CT引导下3D打印模板与徒手125I粒子植入治疗肺癌的剂量学对比研究

刘登尧，李建邦，黄伍奎，王名旭，樊喜文，杨树法

(新疆医科大学附属肿瘤医院介入诊疗科，乌鲁木齐830002)

碘125（125I）放射性粒子植入治疗恶性肿瘤，是目前国内一项广泛开展的局部微创治疗方式，取得了一定的疗效[1-2]。但粒子植入的模式各异，目前尚无统一标准术式。部分学者将3D打印技术应用于头颈部[3]、纵隔[4]、胸部[5]及妇科肿瘤[6]粒子植入治疗中，使植入术前、术后计划可获得良好的一致性。但在临床实践中应用于肺部肿瘤时，考虑到呼吸运动影响，部分学者认为徒手穿刺进针角度灵活，仍主张徒手穿刺。也有部分学者认为，目前粒子植入依赖术者穿刺经验，术后剂量验证提示剂量分布不均匀，因此主张模板引导下125I粒子植入的术式。本研究对比3D打印模板引导与徒手125I粒子植入肺部肿瘤剂量学参数差异，探讨该技术的剂量学优势，为临床推广提供一定依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性收集2018年10月-2019年5月于新疆医科大学附属肿瘤医院行125I粒子植入的原发性肺癌的患者39例（共39个病灶），男性23例，女性16例，年龄24～87岁，鳞癌21例，腺癌16例，小细胞癌1例，肉瘤样癌1例。其中3D打印模板辅助粒子植入13例(模板组)，徒手穿刺植入26例(徒手穿刺组)，患者术前均签署知情同意书，处方剂量150 Gy。适应证参照王俊杰等专家共识[7-8]，并经本院肺癌多学科团队（MDT）讨论建议行放射性粒子植入局部治疗。经医院伦理委员会审核通过（伦理审批号：K-2019015）。

1.2 放射性粒子及植入设备6711-99型，粒子长4.5 mm，直径0.8 mm，活度22.2～29.6 MBq，半衰期59.4 d，粒子植入设备包括18G植入针、1820-C笔试植入器，负压真空垫。

1.3 治疗计划系统近距离治疗计划系统(brachytherapy treatment planning systerm，BTPS)（北京飞天兆业有限公司）。

1.4 3D打印模板材质为somos11122型树脂，整体厚度5 mm，预设针道孔处厚10 mm，应用sla600型3D打印机打印，北京启麟科技有限公司。

1.5 方法

1.5.1 术前计划设计 所有患者术前3 d行螺旋CT扫描定位（荷兰Philips公司，Brilliance Bigbore CT），层厚5 mm。体位仰卧或俯卧位，真空床垫固定，患者体表标记激光线x、y轴，取固定针原点为坐标系零点。CT数据传输至BTPS进行术前计划设计包括：肿瘤靶区GTV和临床区域危及器官勾画。处方剂量设定和粒子活动选择，确定粒子针道、计算粒子数目和模拟粒子空间位置分布，计算靶区剂量。通过优化，使GTV D90剂量达到处方剂量，危及器官位于处方剂量等剂量线1 cm范围之外。

1.5.2 穿刺及植入粒子 模板组在3D打印模板辅助下植入粒子，徒手穿刺组按术前计划在CT引导下徒手穿刺植入粒子。按照病灶部位选择手术体位，将3D打印模板固定于患者治疗区的体表，借助患者外轮廓解剖特征、与体表定位线及摆位激光线准确对位。插入定位针，CT扫描，对比术前计划，校准模板复位位置。通过模板导向孔将插植针经皮穿刺至预定深度，行CT扫描验证插植针位置，必要时进行微调。复扫CT，必要时行术中实时计划优化，最后参考术前计划和／或术中计划，以Mick枪后退式植入粒子。植入后再次CT扫描，观察粒子实际分布情况（是否均匀、有无脱落移位等）。术后CT扫描结果以DICOM格式输出数据。

1.5.3 围手术期治疗 粒子植入术后严格卧床6 h，术中出现气胸者术后2 h复查胸片，常规24 h后均复查胸片检查有无气胸、粒子是否移位，记录穿刺相关急性不良反应。

1.6 统计学处理采用SPSS 22.0软件对剂量学参数行统计学分析。两组的术前、术后D90符合正态分布，用（-x±s）表示，行配对t检验。利用公式ΔD90=D90post－D90pre，计算组内各例D90的差值，因ΔD90不满足正态分布，故行Wilcoxon检验，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况模板组13个病灶及徒手穿刺组26个病灶全部顺利完成粒子植入手术。粒子使用数目为15～73颗，中位数38颗。粒子活度22.2～29.6 MBq，中位数25.9 MBq。术中患者诉穿刺点有轻度疼痛可耐受。所有患者未出现大量咯血、放射性皮肤损伤、粒子游走脱落、空气栓塞等严重并发症。

