3D打印非共面導(dǎo)板復(fù)位對125I粒子植入術(shù)中穿刺準確性的影響

朱柏霖，何玉成，何莊超，陳治名

(郴州市第一人民醫(yī)院放射科，湖南 郴州 423000)

圖1 患者女，45歲，宮頸癌，3D打印非共面導(dǎo)板輔助125I粒子植入 A.CT示術(shù)前計劃進針路徑； B.同層面術(shù)中實際進針及導(dǎo)板復(fù)位情況，白箭示導(dǎo)板與皮膚貼合不佳，黑箭示穿刺針進針點皮膚略凹陷，受進針深度及針斜面影響，針道頭端(白箭頭)出現(xiàn)偏移與鄰近針道頭端內(nèi)聚

作為惡性腫瘤局部治療手段之一，放射性125I粒子植入已廣泛應(yīng)用于治療前列腺癌、胰腺癌、肺癌、轉(zhuǎn)移癌及腦腫瘤[1-3]，具有安全性高、創(chuàng)傷小、療效確切及可重復(fù)操作等優(yōu)點[4-6]。近年來，隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展，個性化3D非共面打印導(dǎo)板應(yīng)用于125I粒子植入術(shù)中，使手術(shù)操作難度降低，穿刺準確率提高[7-8]，但存在導(dǎo)板復(fù)位不精確等問題。本研究探討3D打印非共面導(dǎo)板復(fù)位對125I粒子植入術(shù)中穿刺準確性的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年4月—2019年2月25例于郴州市第一人民醫(yī)院接受3D打印非共面導(dǎo)板引導(dǎo)下125I粒子植入治療的惡性腫瘤患者，男17例，女8例，年齡34～81歲，平均(63.8±1.4)歲；其中肺癌19例、肝癌3例、宮頸癌1例、直腸癌1例、舌癌1例，均經(jīng)病理證實，預(yù)計生存期>6個月；血常規(guī)、凝血功能、肝腎功能、心電圖檢查均符合入組要求，無手術(shù)禁忌證。

1.2 儀器與方法 采用Toshiba Aqilion 16排CT機。采用中南大學E3D建模軟件進行3D建模設(shè)計；3D打印機為鴻泰自動化設(shè)備有限公司產(chǎn)品，型號HT480S；打印材料：光固化樹脂；放射性125I粒子：活度0.6～0.9 mCi；穿刺針：18G PTC針。

1.2.1 術(shù)前定位 依據(jù)病灶部位，囑患者采取相對舒適體位，并以真空負壓墊加以固定。在病灶體表投影區(qū)外圍放置3個10 mm×2.5 mm的圓形塑料標志物。于患者平靜呼吸狀態(tài)下行常規(guī)CT平掃，參數(shù)：管電壓120 kV，管電流150 mAs，掃描視野460 mm、螺距0.688，重建層距、層厚均1 mm，掃描范圍為腫瘤體表投影區(qū)上下5 cm。采用記號筆和龍膽紫，于患者體表及真空墊上標出CT機架內(nèi)矢狀位、冠狀位激光定位線投影及圓形標記物位置。

1.2.2 非共面導(dǎo)板設(shè)計、打印 將DICOM格式的CT資料傳輸至核醫(yī)學科及本院3D打印中心工作站，采用放射治療計劃系統(tǒng)(treatment planning system， TPS)相關(guān)軟件勾畫腫瘤靶區(qū)體積(gross tumor volume， GTV)和鄰近危及器官(organ at risk， OAR)，設(shè)定處方劑量和粒子活度，預(yù)設(shè)穿刺針方向及深度，計算腫瘤靶區(qū)劑量分布；3D打印中心根據(jù)TPS進行建模、導(dǎo)板設(shè)計及打印。

