模板引導初學醫師穿刺植入125I粒子用于模擬顱內腫瘤

張宏濤，周秋妹,2，楊華清，楊 鑫，王香玉，隋愛霞，胡效坤，王 娟

(1.河北省人民醫院腫瘤一科，河北 石家莊 050051；2.華北理工大學研究生院，河北 唐山 063210；3.廣元市中心醫院腫瘤二科，四川 廣元 628000；4.河北省人民醫院核醫學科，河北 石家莊 050051；5.青島大學附屬醫院介入醫學中心，山東 青島 266000)

125I粒子植入治療低級別腦膠質細胞瘤療效較佳[1]。相關專家共識[2]推薦將125I粒子用于治療顱內腫瘤，主要包括無法經外科手術切除的腦膠質細胞瘤、復發腦膠質細胞瘤及單發腦轉移瘤。目前多于CT或MRI引導下徒手穿刺植入125I粒子，僅少數采用模板引導。由于顱內穿刺風險較高，植入125I粒子多由高年資醫生進行操作。本研究采用仿真模型，觀察模板引導初學醫師穿刺植入125I模擬顱內腫瘤的價值。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備 18G粒子植入針( Mick Radio-Nuclear)；GE Discovery NM/CT 670 PET/CT儀；Nanon-Ⅰ型一次性導向模板(石家莊納濃商貿)，用于引導外徑21G～10G(0.8～4.0 mm)單針，支持以任意角度進行穿刺；自行研制的模擬頭顱模型，外殼為仿真顱骨形狀，質地與顱骨類似，其內填充密度與腦組織近似的等效材料，內置直徑4 cm橡膠球以模擬腫瘤，其與腦組織等效材料的CT分辨率及硬度均不同(圖1)；Prowess Panther Brachy v5.0近距離治療計劃系統(treatment planning system, TPS，Prowess)；6711-99型放射性碘-125粒子(上海欣科醫藥)，長4.5 mm，直徑0.8 mm，活度2.96×107Bq(0.80 mCi)，能量27～35 keV，半衰期59.4天。

1.2 穿刺醫師 為1名于本院進修3個月、于我科觀摩40臺粒子植入術并于近1個月開始學習穿刺技術的腫瘤內科副主任醫師，熟悉CT引導下穿刺流程及基本技巧并接受1天模板引導穿刺培訓。

1.3 實驗方法 以90°側位將頭顱模型固定于檢查床上進行CT掃描(圖1)，層厚5 mm，管電壓120 kV，管電流130～220 mA，噪聲指數13。將CT圖像傳入TPS，設計穿刺路徑及引導線，使引導線呈扇形分布(圖2)并選取粒子，處方劑量140 Gy；之后在模型表面標記穿刺點。

制定術前計劃，均為共面穿刺，穿刺角度(進針方向與垂直方向的角度)分別為0°、5°、10°、12°、14°、20°、25°、30°、34°、38°及40°，每個角度穿刺5次，穿刺深度7 cm；其中，穿刺角度小于14°的針道均經過模擬腫瘤，≥14°的針道均位于模擬腫瘤以外的模擬腦組織內。

分別于CT引導下進行徒手穿刺及于一次性導向模板引導下進行穿刺(圖3)，并于每次穿刺結束后行CT掃描(圖4)，即刻記錄實際穿刺角度，計算每5次的實際穿刺角度均值，測量針尖向頭側或足側偏移的距離(Dz)。

1.4 穿刺角度誤差 分別計算徒手及模板引導下穿刺角度誤差的平均值：穿刺角度誤差=|實際穿刺角度—計劃穿刺角度|。

1.5 劑量參數 根據公式sin∠A=a/c計算針尖向左或右方向偏移的距離(Dx)，其中，∠A為穿刺角度誤差總平均值的1/2，c為進針深度，a為Dx的1/2；計算針尖實際偏移誤差(Dza)，Dza=Dz-5 mm。分別將所有粒子向左或右移動Dx，再向頭側移動Dza(圖5)，計算D80、D90及D100(80%、90%及100%靶區所接受最小輻照劑量)和V90、V100及V150(90%、100%及150%處方劑量覆蓋的體積占靶區體積的百分比)等參數。

1.6 統計學分析 采用SPSS 25.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，以中位數(上下四分位數)表示不符合者，行Wilcoxon秩和檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

