模板固定在3D打印模板引导粒子植入头颈部转移癌的重要作用

梁岩松， 王 娟， 张宏涛， 王泽阳， 赵金鑫， 赵 静， 刘泽洲， 隋爱霞

粒子植入在治疗复发及难治性肿瘤方面取得了明显优势［1-4］，而剂量精准仍然是影响粒子植入疗效的最重要因素。Rembowska等［5］认为植入针空间分布是剂量精准的前提，否则将可能导致靶区局部剂量不足或危及器官剂量过高［6-7］。3D打印技术将三维立体计算机辅助图形实体化并个体化打印模板［8］，该技术的应用解决了术中植入针及粒子空间分布难题，在保证粒子植入路径及剂量准确性方面展现出了一定优势［9］。但在模板引导粒子植入过程中模板复位固定的成功对保证手术质量具有重要意义。本研究回顾性分析本中心完成的15例3D打印模板引导粒子植入治疗头颈部转移癌手术，总结模板固定技巧，以期更好地指导临床。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 一般临床资料 选择2015年9月至2017年7月接受3D打印模板引导125I粒子植入治疗的头颈部淋巴结转移癌患者共15例，其中男13例，女2例；中位年龄64岁（33～83岁）；转移自食管癌6例，口腔颌面部肿瘤5例，肺癌、甲状腺癌、宫颈鳞癌及原发灶不明各1例；病灶位于舌骨平面以下13例，舌骨平面以上2例。既往曾行外放疗12例，平均剂量为63 Gy。详细临床资料见表1。患者选择标准：①均经临床或病理学证实为实体恶性肿瘤，肿瘤表面无破溃；②所有转移瘤瘤体短径≥1 cm；③KPS（Karnofsky performance status）评分≥70；④预期生存期≥3个月；⑤无法行手术治疗或患者放弃对病灶行手术切除治疗；⑥获得患者及家属同意并签署知情同意书；⑦穿刺部位皮肤无溃疡、无感染。排除标准：①严重器官功能障碍及凝血功能障碍者；②急性感染或慢性感染期患者；③精神异常或有精神病史者；④术者确认不适合粒子治疗。给予粒子活度为0.3～0.6 mCi，处方剂量60～110 Gy。

表1 15例颈部淋巴结转移癌患者一般资料及125I粒子植入情况

1.1.2 主要设备 ①计算机三维系统治疗计划系统（TPS）：Prowess Panther Brachy v5.0 近距离治疗（Brachytherapy）计划系统，美国Prowess有限公司；②17 G植入针、1720-C型和Mick200-TPV Applicator枪等设备为美国 Mick Radio-Nuclear公司提供；③PET-CT：Diseovery-CT750HD型，美国GE公司；④放射性125I粒子：6711-99型，长4.5 mm，直径0.8 mm，能量27～35 keV，半衰期59.4 d，北京智博医药公司；⑤3D打印模板：基板厚度5 mm，穿刺定向孔处高10 mm，材料为somosⅢ22型树脂，应用sla600型3D打印机打印，北京启麟科技有限公司；⑥放射性活度计：RM-905a型井型电离室，中国计量科学研究院；⑦负压真空垫：大小120 cm×80 cm×4 cm，淄博天辰医疗器械厂。

1.2 方法

1.2.1 植入方法

1.2.1.1 术前准备：术前l周用负压真空垫固定患者体位，借助PET/CT定位激光线于患者体表标记定位线及模板复位参考线并标记肿瘤靶区在体表的大致投影，在复位线X轴方向标记线贴2个间距为3～4 cm标记复位参考点，进行层厚为1～5 mm的强化 CT扫描，将 DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）格式图像传输至TPS完成术前计划。使GTV（Gross Tumor Volume）90%靶区体积的剂量（D90）尽量达到处方剂量，危及器官（organs at risk，OAR）尽量位于D90等剂量线1 cm范围外，肿瘤包绕血管情况除外，设计针道应选择较大靶区层面选择最安全路径设置1～3个共面路径作为定位针针道。满足处方剂量后提交计划，输出CT序列和针道三维空间信息，经TPS对CT、针道坐标及需模板覆盖区域皮肤轮廓重建，生成、输出打印文件，并打印3D模板。术前1 d对3D打印模板消毒。应用放射性活度计，抽样测量10%粒子活度，保证误差在5%以内，消毒备用。

1.2.1.2 植入粒子：手术时用真空垫将患者体位复位，使之与定位体位保持一致，先根据肿瘤靶区在患者体表的大致范围及患者体表走行特征行局部皮肤浸润性麻醉，麻醉时尽量避免改变患者体表特征；借助患者体表标志及定位线安放模板，调整CT定位激光线，使CT激光线、模板复位参考线、患者皮肤定位线三线重合；先插1～3支定位针固定模板，扫描CT确认定位针延长线与术前计划针道一致后在模板余下针道穿刺，穿刺时关注患者疼痛情况，必要时通过模板导向孔在穿刺方向上再次麻醉，穿刺过程中必要时行CT扫描确定植入针位置使之与术前计划无误；最后根据术前计划植入粒子。1.2.1.3 术后验证：粒子植入后即刻扫描CT，将DICOM格式图像传入TPS，行术后验证计划，得出等剂量曲线分布及剂量体积直方图（dose-volume histogram，DVH）。详细信息见表2。