1.2.3 導(dǎo)板復(fù)位及手術(shù) 將負壓真空墊置于CT掃描機床，囑患者采用同前體位，適當加以調(diào)整，使其體表及真空墊激光標記線與CT機架內(nèi)激光線重合。消毒鋪巾并行局部浸潤麻醉后進行導(dǎo)板復(fù)位，使滅菌后的3D打印非共面導(dǎo)板內(nèi)的定位孔與體表圓形標記對合，導(dǎo)板與皮膚緊貼，并以1～2根針校準導(dǎo)板位置；CT掃描確認復(fù)位后，首先選擇3個安全且易固定的進針點進行試穿，穿刺至皮下，穿刺點之間形成三角形以便固定導(dǎo)板；再行CT掃描，將實際進針情況與術(shù)前計劃進行比對，確認無誤后將所有針逐步進至計劃深度，復(fù)查CT確認針尖位置后依據(jù)計劃植入粒子。結(jié)束后復(fù)查CT，觀察粒子植入情況及有無并發(fā)癥，并將術(shù)后圖像傳入TPS行計劃驗證。典型病例手術(shù)操作中導(dǎo)板復(fù)位與穿刺針道情況見圖1、2。

1.3 數(shù)據(jù)采集及分級標準 由2組共4名影像學醫(yī)師(主治醫(yī)師2名、副主任醫(yī)師2名)分別對導(dǎo)板復(fù)位及針道偏移情況進行數(shù)據(jù)采集，測量數(shù)據(jù)存在差異時取平均值。

導(dǎo)板體表偏移值：以導(dǎo)板校準CT圖像為依據(jù)，測量校準進針點與術(shù)前計劃進針點頭腳側(cè)偏移值；導(dǎo)板與皮膚最大間隙值：以導(dǎo)板復(fù)位后CT掃描圖像為依據(jù)，測量皮膚與導(dǎo)板分離間隙最大處的數(shù)值。依據(jù)導(dǎo)板體表偏移值、導(dǎo)板與皮膚最大間隙值，將導(dǎo)板復(fù)位分為A、B、C級組。分級標準：導(dǎo)板體表偏移值、導(dǎo)板與皮膚最大間隙值均≤3 mm列入A級，3 mm<任一項數(shù)值≤6 mm列入B級，任一項數(shù)值>6 mm列入C級。

圖2 患者男，76歲，肺腺癌，3D打印非共面導(dǎo)板輔助125I粒子植入 A.CT示術(shù)前計劃進針路徑； B.同層面術(shù)中實際進針及導(dǎo)板復(fù)位情況，箭示導(dǎo)板與皮膚緊密貼合，實際進針路徑與術(shù)前計劃一致，粒子排布佳

以穿刺針進至計劃深度后CT掃描圖像為依據(jù)，測量實際針道頭端與計劃針道在X軸(左右)及Y軸(頭腳)方向的偏移值。依據(jù)實際針道與術(shù)前計劃針道在X軸(左右)及Y軸(頭腳)方向的偏移值，將針道偏移分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級組。分級標準：參考3D打印模板輔助CT引導(dǎo)放射性125I粒子植入腫瘤專家共識[3]中允許穿刺誤差值對針道偏移情況進行分級，X、Y軸方向偏移值同時≤3 mm列入Ⅰ級，3 mm<任一項數(shù)值≤6 mm列入Ⅱ級，任一項數(shù)值>6 mm列入Ⅲ級。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。采用獨立樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗分析各級導(dǎo)板復(fù)位患者中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級針分布差異，以Spearman秩相關(guān)檢驗分析導(dǎo)板復(fù)位等級與穿刺針等級間的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

對25例患者共穿刺217根針。導(dǎo)板復(fù)位A級14例，其中Ⅰ級針105根、Ⅱ級針12根、Ⅲ級針1根；導(dǎo)板復(fù)位B級11例，其中Ⅰ級針71根、Ⅱ級針21根、Ⅲ級針7根；無導(dǎo)板復(fù)位C級。導(dǎo)板復(fù)位A、B級患者中，Ⅰ級針(Z=—9.072，P<0.001)、Ⅱ級針(Z=—3.024，P=0.002)及Ⅲ級針(Z=—2.646，P=0.008)分布差異均有統(tǒng)計學意義，各級針總體差異亦有統(tǒng)計學意義(Z=—10.848，P<0.001)。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，導(dǎo)板復(fù)位等級與穿刺針等級呈正相關(guān)(rs=0.226，P=0.010)。