徒手與模板引導下穿刺的Dx分別為7.2及1.6 mm，Dz為10.00(5.00，10.00)及5.00(0，5.00)mm，差異有統計學意義(Z=-7.489，P<0.001)；穿刺角度誤差為(5.89±2.23)°及1.00(1.00，2.00)°，差異有統計學意義(Z=-8.417，P<0.001)；見表1。模板引導與計劃穿刺方案各劑量參數及穿刺差距較小，而徒手穿刺與計劃穿刺方案差距較大；見表2及圖6。

表1 計劃穿刺角度及徒手、模板引導穿刺模擬顱內腫瘤的實際穿刺角度

表2 計劃穿刺、徒手穿刺及模板引導穿刺的劑量參數

3 討論

近年來， CT及超聲等影像學技術的快速發展極大地推動了植入125I粒子治療腫瘤[3-4]。多項研究[5-8]表明，植入125I粒子治療顱內腫瘤療效較佳，且并發癥可控。胡效坤等[9]分析12家醫院對310例顱內腫瘤患者進行的412次125I粒子植入術，發現術后主要并發癥為出血及腦水腫等，總并發癥發生率10.40%，3例于術后7～45天死亡，術后45天總死亡率為0.70%，低于外科手術(4%～8%)但高于其他部位粒子植入術[10]，主要與穿刺風險高及并發癥多樣等有關。目前植入125I粒子的主要途徑包括顱骨打孔、徒手穿刺及扇形布針。LIU等[11]報道，于3D打印模板引導下植入125I粒子治療顱內腫瘤的穿刺準確度高于徒手穿刺，且劑量分布更優；亦有報道[12-13]稱模板引導用于植入粒子治療其他部位腫瘤均可提高穿刺精度、縮短醫師學習時間。

本研究采用單孔扇形布針模式，僅在模擬頭顱模型上打單孔，旨在降低實際操作中的出血風險；但單孔所能容納的針道數有限，故采用0.8 mCi的大活度粒子，以達到處方劑量。本研究結果顯示，徒手與模板引導穿刺的角度誤差分別為(5.89±2.23)°及1.00(1.00，2.00)°，其中徒手穿刺的最大誤差為13°，且針道位于模擬腫瘤外，為操作失誤所致；而模板引導下僅1針穿刺誤差為8°，且針道經過模擬腫瘤邊緣，其余誤差均小于4°，主要為模擬腫瘤對針尖的側向推力所致。穿刺植入125I粒子時，若針道偏移，極易誤傷附近血管而引起相關并發癥。何莊超等[14]以非共面3D 打印模板粒子植入術治療肺癌，針道左右及頭足方向的偏移距離分別為(2.71±1.78)及(2.77±1.93)mm。本研究徒手與模板引導穿刺的Dx分別為7.2及1.6 mm，Dz為10.00(5.00，10.00)及5.00(0，5.00)mm，提示模板引導穿刺可降低針道偏移風險。

此外，針道位置偏移亦可導致不同程度劑量誤差。SU等[15]以粒子植入術治療前列腺癌，發現粒子位置偏差為2 mm時，D90減少低于5%；偏差為5 mm時，V100減少10%；偏差達10 mm時，D90減少33 Gy。有學者[16]報道，粒子輻照劑量可直接影響治療前列腺癌的效果：有效生物劑量大于200 Gy時，患者10年無生化進展生存(biochemical progression-free survival, bPFS)率為92%，有效生物劑量為140～160 Gy時，10年bPFS率為85.50%，有效生物劑量小于100 Gy時，10年bPFS率為46%；且尿道并發癥與粒子輻照劑量直接相關，尿道輻照劑量大于160 Gy時，1～2級尿道并發癥發生率明顯增加。本研究發現，計劃穿刺方案各劑量參數與模板引導穿刺的差距均較小、而與徒手穿刺差距較大；模板引導穿刺D80及D90未見明顯變化而D100下降7%，徒手穿刺D90下降57%，表明模板引導穿刺安全性較高。

綜上所述，模板引導初學醫師穿刺植入125I粒子用于模擬顱內腫瘤效果較好。但體外模型不能完美模擬顱內腫瘤，且未考慮血管等解剖結構的影響，有待進一步完善。