放射性粒子组织间近距离治疗肿瘤具有创伤小、定位精确、并发症低等优点，目前临床主要用于治疗前列腺癌、胃肠道肿瘤、头颈部肿瘤等，且疗效显著^[1]。三维(three dimensional, 3D)打印技术又称快速成型技术，是一种根据计算机数据，将金属粉末、光敏树脂等可粘合材料逐层打印，最终叠加为3D实体的技术，3D打印技术具有个性化、精准化、远程化等优点，在医疗领域的应用越来越广泛^[2-5]。3D打印共面模板(3D printing coplanar template，3D-PCT)引导头颈部肿瘤、胸部肿瘤、盆腔肿瘤取得了良好效果^[6-9]，但是鲜有针对操作精度的研究。本研究利用定制模体和猪肝模体两种模体实验验证3D打印共面模板辅CT引导放射性粒子植入精度，为临床提供参考。

1. 软件和设备：应用软件包括放射性粒子组织间近距离治疗计划系统(Brachytherapy Treatment Planning System, BTPS，北京天航科林科技发展有限公司，KL-SIRPS-3D)，无放射性活度的冷源粒子(中国同辐公司)和金标粒子(北京中康联医疗器械开发有限公司)，CT(荷兰Philips公司，Brilliance Bigbore)，3D打印机(上海联泰三维科技有限公司，RS6000)，打印精度0.02~0.1 mm，打印材料为医用光固化树脂IMAGINE8000。定制模体(北京医教科技有限公司)及自制猪的肝脏模体，见图 1。

图 1 植入针插入定制模体(A)和肝脏模体(B) Figure 1 Implant needles inserted into the custom phantom (A) and the liver phantom (B)

2. 获取三维重建数据及计划设计：根据模体表面标记放置模体，行CT扫描，层厚1 mm。将扫描数据以DICOM格式导入BTPS行计划设计，设计插植针道路径(方向、分布、深度)，利用图像融合技术，获得计划针尖在CT上的坐标0(x₀, y₀, z₀)。根据计划系统设计的针道将植入针插入模体。定制模体及肝脏模体实验各3次，每次插入5根植入针，见图 1；再次扫描CT，在CT上获取进针点坐标A(x₁, y₁, z₁)；植入针植入1颗金标粒子，针道后退1 cm，再次植入1颗冷源粒子，随后扫描CT，在CT上将影像放大十倍获取金标粒子中心点坐标B(x₂, y₂, z₂)及冷源粒子坐标C (x₃, y₃, z₃)，见图 2。根据公式$\mid A O \mid=\sqrt{\left(x_1-x_0\right)^2+\left(y_1-y_0\right)^2+\left(z_1-z_0\right)^2} $获取实际针尖和计划针尖的距离，作为植入针精度；根据公式$ \mid B A \mid=\sqrt{\left(x_2-x_1\right)^2+\left(y_2-y_1\right)^2+\left(z_2-z_1\right)^2}$获取金标与进针点的空间距离，作为首颗粒子精度；$|C B|=\sqrt{\left(x_3-x_2\right)^2+\left(y_3-y_2\right)^2+\left(z_3-z_2\right)^2}-10 $获取金标和粒子之间的空间距离, 作为拔针精度。

图 2 CT影像上获取的坐标值  A.针尖; B.金标; C.冷源 Figure 2 Coordinates obtained on CT images  A. Needle tip; B. Gold marker; C. Cold source

3. 统计学处理：采用SPSS 27.0软件处理数据。所有数据符合正态分布，数据采用x±s形式表示，组间比较采用独立样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

所有穿刺均一次完成，穿刺针尖均位于预定位置，并按照计划植入金标和冷源粒子。在定制模体和肝脏模体中，3D打印共面模板辅CT引导放射性粒子植入穿刺针精度，第一颗粒子精度及拔针后粒子精度详见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 定制模体和肝脏模体穿刺精度对比(mm, x±s) Table 1 Comparison of implantation precision between the custom and the liver phantoms(mm, x±s) 组别 插值针数 穿刺精度 首颗粒子精度 拔针精度 定制模体 15 1.89±0.72 2.03±1.14 -1.96±1.29 肝脏模体 15 2.14±0.88 2.42±1.12 -2.82±0.91 t值 -0.87 -0.81 2.09 P值 0.391 0.348 0.046

表 1 定制模体和肝脏模体穿刺精度对比(mm, x±s) Table 1 Comparison of implantation precision between the custom and the liver phantoms(mm, x±s)

3D打印模板辅助技术在头颈、胸部、腹部、盆腔等位置的粒子植入中，精确性良好。3D打印模板辅助技术有利于实现术前计划的设计，达到预计的肿瘤处方剂量和危及器官的剂量限值，有效的保证疗效和控制不良反应，适于在有经验的中心推广^[5-8]。前期有不少针对术前和术后剂量学对比的文章，本文通过定制模体和肝脏模体等离体实验，细致讨论3D打印模板在粒子植入中的精度问题。

3D打印共面模板辅CT引导放射性粒子植入穿刺针在定制模体和肝脏模体中的穿刺精度约2 mm，说明通过精确的定位、复位改技术能很好地实现术前计划设计。金标与针尖在模体中的距离(2.03±1.14) mm，在肝脏中的距离(2.42±1.12) mm，说明插值针到位之后，粒子位置会比针尖的位置往前约2~3 mm，对于插值针前方有对点剂量敏感的组织比如脊髓、肠道、神经等器官，需要提前预留空间，预防正常器官受照射剂量超过限值。拔针10 mm后植入冷源的位置，实际只有7~8 mm，说明在拔针过程中，组织有一定的形变，相关研究表明，相对快速的进针可减轻组织形变，提高穿刺精度^[9]。亦有研究通过在不同组织中改变穿刺力度、穿刺针型号等因素建立理论预测模型^[10]。但是，实际上软组织有着复杂的物理学特性，临床实际应用过程中需要多方面考虑，结合粒子位置会比针尖的位置往前约2~3 mm，可以每10 mm多拔出2~3 mm，或者旋转进针、拔针以减少侧向摩檫力。

3D打印共面模板辅CT引导放射性粒子植入具有结构紧凑、简单实用、精度高、稳定性好的优势，目前在两种模体内的操作精度约为2 mm。该穿刺及粒子植入精度也许可作为术前计划设计的重要参考因素，术中尽可能规避重要组织例如血管、神经、骨骼，减少周围正常器官受照射剂量，降低术后不良反应。其在临床中的应用需要进一步改进，进而提高放射性粒子植入效率，减少反复穿刺的痛苦，提高疗效，减少并发症。

利益冲突  无

作者贡献声明  孙海涛、吉喆、邱斌、姜玉良、范京红负责研究设计、数据统计及论文撰写；王俊杰指导数据分析及修改论文