模板固定在3D打印模板引導粒子植入頭頸部轉移癌的重要作用

梁巖松， 王 娟， 張宏濤， 王澤陽， 趙金鑫， 趙 靜， 劉澤洲， 隋愛霞

粒子植入在治療復發及難治性腫瘤方面取得了明顯優勢［1-4］，而劑量精準仍然是影響粒子植入療效的最重要因素。Rembowska等［5］認為植入針空間分布是劑量精準的前提，否則將可能導致靶區局部劑量不足或危及器官劑量過高［6-7］。3D打印技術將三維立體計算機輔助圖形實體化并個體化打印模板［8］，該技術的應用解決了術中植入針及粒子空間分布難題，在保證粒子植入路徑及劑量準確性方面展現出了一定優勢［9］。但在模板引導粒子植入過程中模板復位固定的成功對保證手術質量具有重要意義。本研究回顧性分析本中心完成的15例3D打印模板引導粒子植入治療頭頸部轉移癌手術，總結模板固定技巧，以期更好地指導臨床。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 一般臨床資料 選擇2015年9月至2017年7月接受3D打印模板引導125I粒子植入治療的頭頸部淋巴結轉移癌患者共15例，其中男13例，女2例；中位年齡64歲（33～83歲）；轉移自食管癌6例，口腔頜面部腫瘤5例，肺癌、甲狀腺癌、宮頸鱗癌及原發灶不明各1例；病灶位于舌骨平面以下13例，舌骨平面以上2例。既往曾行外放療12例，平均劑量為63 Gy。詳細臨床資料見表1。患者選擇標準：①均經臨床或病理學證實為實體惡性腫瘤，腫瘤表面無破潰；②所有轉移瘤瘤體短徑≥1 cm；③KPS（Karnofsky performance status）評分≥70；④預期生存期≥3個月；⑤無法行手術治療或患者放棄對病灶行手術切除治療；⑥獲得患者及家屬同意并簽署知情同意書；⑦穿刺部位皮膚無潰瘍、無感染。排除標準：①嚴重器官功能障礙及凝血功能障礙者；②急性感染或慢性感染期患者；③精神異常或有精神病史者；④術者確認不適合粒子治療。給予粒子活度為0.3～0.6 mCi，處方劑量60～110 Gy。

表1 15例頸部淋巴結轉移癌患者一般資料及125I粒子植入情況

1.1.2 主要設備 ①計算機三維系統治療計劃系統（TPS）：Prowess Panther Brachy v5.0 近距離治療（Brachytherapy）計劃系統，美國Prowess有限公司；②17 G植入針、1720-C型和Mick200-TPV Applicator槍等設備為美國 Mick Radio-Nuclear公司提供；③PET-CT：Diseovery-CT750HD型，美國GE公司；④放射性125I粒子：6711-99型，長4.5 mm，直徑0.8 mm，能量27～35 keV，半衰期59.4 d，北京智博醫藥公司；⑤3D打印模板：基板厚度5 mm，穿刺定向孔處高10 mm，材料為somosⅢ22型樹脂，應用sla600型3D打印機打印，北京啟麟科技有限公司；⑥放射性活度計：RM-905a型井型電離室，中國計量科學研究院；⑦負壓真空墊：大小120 cm×80 cm×4 cm，淄博天辰醫療器械廠。