表2 术前术后靶区体积及各剂量学参数比较

1.2.2 观察指标 ①粒子植入质量评价标准采用英国哥伦比亚癌症研究中心粒子植入质量评价标准［10-11］，根据术后即刻验证靶区 D90、100%处方剂量的靶区体积（V100）评价为优、良、中、差4组。优：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布针前后模板与患者皮肤贴合程度及术中有无调整模板角度情况；③记录术中患者生命体征：心率、血压、呼吸和血氧饱和度；④术后24 h内出血、穿刺部位疼痛、声音嘶哑、饮水呛咳、皮肤麻木等并发症；⑤对比手术前后粒子数，靶区体积及各剂量学参数 D90、V90、V100、V150 差异性。

1.3 统计学方法

应用SPSS21.0统计软件分析各观察指标术前术后差异性。手术前后粒子数目、靶区体积及各剂量学参数 D90、V90、V100、V150 应用配对 t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有患者术中生命体征平稳，均按术前计划完成手术，术后质量验证及质量评估：D90的范围：80.68%～119.34%，V100的范围85.2%～95.1%，优：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%）。布针过程中有1例患者（6号）出现模板与皮肤贴合程度不良，经术中2次调整后达到复位要求，成功完成手术，1例再次穿刺定位针（13号，见图1）；靶区无移位，肉眼观察体积无明显改变；术后第1天换药后有3例患者纱布见少量出血约1～2 mL，未应用止血剂，余未见其他手术相关并发症；手术前后粒子数分别为（51.7±15.4）颗、（53.1±16.0）颗（P＝0.167），手术前后靶区体积分别为（58.87±33.59） cm3、（60.98±32.12） cm3（P＝0.073），术前 D90、V90、V100、V150分别为 （8 982.03±2 031.39）cGy、94.66%±1.7%、91.11%±1.56%、61.82%±6.15%， 术后验证 D90、V90、V100、V150 分别为（8 895.19±1 998.94） cGy、94.43%±2.49%、90.61%±3.14%、60.97%±10.03%。 经 SPSS21.0统计软件检验，各参数间差异无统计学意义（P＞0.05）（详见表 2、表3）。

图1 125I粒子植入过程

表3 各参数配对t检验结果

3 讨论

粒子空间分布及稳定性是保证粒子植入术质量的关键［12-13］，3D打印模板应用于临床使受术者主观因素影响的粒子植入术基本实现了“同质化”，保证了手术前后计划各剂量学参数的一致性［14-15］。即便是头颈部组织器官固定，体表解剖标志尤其是骨性结构明显，使3D打印模板的应用可能更有优势，但仍然需要保证术中体位及模板位置与术前一致，才能实现计划落实、验证的精准。故模板的“复位”及“固定”是该术式中最为关键一步。

患者因素：首先，精神状态影响，术者操作和言语会使患者心理出现波动进而引起患者生命体征发生变化甚至难以配合手术。本研究所有患者术前均由主管护士进行心理疏导，给予患者止痛、镇定药物，术中巡回护士及时观察患者情绪并给予心理护理，记录生命体征变化来保证手术顺利进行［16］。其次，皮肤影响，本研究序号2患者为83岁老年女性，患者高龄皮下脂肪薄、皮肤松弛、活动性大，增大了模板布针前后的位置变异度，可见皮肤对于模板复位及固定的影响不可忽视，在进行术前准备及术中操作时应将患者皮肤如水肿、皮下脂肪厚度等因素考虑在内，使手术更加精准。最后，患者体表标志，本研究术后质量评价未达“优”者有3例（序号2、6、13）靶区位于舌骨平面以下，提示对于模板固定舌骨平面以上可能较舌骨平面以下更有优势，与Huang 等［17］研究结果相似。

手术因素：首先，麻醉影响，本研究序号6患者因注射麻醉药物使患者皮肤与模板不适形，使模板复位受到影响，后经无菌纱布局部加压按摩后改善并成功完成手术。建议术前定位时在患者体表勾画靶区投影提示局麻范围，麻醉时应充分考虑患者体表特征，避免因麻醉使模板与皮肤贴合程度及范围受到影响。其次，定位针穿刺影响，本研究13号病例首次穿刺模板定位针并未达到术前计划要求，经二次调整重新布针后顺利完成手术，分析原因之一是未先穿刺中心定位针致使模板与靶区位置产生偏差，本研究认为模板的固定应先将中心固定针准确穿刺到位，必要时增加辅助固定针保证模板、皮肤和肿瘤三者相对位置一致，再进行余下布针过程并实时观察模板与皮肤的贴合情况，需避免因局部布针导致的模板与皮肤出现贴合不良。最后，模板影响，序号13患者模板经再次复位另一原因可能为模板基板面积过小导致复位后模板位置固定困难，虽经再次复位按计划完成粒子植入但增加了手术时间和CT扫描次数，故足够的模板基板面积对保证模板稳定性有重要意义，部分手术穿刺时需助手辅助固定模板或微调模板，这也对模板的设计和材料学的改进提出了更高的要求。另外，模板打印完成时间与手术时间间隔过长，模板光敏树脂固化收缩也可能会对手术造成影响［8］。

3D打印模板引导的粒子植入术治疗头颈部转移癌手术精准的前提是术中模板准确复位并固定，复位准确性取决于模板与皮肤贴合程度，稳定性取决于贴合范围。因本研究病例较少且为回顾性研究，下一步需要进一步设计研究相关影响因素，以更好地指导临床。