放射治疗包括外照射和内照射两种。其中内照射又称近距离治疗。近距离治疗(brachytherapy，BT)一词源于希腊文，包括：腔内、管内、组织间、术中和模照射5种模式^[1]。其中，高剂量率后装近距离治疗和低剂量率组织间永久插植治疗应用比较普遍^[2-3]。高剂量率后装近距离治疗主要应用于子宫颈癌、子宫体癌、乳腺癌和前列腺癌^[4-6]，其技术特点是分次进行，设备需要特殊空间，对放射防护的要求高。而组织间插植治疗主要用于头颈部癌、肺癌、胰腺癌、前列腺癌、软组织肿瘤和各种复发转移癌等，一次性完成，防护较简单。

放射性粒子组织间植入治疗(简称粒子植入)已有100多年的历史，其原理是经皮穿刺将放射性核素直接植入到肿瘤体内，对肿瘤细胞进行有效杀伤。1901年居里夫人发现镭后，即在法国巴黎用于前列腺癌治疗，开启了近距离治疗新里程。20世纪80年代，新型放射性核素¹²⁵I和¹⁰³Pd研发成功，计算机治疗计划系统和固定引导系统出现，确保粒子植入治疗前列腺癌可在三维空间上进行，剂量适形度最佳，对直肠、膀胱损伤最小，开启前列腺癌治疗全新治疗新模式^[7]。

放射性粒子植入治疗前列腺癌是通过经直肠超声引导技术来实现的，技术流程包括：经直肠引导获取前列腺靶区扫描图像，将图像传输到计算机治疗计划系统，勾画靶区、危及器官，定义靶区处方剂量，设定尿道、直肠、膀胱剂量限制，之后通过会阴部模板辅助实施粒子精准植入治疗^[7]。技术要点：经直肠超声引导，加上会阴部模板辅助，确保粒子植入是在三维空间进行的，通过术中适时优化，可实现术前计划设计要求。早期前列腺癌粒子植入疗效与手术、外照射一致，已成为早期前列腺癌标准治疗手段之一。

2002年，中国学者在学习借鉴前列腺癌粒子植入治疗基础上，将CT引导技术引入放射性粒子植入治疗领域，陆续开展了头颈部、胸部、腹部、盆腔和脊柱四肢部位肿瘤治疗，取得十分令人鼓舞的成绩，建立起了中国粒子治疗的规范与标准^[8-9]。CT引导技术优势包括：精度高、分辨率高；克服器官内气体影响；增强扫描，实体肿瘤显示更清晰。不足之处：穿刺过多依靠医生个人经验和水平，操作技术不易短时间掌握；肿瘤部位不同和器官运动，导致穿刺时需要多次调整针的位置，增加扫描次数、时间和增加手术并发症风险；穿刺与图像获取不能同时进行，增加接触射线时间；骨等危及器官干扰，无法保证术前计划准确实施。

柴树德教授率先将平面模板技术引入肺癌粒子植入治疗领域，设计出体部固定架、肋骨打孔钻等，并进行了多年的尝试和探索，初步克服了肋骨干扰和器官运动等单纯CT引导的不足^[8]。鉴于当时模板、固定架等材料的欠缺，模板针道框量、固定架稳定性等方面均没有达到整体设计精度要求。

3D打印技是新兴的快速成型技术，是以数字化文件为基础，通过计算机设计，将材料逐层沉积或粘合打印出三维物体的成型技术，3D打印技术已越来越多地应用到医学领域。

2015年北京大学张建国团队利用3D打印技术设计出用于头颈部癌粒子植入治疗的辅助模板，取得了十分理想的肿瘤靶区剂量学分布^[10]。分析原因：头颈部体表解剖结构稳定，模板吻合性好；模板引导穿刺重复性好；1次定位，2次治疗，减少CT扫描次数。但是其研究中缺少剂量学比较的研究，其模板辅助也没有与CT引导配合，模板引导与实际粒子植入时误差多少尚不清楚。而人体胸部、腹部和盆腔器官由于受呼吸运动影响，肿瘤处于不停的运动当中，同时由于人体腹部松软、皮下脂肪厚薄不均，如何将模板技术应用于体部肿瘤粒子植入治疗当中，一直是长期困扰体部肿瘤粒子植入治疗的技术难题。

北京大学第三医院王俊杰利用3年多的时间，积极组织相关科研单位联合公关，利用4D-CT扫描技术、激光定位系统、坐标系理念和固定针技术，将3D打印技术应用于指导体部肿瘤粒子植入治疗，实现术中与术前近距离治疗计划系统高度融合。3D打印模板是指通过影像学数字化信息系统，将患者肿瘤靶区扫描信息传输到计算机治疗计划系统，经过医生和物理师设计，打印出指导粒子植入治疗的模板。3D打印机打印出3D打印模板(3D-printing template, 3D-PT)最后确定为3D打印个体化、坐标系、非共面粒子植入引导模板，简称3D打印非共面模板(3D-printing non-coplanar template, 3D-PNCT)和3D打印共面、坐标系、象限化粒子植入引导模板，简称3D打印共面模板(3D-printing coplanar template, 3D-PCT)^[9]。3D打印模板利用固定针技术，解决了模板与肿瘤靶区位置的关系，利用虚拟针道技术解决了器官运动造成的靶区丢失，结合CT模拟机和激光定位系统，将上述误差大大降低，进而全面提高了粒子植入治疗的精度和效率，操作更简便、更安全，真正实现了肿瘤局部剂量更高、周围组织损伤更小的目的，是粒子植入近距离治疗领域的一场革命。目前通过300多例临床试验，建立了3D-PT引导CT辅助放射性粒子植入治疗技术流程和标准，而且通过严格流程质量控制，实现术前计划设计要求^[11]。