1.2 方法

1.2.1 植入方法

1.2.1.1 術前準備：術前l周用負壓真空墊固定患者體位，借助PET/CT定位激光線于患者體表標記定位線及模板復位參考線并標記腫瘤靶區在體表的大致投影，在復位線X軸方向標記線貼2個間距為3～4 cm標記復位參考點，進行層厚為1～5 mm的強化 CT掃描，將 DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）格式圖像傳輸至TPS完成術前計劃。使GTV（Gross Tumor Volume）90%靶區體積的劑量（D90）盡量達到處方劑量，危及器官（organs at risk，OAR）盡量位于D90等劑量線1 cm范圍外，腫瘤包繞血管情況除外，設計針道應選擇較大靶區層面選擇最安全路徑設置1～3個共面路徑作為定位針針道。滿足處方劑量后提交計劃，輸出CT序列和針道三維空間信息，經TPS對CT、針道坐標及需模板覆蓋區域皮膚輪廓重建，生成、輸出打印文件，并打印3D模板。術前1 d對3D打印模板消毒。應用放射性活度計，抽樣測量10%粒子活度，保證誤差在5%以內，消毒備用。

1.2.1.2 植入粒子：手術時用真空墊將患者體位復位，使之與定位體位保持一致，先根據腫瘤靶區在患者體表的大致范圍及患者體表走行特征行局部皮膚浸潤性麻醉，麻醉時盡量避免改變患者體表特征；借助患者體表標志及定位線安放模板，調整CT定位激光線，使CT激光線、模板復位參考線、患者皮膚定位線三線重合；先插1～3支定位針固定模板，掃描CT確認定位針延長線與術前計劃針道一致后在模板余下針道穿刺，穿刺時關注患者疼痛情況，必要時通過模板導向孔在穿刺方向上再次麻醉，穿刺過程中必要時行CT掃描確定植入針位置使之與術前計劃無誤；最后根據術前計劃植入粒子。1.2.1.3 術后驗證：粒子植入后即刻掃描CT，將DICOM格式圖像傳入TPS，行術后驗證計劃，得出等劑量曲線分布及劑量體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）。詳細信息見表2。

表2 術前術后靶區體積及各劑量學參數比較

1.2.2 觀察指標 ①粒子植入質量評價標準采用英國哥倫比亞癌癥研究中心粒子植入質量評價標準［10-11］，根據術后即刻驗證靶區 D90、100%處方劑量的靶區體積（V100）評價為優、良、中、差4組。優：V100≥90%，125%≥D90≥100%； 良：90%＞V100＞85%，100%＞D90＞90%；中：85%≥V100≥75%；90%≥D90≥80%，或 D90＞125%；差：V100＜75%，D90＜80%；②布針前后模板與患者皮膚貼合程度及術中有無調整模板角度情況；③記錄術中患者生命體征：心率、血壓、呼吸和血氧飽和度；④術后24 h內出血、穿刺部位疼痛、聲音嘶啞、飲水嗆咳、皮膚麻木等并發癥；⑤對比手術前后粒子數，靶區體積及各劑量學參數 D90、V90、V100、V150 差異性。

1.3 統計學方法

應用SPSS21.0統計軟件分析各觀察指標術前術后差異性。手術前后粒子數目、靶區體積及各劑量學參數 D90、V90、V100、V150 應用配對 t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

所有患者術中生命體征平穩，均按術前計劃完成手術，術后質量驗證及質量評估：D90的范圍：80.68%～119.34%，V100的范圍85.2%～95.1%，優：11例（73.3%，V100≥90%，125%≥D90≥100%）；良：3例（20.0%，90%＞V100＞85%，100%＞D90＞90%）；中：1例（6.0%，85%≥V100≥75%；90%≥D90≥80%，或 D90＞125%）；差：0 例（0，V100＜75%，D90＜80%）。布針過程中有1例患者（6號）出現模板與皮膚貼合程度不良，經術中2次調整后達到復位要求，成功完成手術，1例再次穿刺定位針（13號，見圖1）；靶區無移位，肉眼觀察體積無明顯改變；術后第1天換藥后有3例患者紗布見少量出血約1～2 mL，未應用止血劑，余未見其他手術相關并發癥；手術前后粒子數分別為（51.7±15.4）顆、（53.1±16.0）顆（P＝0.167），手術前后靶區體積分別為（58.87±33.59） cm3、（60.98±32.12） cm3（P＝0.073），術前 D90、V90、V100、V150分別為 （8 982.03±2 031.39）cGy、94.66%±1.7%、91.11%±1.56%、61.82%±6.15%， 術后驗證 D90、V90、V100、V150 分別為（8 895.19±1 998.94） cGy、94.43%±2.49%、90.61%±3.14%、60.97%±10.03%。 經 SPSS21.0統計軟件檢驗，各參數間差異無統計學意義（P＞0.05）（詳見表 2、表3）。