3 討論

放射性125I粒子植入是近距離放射治療腫瘤的方法之一，其臨床療效有賴于粒子在腫瘤內(nèi)的放射劑量分布：劑量冷點無法徹底殺滅腫瘤而易復(fù)發(fā)，劑量熱點則易導(dǎo)致并發(fā)癥[9-10]。3D打印非共面導(dǎo)板可有效提高粒子植入穿刺的準確性，對腫瘤劑量分布具有積極作用。研究[11]顯示，導(dǎo)板復(fù)位是實現(xiàn)3D打印模板引導(dǎo)粒子精準植入的重要保證。手術(shù)操作中，影響穿刺準確性的兩個關(guān)鍵步驟分別為導(dǎo)板復(fù)位及穿刺進針。本研究通過收集相應(yīng)臨床數(shù)據(jù)進行分級、分組比對，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)板復(fù)位精度越高，穿刺針準確性越高，二者呈正相關(guān)。

臨床實際操作過程中，受患者體位、呼吸運動、操作手法等因素影響，復(fù)位與穿刺進針仍然存在一定偏差[12]。如何保證導(dǎo)板精準復(fù)位，提高穿刺準確性是臨床研究的重要課題。筆者體會如下：①在導(dǎo)板復(fù)位環(huán)節(jié)，選擇患者體位時應(yīng)兼顧穩(wěn)定性與舒適性，盡量減少體位不適造成的移動，并使用真空墊固定患者，有利于提高導(dǎo)板復(fù)位準確性和穿刺準確性[13]；②進行皮下局部浸潤麻醉時，應(yīng)注意導(dǎo)板與皮膚的加壓貼合，本組4例因局部麻醉造成的皮丘導(dǎo)致導(dǎo)板與皮膚間隙增寬，非共面導(dǎo)板是基于患者體表皮膚的衍生重建，導(dǎo)板貼合度是確保導(dǎo)板復(fù)位精確的重要因素，隆起的皮丘使導(dǎo)板進針平面發(fā)生傾斜，進而使穿刺針道出現(xiàn)偏移，采用靜脈鎮(zhèn)靜及止痛可減少過多局部麻醉藥導(dǎo)致的導(dǎo)板復(fù)位誤差；③穿刺進針手法是保持導(dǎo)板精確復(fù)位的關(guān)鍵因素，常規(guī)使用的八光穿刺針尖端是斜面狀，在穿刺面固定的情況下，受穿過組織阻力影響，針道會向斜面對側(cè)發(fā)生偏移，且隨進針深度增加而偏移更明顯[14]，而針尖偏移越明顯，針尾向反方向移動力越大，進而使導(dǎo)板體表位置出現(xiàn)偏移；使用捻針法，即旋轉(zhuǎn)進針，可有效減少針道偏移造成的導(dǎo)板復(fù)位偏差；④當導(dǎo)板設(shè)計針道與皮膚形成較大進針角度時，應(yīng)避免穿刺針尖斜面向下進針，因為針斜面與皮膚接觸面越大，進針阻力也越大，易出現(xiàn)進針點移位，使導(dǎo)板翹起、偏移；而針尖斜面向上進針可有效降低導(dǎo)板復(fù)位偏差；⑤呼吸運動對導(dǎo)板復(fù)位精確度的影響不可避免，尤其對于雙肺下部及肝臟腫瘤，呼吸運動通常主要影響頭足方向，移動范圍可達5～15 mm[15]；逐步穿刺進針時，需注意穿刺針尾側(cè)隨呼吸擺動使導(dǎo)板偏移，應(yīng)囑患者平穩(wěn)、規(guī)律呼吸，在平穩(wěn)呼吸狀態(tài)下屏氣調(diào)整分步進針時頭腳側(cè)針道，同時注意導(dǎo)板與皮膚的加壓貼合，以提高穿刺準確率。

綜上所述，3D打印非共面導(dǎo)板復(fù)位與125I粒子植入穿刺準確性存在顯著相關(guān)性，保證導(dǎo)板精確復(fù)位有助于提高125I粒子植入的穿刺準確率。但穿刺準確性受多種因素影響，本研究未觀察導(dǎo)板復(fù)位以外的其他因素，且病例數(shù)較少，有待進一步完善。