2.2 模板组和徒手穿刺组靶区剂量学比较模板组13个病灶术前和术后D90分别为（135.37±24.14）Gy和（139.21±26.81）Gy，差异无统计学意义（t=-1.039，P=0.306）；徒手穿刺组26个病灶术前和术后D90分别为（132.37±21.15）Gy和（128.36±32.42）Gy，差异无统计学意义（t=0.890，P=0.424）。

2.3 模板组和徒手穿刺组手术前后ΔD90值比较模板组手术前后ΔD90值为（4.1±2.3）Gy，徒手穿刺组手术前后ΔD90值为（11.3±6.3）Gy，差异有统计学意义（Z=-3.5，P=0.011）。模板组较徒手穿刺组手术前后剂量变化更小，计划执行更准确，波动幅度更小。

3 讨论

放射性粒子的疗效取决于剂量分布，剂量分布决定于粒子的空间分布，而空间分布在很大程度上决定于植入针分布情况[5]。术前治疗计划能够通过预先设计粒子的空间位置满足靶区剂量分布要求。鉴于徒手穿刺植入的异质性，很多情况下粒子植入无法完全实现术前计划，导致剂量分布偏差。如何通过有效手段准确实现术前计划设计，是粒子植入治疗成功的关键。

传统粒子植入多采用徒手穿刺，但徒手穿刺单靠操作者个人经验和图像引导难以实现对插植针的精确控制，术中需多次在CT动态监视下调整进针角度、深度，效率低。3D模板可以提高粒子植入的精准度。霍彬等[9]应用平面模板引导下对肺癌行粒子植入，得出模板引导和经验植入术后质量验证满意率分别为92%和39%(P=0.003)，模板引导植入明显提高术后剂量验证满意率。徐俊马[10]、张颖等[11]报道3D模板技术应用于各种实体肿瘤治疗，通过术后剂量验证表明无论是靶区处方剂量，还是适形指数(conformal index，CI)，靶区外体积指数(external index，EI)等计划参数精度都大大提高。邢超等[12]研究表明，肺部肿瘤共面模板行粒子植入，配合骨钻打孔技术，可以有效避免肋骨阻挡，粒子分布可达术前计划要求。本研究中，模板组的术前术后剂量学参数相近，差异无统计学意义，表明模板辅助下能够更好地完成术前计划，保证剂量分布的可控性，与上述研究一致。徒手穿刺组手术前后D90配对检验差异也无统计学意义，考虑肺部肿瘤粒子植入易受呼吸运动、骨性结构影响，徒手植入进针位置灵活、穿刺方向可随体位调整，依据医师的丰富经验，仍可以满足计划设计剂量参数。但是对两组参数的差值描述可见，徒手穿刺组的标准差明显大于模板组，差值的离散程度更大。进一步分析两组手术前后D90差异有统计学意义，说明模板组较徒手穿刺组术后剂量参数波动小，数据更稳定。高贞等[13]在3D打印模板应用于浅表转移瘤粒子植入治疗的研究中同样发现，模板组较传统组穿刺更精确，且术前术后D90数据更稳定。曹强等[1]报道，在肺癌粒子植入方面，非共面模板引导穿刺较徒手穿刺比较，V100、CI、EI和HI等指标有统计学差异，模板引导组要好于徒手穿刺组。故本研究认为徒手穿刺植入对术者技术及经验要求较高，不同医师之间操作误差较大，可重复性低，不利于粒子植入质量控制，3D模板的使用可降低这类人为偏倚，提高可重复性，有利于该技术的推广和普及。

3D打印模板有诸多优势，但仍有自身不足。手术过程中患者体位的偏移程度，模板复位的准确性，模板进针路径有骨骼阻挡等，都会影响模板引导的精准性，增加扫描次数，延长手术时间，一旦患者出现气胸、出血（咯血），配合程度降低，手术难度随之加大。

综上所述，3D-PT辅助CT引导125I粒子植入治疗，以其剂量学参数的优势，对于肺癌患者有较好的可行性。植入粒子的分布优于徒手穿刺植入，便于临床推广。但因模板制作费用高，3D打印模板辅助粒子植入能否在肺癌治疗长期效益中凸显优势，仍需多中心临床研究。