CT引导3D打印模板辅助125I粒子植入治疗恶性肿瘤的剂量学分析和疗效观察

李洪均，刘 娜，张建萍，沈 慧，陈 兵，于鸿煦，刘雪辉

(天津市第三中心医院核医学科 300170)

125I放射性粒子植入属于近距离放射治疗，具有局部剂量高、作用距离短、对周围正常组织损伤小等特点，目前已广泛用于恶性肿瘤的治疗中，并取得了非常好的临床疗效[1-3]。早期粒子植入操作单纯依靠影像引导，对医生个人临床经验和技术依赖较多，不利于普及和推广，近年来3D打印模板的应用，使粒子植入的剂量控制更为精准[4-6]。本研究观察分析CT引导3D打印模板辅助125I粒子植入治疗恶性肿瘤的剂量学指标差异及近期疗效，为该技术的临床应用提供数据支持。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2019年6月至2021年3月本院恶性肿瘤粒子植入手术患者18例(男15例，女3例)共21个病灶，中位年龄62(47～80)岁，Karnofsky评分(KPS)≥60分，预期生存时间>3个月，处方剂量110～160 Gy，所有患者粒子植入术后观察期内未再进行其他治疗(如放疗、化疗及靶向治疗等)。本研究为回顾性分析，患者或授权家属均签署知情同意书，并经本院伦理委员会批准。患者一般资料见表1。

表1 21个病灶的患者一般资料

1.2 方法

1.2.1仪器与药物

125I粒子活度15.91～29.60 MBq(北京智博高科生物技术有限公司)，半衰期59.4 d，计算机治疗计划系统(TPS)，为Prowess Panther Brachy v4.72(美国Prowess公司)，模板使用3D-打印非共面模板(3D-PNCT，北京启麟科技有限公司)和3D-打印共面模板(3D-PCT，湖南源创医疗器械有限责任公司)，粒子植入专用骨钻及定位支架(湖南源创医疗器械有限责任公司)，单光子发射计算机断层成像(SPECT)/CT(德国SIEMENS公司)。

1.2.2手术流程

患者术前1～4 d行CT扫描，选择合适体位，层厚5 mm，真空垫固定。根据CT扫描结果确定最大中心层面，设计定位针及体表标记线，CT扫描数据传输至TPS，勾画大体肿瘤靶区体积(GTV)和临近危及器官，根据处方剂量及危及器官耐受剂量设计针道、计算粒子数量并模拟粒子空间分布，针道可共面平行分布选用3D-PCT，不能共面平行分布选用3D-PNCT。通过TPS优化，使90%靶体积接受的剂量(D90)达到处方剂量。订购125I粒子及模板。手术时借助真空垫、摆位激光线、患者体表定位线、模板坐标线准确复位患者及3D-PNCT，借助导航支架对位3D-PCT，利用角度仪将模板角度调至与术前计划一致，选择病灶截面相对较大的层面，插入1～2根定位针，行CT扫描，确认模板、定位针与病灶的相对位置准确；若存在误差，可微调模板或穿刺针，验证准确后，将其余穿刺针穿刺至预定深度，有骨组织阻挡处使用粒子植入专用骨钻破骨进针，按术前计划后退式植入粒子。植入完成后再次行CT扫描，对粒子分布不满意处进行补充植入，满意后拔针，手术完成。

1.2.3术后剂量验证

粒子植入术后即刻行CT扫描，图像传输至TPS，行术后剂量学评估，根据剂量-体积直方图得出实际剂量分布。剂量学参数包括D90、100%靶体积接受的剂量(D100)、GTV接受90%处方剂量的体积百分比(V90)、GTV接受100%处方剂量的体积百分比(V100)、GTV接受150%处方剂量的体积百分比(V150)。

1.2.4疗效评价

术后3个月复查CT，观察肿瘤最长径变化，参考实体瘤疗效评价标准RECIST1.1版评价近期疗效。疗效分为完全缓解(complet remission，CR)、部分缓解(partial remission,PR)、病情稳定(stable disease，SD)、病情进展(progressive disease，PD)。计算术后3个月有效率=(CR+PR)/总例数×100%，局部控制率=(CR+PR+SD)/总例数×100%。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 患者治疗基本情况

18例患者21个病灶均顺利完成125I粒子植入治疗。术中均未出现明显出血、气胸、血胸，术后无放射性皮肤损伤、神经损伤、粒子游走及脱落等并发症。21个病灶术前计划粒子数为1 265颗，平均 (60.24±25.98)颗，实际植入粒子数为1 334颗，平均(63.52±27.80)颗，差异有统计学意义(t=-3.835，P=0.001)；活度为15.91～29.6 MBq；1个病灶术后较术前减少4颗，2个病灶术后与术前相同，18个病灶术后较术前增加1～14颗；术前与术后GTV分别为(78.77±60.43)、(82.36±62.50)cm3，差异有统计学意义(t=-4.214，P<0.001)。

