、1周、2周分別檢測皮質(zhì)體感誘發(fā)電位（cortical somatosensory evoked potential，CSEP）和運動誘發(fā)電位（motorevoked potential，MEP）。采用 spss19.0統(tǒng)計分析軟件包進行數(shù)據(jù)處理，所測數(shù)據(jù)均以x-±s表示，采用正交實驗的方差分析法，α=0.05，當 P＜0.05時認為差異有統(tǒng)計學意義。
　　第三部分：脊柱IGRT計劃中包括：放療射野5、

6、7、9野3水平；分割劑量16Gy、20Gy2水平；劑量率4Gy/min、6Gy/min2水平；射線角度等角度、不等角度2水平，采用L12（3×23）正交試驗表對以上因素進行分配，共需12只比格犬。重復兩次實驗，共需36只比格犬。選用雄性成年比格犬36只，隨機數(shù)字表法隨機后，在5周內(nèi)對其各犬胸7～12椎體行總劑量為80Gy的IGRT。并于放療3個月后活殺取材，取各犬相同節(jié)段、相同部位（胸7～12）脊髓。采用HE染色觀察脊髓神經(jīng)細胞形態(tài)學的

7、改變，透射電鏡觀察脊髓神經(jīng)細胞超微結(jié)構(gòu)改變，采用 TUNEL法定量測定脊髓神經(jīng)細胞凋亡情況，采用免疫組織化學法半定量測定脊髓組織中Caspase-3蛋白表達量，采用RT-PCR方法定量測定脊髓組織中Caspase-3mRNA基因表達量。采用spss19.0統(tǒng)計分析軟件包進行數(shù)據(jù)處理，所測數(shù)據(jù)均以x-±s表示，采用正交實驗的方差分析法，α=0.05，當P＜0.05時認為差異有統(tǒng)計學意義。
　　結(jié)果：
　　第一部分：
　　

8、①本研究所應(yīng)用的方法可以較好地模擬臨床的脊柱圖像引導放射治療，各組犬實驗順利，效果良好；
　　②HE染色、透射電鏡、免疫組織化學法及RT-PCR法結(jié)果均提示：放療總劑量如果達到80Gy，則達到骨壞死的病理標準，椎體骨不再具有再生能力。放療總劑量如果大于80Gy，則脊髓生物安全性不能得到保證。
　　第二部分：
　?、貲WI、CSEP和MEP均可敏感地檢測脊柱IGRT后脊髓的損傷。
　　②DWI、CSEP和MEP均提

9、示：當單次放療劑量為16Gy，劑量率為4Gy/min、射野數(shù)為9野及射線角度為等角度時，脊柱IGRT的脊髓生物安全性最好。第三部分：HE染色、透射電鏡、TUNEL結(jié)果、免疫組織化學法及RT-PCR法檢測Caspase-3蛋白及mRNA表達結(jié)果均提示：當單次放療劑量為16Gy，劑量率為4Gy/min、射野數(shù)為9野及射線角度為等角度時，脊柱IGRT的脊髓生物安全性最好。
　　結(jié)論：
　　第一部分：
　　①本研究提供了一種建

10、立犬精確脊柱圖像引導放射治療模型的方法。
　?、谕ㄟ^篩選犬脊柱 IGRT放療計劃，在確保脊髓生物安全性的前提下，確定80Gy是最大的放療總劑量。
　　第二部分：
　?、貲WI、CSEP和MEP對放射性脊髓損傷檢測敏感，可以在脊柱 IGRT時定期檢測，以預防放射性脊髓損傷的發(fā)生。
　?、趩未畏暖焺┝繛?6Gy，劑量率為4Gy/min、射野數(shù)為9野及射線角度為等角度的組合是脊柱IGRT的較優(yōu)方案。
　　第三部分