圖1 125I粒子植入過程

表3 各參數配對t檢驗結果

3 討論

粒子空間分布及穩定性是保證粒子植入術質量的關鍵［12-13］，3D打印模板應用于臨床使受術者主觀因素影響的粒子植入術基本實現了“同質化”，保證了手術前后計劃各劑量學參數的一致性［14-15］。即便是頭頸部組織器官固定，體表解剖標志尤其是骨性結構明顯，使3D打印模板的應用可能更有優勢，但仍然需要保證術中體位及模板位置與術前一致，才能實現計劃落實、驗證的精準。故模板的“復位”及“固定”是該術式中最為關鍵一步。

患者因素：首先，精神狀態影響，術者操作和言語會使患者心理出現波動進而引起患者生命體征發生變化甚至難以配合手術。本研究所有患者術前均由主管護士進行心理疏導，給予患者止痛、鎮定藥物，術中巡回護士及時觀察患者情緒并給予心理護理，記錄生命體征變化來保證手術順利進行［16］。其次，皮膚影響，本研究序號2患者為83歲老年女性，患者高齡皮下脂肪薄、皮膚松弛、活動性大，增大了模板布針前后的位置變異度，可見皮膚對于模板復位及固定的影響不可忽視，在進行術前準備及術中操作時應將患者皮膚如水腫、皮下脂肪厚度等因素考慮在內，使手術更加精準。最后，患者體表標志，本研究術后質量評價未達“優”者有3例（序號2、6、13）靶區位于舌骨平面以下，提示對于模板固定舌骨平面以上可能較舌骨平面以下更有優勢，與Huang 等［17］研究結果相似。

手術因素：首先，麻醉影響，本研究序號6患者因注射麻醉藥物使患者皮膚與模板不適形，使模板復位受到影響，后經無菌紗布局部加壓按摩后改善并成功完成手術。建議術前定位時在患者體表勾畫靶區投影提示局麻范圍，麻醉時應充分考慮患者體表特征，避免因麻醉使模板與皮膚貼合程度及范圍受到影響。其次，定位針穿刺影響，本研究13號病例首次穿刺模板定位針并未達到術前計劃要求，經二次調整重新布針后順利完成手術，分析原因之一是未先穿刺中心定位針致使模板與靶區位置產生偏差，本研究認為模板的固定應先將中心固定針準確穿刺到位，必要時增加輔助固定針保證模板、皮膚和腫瘤三者相對位置一致，再進行余下布針過程并實時觀察模板與皮膚的貼合情況，需避免因局部布針導致的模板與皮膚出現貼合不良。最后，模板影響，序號13患者模板經再次復位另一原因可能為模板基板面積過小導致復位后模板位置固定困難，雖經再次復位按計劃完成粒子植入但增加了手術時間和CT掃描次數，故足夠的模板基板面積對保證模板穩定性有重要意義，部分手術穿刺時需助手輔助固定模板或微調模板，這也對模板的設計和材料學的改進提出了更高的要求。另外，模板打印完成時間與手術時間間隔過長，模板光敏樹脂固化收縮也可能會對手術造成影響［8］。

3D打印模板引導的粒子植入術治療頭頸部轉移癌手術精準的前提是術中模板準確復位并固定，復位準確性取決于模板與皮膚貼合程度，穩定性取決于貼合范圍。因本研究病例較少且為回顧性研究，下一步需要進一步設計研究相關影響因素，以更好地指導臨床。