模板引导初学医师穿刺植入125I粒子用于模拟颅内肿瘤

张宏涛，周秋妹,2，杨华清，杨 鑫，王香玉，隋爱霞，胡效坤，王 娟

(1.河北省人民医院肿瘤一科，河北 石家庄 050051；2.华北理工大学研究生院，河北 唐山 063210；3.广元市中心医院肿瘤二科，四川 广元 628000；4.河北省人民医院核医学科，河北 石家庄 050051；5.青岛大学附属医院介入医学中心，山东 青岛 266000)

125I粒子植入治疗低级别脑胶质细胞瘤疗效较佳[1]。相关专家共识[2]推荐将125I粒子用于治疗颅内肿瘤，主要包括无法经外科手术切除的脑胶质细胞瘤、复发脑胶质细胞瘤及单发脑转移瘤。目前多于CT或MRI引导下徒手穿刺植入125I粒子，仅少数采用模板引导。由于颅内穿刺风险较高，植入125I粒子多由高年资医生进行操作。本研究采用仿真模型，观察模板引导初学医师穿刺植入125I模拟颅内肿瘤的价值。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备 18G粒子植入针( Mick Radio-Nuclear)；GE Discovery NM/CT 670 PET/CT仪；Nanon-Ⅰ型一次性导向模板(石家庄纳浓商贸)，用于引导外径21G～10G(0.8～4.0 mm)单针，支持以任意角度进行穿刺；自行研制的模拟头颅模型，外壳为仿真颅骨形状，质地与颅骨类似，其内填充密度与脑组织近似的等效材料，内置直径4 cm橡胶球以模拟肿瘤，其与脑组织等效材料的CT分辨率及硬度均不同(图1)；Prowess Panther Brachy v5.0近距离治疗计划系统(treatment planning system, TPS，Prowess)；6711-99型放射性碘-125粒子(上海欣科医药)，长4.5 mm，直径0.8 mm，活度2.96×107Bq(0.80 mCi)，能量27～35 keV，半衰期59.4天。

1.2 穿刺医师 为1名于本院进修3个月、于我科观摩40台粒子植入术并于近1个月开始学习穿刺技术的肿瘤内科副主任医师，熟悉CT引导下穿刺流程及基本技巧并接受1天模板引导穿刺培训。

1.3 实验方法 以90°侧位将头颅模型固定于检查床上进行CT扫描(图1)，层厚5 mm，管电压120 kV，管电流130～220 mA，噪声指数13。将CT图像传入TPS，设计穿刺路径及引导线，使引导线呈扇形分布(图2)并选取粒子，处方剂量140 Gy；之后在模型表面标记穿刺点。

制定术前计划，均为共面穿刺，穿刺角度(进针方向与垂直方向的角度)分别为0°、5°、10°、12°、14°、20°、25°、30°、34°、38°及40°，每个角度穿刺5次，穿刺深度7 cm；其中，穿刺角度小于14°的针道均经过模拟肿瘤，≥14°的针道均位于模拟肿瘤以外的模拟脑组织内。

分别于CT引导下进行徒手穿刺及于一次性导向模板引导下进行穿刺(图3)，并于每次穿刺结束后行CT扫描(图4)，即刻记录实际穿刺角度，计算每5次的实际穿刺角度均值，测量针尖向头侧或足侧偏移的距离(Dz)。

1.4 穿刺角度误差 分别计算徒手及模板引导下穿刺角度误差的平均值：穿刺角度误差=|实际穿刺角度—计划穿刺角度|。

1.5 剂量参数 根据公式sin∠A=a/c计算针尖向左或右方向偏移的距离(Dx)，其中，∠A为穿刺角度误差总平均值的1/2，c为进针深度，a为Dx的1/2；计算针尖实际偏移误差(Dza)，Dza=Dz-5 mm。分别将所有粒子向左或右移动Dx，再向头侧移动Dza(图5)，计算D80、D90及D100(80%、90%及100%靶区所接受最小辐照剂量)和V90、V100及V150(90%、100%及150%处方剂量覆盖的体积占靶区体积的百分比)等参数。

1.6 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，以中位数(上下四分位数)表示不符合者，行Wilcoxon秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