2.2 术前与术后剂量学参数比较及疗效评价

21个病灶术前D90、D100、V90、V100、V150均略高于术后，但术前与术后比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。术后3个月复查CT，病灶中CR 5个，PR 12个，SD 4个，有效率为81.0%(17/21)，局部控制率为100.0%(21/21)；术后病灶最长径为(2.92±2.27)cm，小于术前(5.57±2.03)cm，差异有统计学意义(P<0.001)，见表2。

表2 21个肿瘤病灶125I粒子植入术前与术后剂量学参数及疗效比较

3 讨 论

125I放射性粒子植入属于近距离治疗，通过对肿瘤组织长期持续照射来杀灭肿瘤细胞，已成为早期低危前列腺癌的标准治疗方式。国内开展该技术20余年，已被应用于全身各部位恶性肿瘤，并取得了非常好的临床疗效，因其具有局部控制率高、创伤小、并发症少、恢复快等优势，现已逐渐成为肿瘤局部微创治疗的重要方法之一[7]。

早期粒子植入多在影像学引导下徒手穿刺，较依赖术者技术和经验，穿刺针道及粒子分布精准性难以保证，不易重复和推广，且手术耗时较长，CT扫描次数多，调整针道困难，增加辐射风险和种植转移风险，术前治疗计划往往只是作为参考，术后验证很难达到术前计划的剂量要求。为提高穿刺针位置的精确性和剂量学准确性，我国学者将3D打印技术与粒子植入相结合，应用于全身各部位恶性肿瘤，使术后粒子剂量分布与术前计划取得了很好的一致性[8-9]。3D打印模板引导粒子植入，将较充分的时间用在术前准备上，术中利用体表标记、真空垫及CT激光线保证患者体位与术前定位时一致，按计划植入粒子，既减少了CT扫描次数，缩短了手术时间，保证了粒子分布的精准，同时也降低了对术者经验与技术的要求，增加了植入操作的同质性和可重复性。

本研究共21个病灶，根据病灶的位置、形状及与周围组织器官的关系选择使用共面或非共面模板，有文献证实两种模板都可以很好地实现术前计划剂量的要求[10-12]。21个病灶全部顺利完成手术，术后即刻CT扫描进行剂量学验证，术后GTV明显大于术前(P<0.001),考虑是因为组织出血、水肿及靶区勾画误差所致。剂量学参数D90、D100、V90、V100、V150术前术后比较差异均无统计学意义(P>0.05)，考虑是因为通过3D模板的引导,术后粒子分布可以较好地达到术前计划的要求。术后粒子数增加考虑有两方面原因：(1)病灶位置的变化，病灶有骨组织阻挡，破骨进针时可能会引起穿刺针一定的角度偏移，肿瘤内部存在液化坏死等；(2)手术操作人为误差影响粒子分布。这就需要术中做优化补种粒子，使剂量分布达到术前计划的要求。精确计划、精准插植是粒子治疗的关键，3D打印模板具有定位、定向准确的特点。霍彬等[13]应用共面模板引导下对肺癌行粒子植入，得出模板引导和徒手植入术后质量验证满意率分别为92%和39%，模板引导植入明显提高术后剂量验证满意率。另有研究报道，V100>90%是总生存期(OS)的影响因素[14]。本研究21个病灶术后验证实际靶区各项剂量学参数均较好地达到了术前计划要求，术后V100虽略低于术前计划，但仍可达到90%以上。国内外许多学者将粒子植入治疗应用于包括头颈、胸部、腹部及盆腔等处复发转移癌治疗，取得了较好的疗效[15-18]。本组病例，术后3个月总有效率为81.0%，局部控制率为100.0%。

放射性粒子植入治疗的疗效直接取决于剂量分布，3D打印模板辅助125I粒子植入治疗恶性肿瘤具有以下优势：(1)模板的使用可以较好地控制穿刺针的方向，最大限度地减小穿刺误差，保证了粒子的分布，提高了手术安全性；(2)使用模板引导，降低了手术操作难度，定位更精准，术后验证剂量能够较好地达到术前计划要求，有利于粒子植入治疗的标准化和规范化。

综上所述，CT引导3D打印模板辅助125I粒子植入治疗恶性肿瘤剂量精准，有效率高，并发症少，值得积极推广临床应用。由于本研究病例数较少且无对照组，疗效评价仅依据术后3个月CT复查结果，未观察远期疗效，有一定局限性，尚需大样本随机双盲对照试验作进一步研究。