3D-PCT是通过3D打印机打印出的具有坐标系、标示系统和象限分隔的平面模板。在借鉴前列腺模板基础上，将坐标系建立在模板中心位置。坐标系末端设计出标示点，CT扫描时可以清晰显示其x和y轴，便于模板与术前计划系统吻合。模板是通过计算机软件设计，之后通过3D打印机打印出来，针道与针兼容性更好。即不增加针道阻力，也不增加针道框量。与此同时，本团队又设计研发出与模板连接的固定导航系统，将该系统与治疗床连接，确保模板位置精准、稳定。临床应用时通过CT扫描确定肿瘤中心点，之后与模板坐标系中心点吻合，即可实现粒子植入的象限法则，大大提高了插植针精度和速度。3D-PCT引导粒子植入治疗适应证：确保针道平行插植；胸部、腹部、盆腔和脊柱部位肿瘤均可；骨结构干扰时，需要打孔技术协助；象限植入技术大大提高了粒子植入效率和精度。缺点：非共面插植时无法满足；遇到骨干扰时需打孔建立针道，增加创伤；需要固定导航引导系统。

3D-PNCT是通过术前影像学扫描技术获取肿瘤靶区图像，将图像传输到计算机治疗计划系统，设计针道，定义处方剂量，设定危及器官剂量限制，之后通过3D打印机打印出的具有坐标系、个体化、非共面模板，通过模板引导进行粒子植入治疗。3D-PNCT不需要固定导航系统，可以直接与人体贴合，精准实现术前计划设计要求。临床应用时通过CT扫描确定中心点，之后通过激光定位系统与模板中心点吻合，大大简化了准备流程，适应证包括：复杂解剖结构非共面插植；头颈部、腹部、盆腔和脊柱均可；胸部粒子植入时考虑器官运动，设计针道时借助4D-CT扫描技术，增加虚拟针道，弥补实际植入时剂量不足。3D-PNCT基本实现了粒子治疗术前计划设计要求，达到了临床安全、高效、精准的应用目标，精度可以限制在2 mm以下，头颈部、脊柱等可以达到1 mm以下。但是作为一个新技术，仍需要继续完善，不足之处：肥胖患者模板与人体贴合误差较大；打印时间周期较长；价格昂贵。通过3D打印模板技术基本可以实现人体各部位粒子植入治疗需求^[12]。

3D打印模板引导质量如何，这需要通过物理学剂量参数进行评估，评估包括靶区剂量、危及器官剂量和粒子植入质量评估。

1.靶区剂量学评估：包括靶区和危及器官剂量学描述，CTV：90%、100% GTV所接受的处方剂量D₉₀和D₁₀₀和临床要求≥100%处方剂量，GTV接受100%、150%、200%处方剂量的体积百分比V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀，以及GTV最小边缘剂量(mPD)^[13]。

术后剂量验证：粒子植入术后即刻CT扫描，扫描图像上传至近距离治疗计划系统，评估粒子剂量分布，计算肿瘤靶区实际接收照射剂量。评估指标包括：D₉₀、D₁₀₀、V₁₀₀、V₁₅₀和V₂₀₀。V₁₀₀≥95%、V₂₀₀＜50%表示植入质量好^[14]。

2.危及器官剂量评估：粒子植入治疗中，大部分正常组织剂量与不良反应关系尚不明确，无明确剂量限值，需要进一步研究。前列腺癌粒子植入治疗时：尿道剂量为D₃₀、D₁₀、D₅；直肠剂量为D_{2 cm³}、D_{0.1 cm³}。

3.粒子植入治疗质量评估：粒子植入质量评估包括适形指数(CI)、均匀指数(HI)和靶区外体积指数(EI)。

本期专刊主要介绍了3D-PT在各系统的应用和剂量学研究。在头颈部癌、肺癌、胸壁复发和转移癌、子宫颈癌等难治肿瘤中的应用，并通过术前、术后剂量学比对，证明模板辅助技术完全可以实现术前的精准计划，为未来最佳剂量学研究和随机分组研究奠定了坚实的基础，也为进一步普及和推广奠定了技术标准和规范化流程。其中，关于手术联合¹²⁵I粒子治疗下颌下腺癌，取得较好的局部控制率。关于¹²⁵I粒子治疗输尿管癌初步研究，是很好的临床尝试，值得进一步扩大样本和延长随访时间。其中，剂量转化研究是为了粒子如何与外照射比较的亟待解决的临床课题。

放射性粒子植入治疗目前在西方发达国家主要用于前列腺癌治疗，2002年我国学者将其引入CT引导介入治疗领域，大大提高了粒子植入治疗的精度，拓宽了应用范畴。2014年始模板时代进一步将粒子植入治疗精度提高，并且实现了术中适时计划系统优化，使粒子植入治疗成为可计划、可优化和可评估的技术，极大丰富和发展了近距离治疗事业，中国学者功不可没。随着粒子植入治疗标准化流程建立，未来多中心、前瞻、随机研究时代来临，期待更加令人鼓舞的研究结果。