CT引導下3D打印模板與徒手125I粒子植入治療肺癌的劑量學對比研究

劉登堯，李建邦，黃伍奎，王名旭，樊喜文，楊樹法

(新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院介入診療科，烏魯木齊830002)

碘125（125I）放射性粒子植入治療惡性腫瘤，是目前國內(nèi)一項廣泛開展的局部微創(chuàng)治療方式，取得了一定的療效[1-2]。但粒子植入的模式各異，目前尚無統(tǒng)一標準術式。部分學者將3D打印技術應用于頭頸部[3]、縱隔[4]、胸部[5]及婦科腫瘤[6]粒子植入治療中，使植入術前、術后計劃可獲得良好的一致性。但在臨床實踐中應用于肺部腫瘤時，考慮到呼吸運動影響，部分學者認為徒手穿刺進針角度靈活，仍主張徒手穿刺。也有部分學者認為，目前粒子植入依賴術者穿刺經(jīng)驗，術后劑量驗證提示劑量分布不均勻，因此主張模板引導下125I粒子植入的術式。本研究對比3D打印模板引導與徒手125I粒子植入肺部腫瘤劑量學參數(shù)差異，探討該技術的劑量學優(yōu)勢，為臨床推廣提供一定依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性收集2018年10月-2019年5月于新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院行125I粒子植入的原發(fā)性肺癌的患者39例（共39個病灶），男性23例，女性16例，年齡24～87歲，鱗癌21例，腺癌16例，小細胞癌1例，肉瘤樣癌1例。其中3D打印模板輔助粒子植入13例(模板組)，徒手穿刺植入26例(徒手穿刺組)，患者術前均簽署知情同意書，處方劑量150 Gy。適應證參照王俊杰等專家共識[7-8]，并經(jīng)本院肺癌多學科團隊（MDT）討論建議行放射性粒子植入局部治療。經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核通過（倫理審批號：K-2019015）。

1.2 放射性粒子及植入設備6711-99型，粒子長4.5 mm，直徑0.8 mm，活度22.2～29.6 MBq，半衰期59.4 d，粒子植入設備包括18G植入針、1820-C筆試植入器，負壓真空墊。

1.3 治療計劃系統(tǒng)近距離治療計劃系統(tǒng)(brachytherapy treatment planning systerm，BTPS)（北京飛天兆業(yè)有限公司）。

1.4 3D打印模板材質(zhì)為somos11122型樹脂，整體厚度5 mm，預設針道孔處厚10 mm，應用sla600型3D打印機打印，北京啟麟科技有限公司。

1.5 方法

1.5.1 術前計劃設計 所有患者術前3 d行螺旋CT掃描定位（荷蘭Philips公司，Brilliance Bigbore CT），層厚5 mm。體位仰臥或俯臥位，真空床墊固定，患者體表標記激光線x、y軸，取固定針原點為坐標系零點。CT數(shù)據(jù)傳輸至BTPS進行術前計劃設計包括：腫瘤靶區(qū)GTV和臨床區(qū)域危及器官勾畫。處方劑量設定和粒子活動選擇，確定粒子針道、計算粒子數(shù)目和模擬粒子空間位置分布，計算靶區(qū)劑量。通過優(yōu)化，使GTV D90劑量達到處方劑量，危及器官位于處方劑量等劑量線1 cm范圍之外。

1.5.2 穿刺及植入粒子 模板組在3D打印模板輔助下植入粒子，徒手穿刺組按術前計劃在CT引導下徒手穿刺植入粒子。按照病灶部位選擇手術體位，將3D打印模板固定于患者治療區(qū)的體表，借助患者外輪廓解剖特征、與體表定位線及擺位激光線準確對位。插入定位針，CT掃描，對比術前計劃，校準模板復位位置。通過模板導向孔將插植針經(jīng)皮穿刺至預定深度，行CT掃描驗證插植針位置，必要時進行微調(diào)。復掃CT，必要時行術中實時計劃優(yōu)化，最后參考術前計劃和／或術中計劃，以Mick槍后退式植入粒子。植入后再次CT掃描，觀察粒子實際分布情況（是否均勻、有無脫落移位等）。術后CT掃描結果以DICOM格式輸出數(shù)據(jù)。

1.5.3 圍手術期治療 粒子植入術后嚴格臥床6 h，術中出現(xiàn)氣胸者術后2 h復查胸片，常規(guī)24 h后均復查胸片檢查有無氣胸、粒子是否移位，記錄穿刺相關急性不良反應。

1.6 統(tǒng)計學處理采用SPSS 22.0軟件對劑量學參數(shù)行統(tǒng)計學分析。兩組的術前、術后D90符合正態(tài)分布，用（-x±s）表示，行配對t檢驗。利用公式ΔD90=D90post－D90pre，計算組內(nèi)各例D90的差值，因ΔD90不滿足正態(tài)分布，故行Wilcoxon檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般情況模板組13個病灶及徒手穿刺組26個病灶全部順利完成粒子植入手術。粒子使用數(shù)目為15～73顆，中位數(shù)38顆。粒子活度22.2～29.6 MBq，中位數(shù)25.9 MBq。術中患者訴穿刺點有輕度疼痛可耐受。所有患者未出現(xiàn)大量咯血、放射性皮膚損傷、粒子游走脫落、空氣栓塞等嚴重并發(fā)癥。