徒手与模板引导下穿刺的Dx分别为7.2及1.6 mm，Dz为10.00(5.00，10.00)及5.00(0，5.00)mm，差异有统计学意义(Z=-7.489，P<0.001)；穿刺角度误差为(5.89±2.23)°及1.00(1.00，2.00)°，差异有统计学意义(Z=-8.417，P<0.001)；见表1。模板引导与计划穿刺方案各剂量参数及穿刺差距较小，而徒手穿刺与计划穿刺方案差距较大；见表2及图6。

表1 计划穿刺角度及徒手、模板引导穿刺模拟颅内肿瘤的实际穿刺角度

表2 计划穿刺、徒手穿刺及模板引导穿刺的剂量参数

3 讨论

近年来， CT及超声等影像学技术的快速发展极大地推动了植入125I粒子治疗肿瘤[3-4]。多项研究[5-8]表明，植入125I粒子治疗颅内肿瘤疗效较佳，且并发症可控。胡效坤等[9]分析12家医院对310例颅内肿瘤患者进行的412次125I粒子植入术，发现术后主要并发症为出血及脑水肿等，总并发症发生率10.40%，3例于术后7～45天死亡，术后45天总死亡率为0.70%，低于外科手术(4%～8%)但高于其他部位粒子植入术[10]，主要与穿刺风险高及并发症多样等有关。目前植入125I粒子的主要途径包括颅骨打孔、徒手穿刺及扇形布针。LIU等[11]报道，于3D打印模板引导下植入125I粒子治疗颅内肿瘤的穿刺准确度高于徒手穿刺，且剂量分布更优；亦有报道[12-13]称模板引导用于植入粒子治疗其他部位肿瘤均可提高穿刺精度、缩短医师学习时间。

本研究采用单孔扇形布针模式，仅在模拟头颅模型上打单孔，旨在降低实际操作中的出血风险；但单孔所能容纳的针道数有限，故采用0.8 mCi的大活度粒子，以达到处方剂量。本研究结果显示，徒手与模板引导穿刺的角度误差分别为(5.89±2.23)°及1.00(1.00，2.00)°，其中徒手穿刺的最大误差为13°，且针道位于模拟肿瘤外，为操作失误所致；而模板引导下仅1针穿刺误差为8°，且针道经过模拟肿瘤边缘，其余误差均小于4°，主要为模拟肿瘤对针尖的侧向推力所致。穿刺植入125I粒子时，若针道偏移，极易误伤附近血管而引起相关并发症。何庄超等[14]以非共面3D 打印模板粒子植入术治疗肺癌，针道左右及头足方向的偏移距离分别为(2.71±1.78)及(2.77±1.93)mm。本研究徒手与模板引导穿刺的Dx分别为7.2及1.6 mm，Dz为10.00(5.00，10.00)及5.00(0，5.00)mm，提示模板引导穿刺可降低针道偏移风险。

此外，针道位置偏移亦可导致不同程度剂量误差。SU等[15]以粒子植入术治疗前列腺癌，发现粒子位置偏差为2 mm时，D90减少低于5%；偏差为5 mm时，V100减少10%；偏差达10 mm时，D90减少33 Gy。有学者[16]报道，粒子辐照剂量可直接影响治疗前列腺癌的效果：有效生物剂量大于200 Gy时，患者10年无生化进展生存(biochemical progression-free survival, bPFS)率为92%，有效生物剂量为140～160 Gy时，10年bPFS率为85.50%，有效生物剂量小于100 Gy时，10年bPFS率为46%；且尿道并发症与粒子辐照剂量直接相关，尿道辐照剂量大于160 Gy时，1～2级尿道并发症发生率明显增加。本研究发现，计划穿刺方案各剂量参数与模板引导穿刺的差距均较小、而与徒手穿刺差距较大；模板引导穿刺D80及D90未见明显变化而D100下降7%，徒手穿刺D90下降57%，表明模板引导穿刺安全性较高。

综上所述，模板引导初学医师穿刺植入125I粒子用于模拟颅内肿瘤效果较好。但体外模型不能完美模拟颅内肿瘤，且未考虑血管等解剖结构的影响，有待进一步完善。