2.2 模板組和徒手穿刺組靶區(qū)劑量學比較模板組13個病灶術前和術后D90分別為（135.37±24.14）Gy和（139.21±26.81）Gy，差異無統(tǒng)計學意義（t=-1.039，P=0.306）；徒手穿刺組26個病灶術前和術后D90分別為（132.37±21.15）Gy和（128.36±32.42）Gy，差異無統(tǒng)計學意義（t=0.890，P=0.424）。

2.3 模板組和徒手穿刺組手術前后ΔD90值比較模板組手術前后ΔD90值為（4.1±2.3）Gy，徒手穿刺組手術前后ΔD90值為（11.3±6.3）Gy，差異有統(tǒng)計學意義（Z=-3.5，P=0.011）。模板組較徒手穿刺組手術前后劑量變化更小，計劃執(zhí)行更準確，波動幅度更小。

3 討論

放射性粒子的療效取決于劑量分布，劑量分布決定于粒子的空間分布，而空間分布在很大程度上決定于植入針分布情況[5]。術前治療計劃能夠通過預先設計粒子的空間位置滿足靶區(qū)劑量分布要求。鑒于徒手穿刺植入的異質(zhì)性，很多情況下粒子植入無法完全實現(xiàn)術前計劃，導致劑量分布偏差。如何通過有效手段準確實現(xiàn)術前計劃設計，是粒子植入治療成功的關鍵。

傳統(tǒng)粒子植入多采用徒手穿刺，但徒手穿刺單靠操作者個人經(jīng)驗和圖像引導難以實現(xiàn)對插植針的精確控制，術中需多次在CT動態(tài)監(jiān)視下調(diào)整進針角度、深度，效率低。3D模板可以提高粒子植入的精準度?；舯虻萚9]應用平面模板引導下對肺癌行粒子植入，得出模板引導和經(jīng)驗植入術后質(zhì)量驗證滿意率分別為92%和39%(P=0.003)，模板引導植入明顯提高術后劑量驗證滿意率。徐俊馬[10]、張穎等[11]報道3D模板技術應用于各種實體腫瘤治療，通過術后劑量驗證表明無論是靶區(qū)處方劑量，還是適形指數(shù)(conformal index，CI)，靶區(qū)外體積指數(shù)(external index，EI)等計劃參數(shù)精度都大大提高。邢超等[12]研究表明，肺部腫瘤共面模板行粒子植入，配合骨鉆打孔技術，可以有效避免肋骨阻擋，粒子分布可達術前計劃要求。本研究中，模板組的術前術后劑量學參數(shù)相近，差異無統(tǒng)計學意義，表明模板輔助下能夠更好地完成術前計劃，保證劑量分布的可控性，與上述研究一致。徒手穿刺組手術前后D90配對檢驗差異也無統(tǒng)計學意義，考慮肺部腫瘤粒子植入易受呼吸運動、骨性結構影響，徒手植入進針位置靈活、穿刺方向可隨體位調(diào)整，依據(jù)醫(yī)師的豐富經(jīng)驗，仍可以滿足計劃設計劑量參數(shù)。但是對兩組參數(shù)的差值描述可見，徒手穿刺組的標準差明顯大于模板組，差值的離散程度更大。進一步分析兩組手術前后D90差異有統(tǒng)計學意義，說明模板組較徒手穿刺組術后劑量參數(shù)波動小，數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。高貞等[13]在3D打印模板應用于淺表轉(zhuǎn)移瘤粒子植入治療的研究中同樣發(fā)現(xiàn)，模板組較傳統(tǒng)組穿刺更精確，且術前術后D90數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。曹強等[1]報道，在肺癌粒子植入方面，非共面模板引導穿刺較徒手穿刺比較，V100、CI、EI和HI等指標有統(tǒng)計學差異，模板引導組要好于徒手穿刺組。故本研究認為徒手穿刺植入對術者技術及經(jīng)驗要求較高，不同醫(yī)師之間操作誤差較大，可重復性低，不利于粒子植入質(zhì)量控制，3D模板的使用可降低這類人為偏倚，提高可重復性，有利于該技術的推廣和普及。

3D打印模板有諸多優(yōu)勢，但仍有自身不足。手術過程中患者體位的偏移程度，模板復位的準確性，模板進針路徑有骨骼阻擋等，都會影響模板引導的精準性，增加掃描次數(shù)，延長手術時間，一旦患者出現(xiàn)氣胸、出血（咯血），配合程度降低，手術難度隨之加大。

綜上所述，3D-PT輔助CT引導125I粒子植入治療，以其劑量學參數(shù)的優(yōu)勢，對于肺癌患者有較好的可行性。植入粒子的分布優(yōu)于徒手穿刺植入，便于臨床推廣。但因模板制作費用高，3D打印模板輔助粒子植入能否在肺癌治療長期效益中凸顯優(yōu)勢，仍需多中心臨床研究。