子宫内膜癌是发生于子宫内膜的上皮性恶性肿瘤，是女性生殖道三大常见恶性肿瘤之一^[1]。单通道施源器的模式是早期子宫内膜癌近距离放射治疗的常规手段^[2-3]。由于传统单通道施源器结构单一，并且与阴道贴合不是紧密，导致后期不良反应比较大，尤其是外照射与近距离放射治疗相结合，患者的放射性直肠炎、膀胱炎的发生率相对较高^[3]。3D打印技术不仅被运用到工程机械专业，在骨科、影像科、泌尿科等临床学科中也逐渐被使用。本研究采用3D打印多孔道个体化模具施源器的模式，为更好地减轻子宫内膜癌近距离后装治疗不良反应提供一种新的优化治疗方案。

回顾性选取2022年9月至2023年1月在宁波大学附属第一医院进行三维近距离治疗早期子宫内膜癌患者21例，共计63份后装治疗计划。入组患者中位年龄46.5(22~67)岁。纳入标准：接受子宫内膜癌手术，病理诊断明确患者；经过MRI或PET-CT检查，所有患者无远处转移；术前评估心肺功能正常，接受近距离放射治疗患者。排除范围：经影像学诊断，患者多发转移；患者不接受近距离治疗；患者有其他心肺功能疾病。本研究已通过宁波大学附属第一医院医学伦理委员会审核(2023研第092RS号)，治疗前患者均签署知情同意书。

患者采取截石位平躺在治疗床，放射治疗医师首先进行妇科检查；然后根据患者情况选取合适的阴道模具，之后再将预先样板模具填塞患者阴道，在CT扫描后传至北京科霖众后装治疗计划系统；由放射治疗医师勾画靶区；物理师通过预先设计通道，然后通过提取软件并3D打印出来，送至消毒备用。

模具制作：3D模具是根据患者CT扫描后物理师首先设计，然后将患者定位影像DICOM数据导入3D-Slicer软件进行图像细节优化、再次分割以及三维模拟重建，经过CAD软件或者Blender软件进行优化调整，最后通过Stratasys Objet J750利用树脂材料打印模具雏形。该3D打印模具采用柱状体结构，初步设计周边紧贴模具壁8针道以及中心1管道，模具末端设计圆饼，方便固定使用。

模拟定位：①患者术前均行阴道冲洗以及灌肠准备后，由主管护师留置导尿。②后装治疗医师为患者消毒后放置3D打印个体化模具施源器，并根据靶区大小和剂量分布情况灵活调整实际针道的数目和位置。③经导尿管注入150 ml 0.9%的氯化钠溶液，送至大孔径CT扫描，扫描范围髂前上棘到坐骨结节下缘，扫描层厚2.5 mm。④扫描后将CT传至北京科霖众后装治疗计划系统，之后把患者运送至后装治疗室等待。

在北京科霖众TPS计划系统完成靶区和危及器官的勾画，器官勾画遵循欧洲放射肿瘤学会近距离放疗学组(GEC-ESTRO)指南^[4]及影像引导后装治疗工作小组推荐，融合磁共振成像(MRI)，逐层勾画膀胱、直肠、小肠以及尿道。靶区包括高危临床靶体积(HR-CTV)定义为阴道上段3 cm处，阴道黏膜下5 mm。

处方剂量700 cGy/次，共计3次，2次/周。计划要求D₉₀≥100%剂量曲线。利用北京科霖众计划系统设置好目标参数，模拟退火的逆向优化算法，采用数据图形结合DVH、靶区以及各个危及器官参数优化。根据具体情况调整权重，减少危及器官受量。最终以医师判断为要求，将最终3D打印个体化模具组治疗计划进行临床中患者的后装治疗。

利用北京科霖众计划系统在已实施的个体化模具组基础上，物理师为每位患者设计虚拟单通道柱状施源器计划，处方剂量700 cGy/次，共计3次，2次/周。计划要求和个体化模具组剂量要求一致，D₉₀≥100%剂量曲线，所有计划均采用三维逆向模拟退火的算法。

靶区覆盖度(D₉₀、D₉₈、D₁₀₀)表示靶区90%、98%、100%体积接受的最低剂量。

靶区高量(V₁₅₀、V₂₀₀)表示临床靶区受量高于150%、200%处方剂量的体积。

靶区均匀指数(homogeneity index, HI)：HI=(V₁₀₀-V₁₅₀)/V₁₀₀×100%^[5]。式中，V₁₀₀和V₁₅₀临床靶区受量高于150%、200%处方剂量的体积；HI值越大，说明靶区内均匀度越高，高剂量处方包绕体积越小。

靶区适形指数(conformity index, CI)：CI=V₁₀₀/V_tot。式中，V₁₀₀为临床靶区受量高于100%处方剂量的体积；V_tot为临床靶区总体积；CI指数越高，说明100%处方剂量包裹临床靶区越多。

超剂量体积指数(over index, OI)：OI=V₂₀₀/V_tot^[5]。式中，V₂₀₀为临床靶区受量高于200%处方剂量的体积；V_tot为临床靶区总体积；OI指数越高，说明临床靶区内高剂量体积越多。

危及器官D_{0.01 cm³}、D_{1 cm³}、D_{2 cm³}以及D_{5 cm³}为0.01、1、2、5 cm³的危及器官所接受的最大剂量。

使用SPSS 23.0软件进行统计学处理。靶区所受剂量D₉₈、D₁₀₀、CI、HI、OI以及危及器官膀胱、直肠、尿道和小肠所受剂量经Shapiro-wilk检验符合正态分布，以x ± s表示，采用配对样本t检验进行组间比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

两组计划都能满足临床需求D₉₀≥100%剂量曲线，并且两组计划靶区在D₉₈、D₁₀₀的处方剂量差异无统计学意义(P>0.05)。单通道线模具组CI、HI明显低于个体化模具组[(94.64±2.66)% vs.(95.35±2.67)%，t=3.21，P=0.004；(28.48±3.84)% vs.(34.21±6.20)%，t=5.99，P < 0.001]。但是由于单通道线模可调节能力有限，临床靶区内高剂量体积多于个体化模具组，导致OI指数偏高，见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 单通道线模组和个体化模具组靶区剂量学比较(x ± s) Table 1 Dosimetric comparison of target area between the single-channel and mold groups (x ± s) 项目 单通道线模组 个体化模具组 t值 P值 D90(cGy) 666.80±49.12 666.80±49.66 0.03 0.989 D98(cGy) 562.45±55.39 569.62±43.09 -1.09 0.286 D100(cGy) 460.89±44.84 462.43±42.57 -0.29 0.775 CI(%) 94.64±2.66 95.35±2.67 -3.21 0.004 HI(%) 28.48±3.84 34.21±6.20 -5.99 < 0.001 OI(%) 33.88±2.61 31.42±3.62 6.25 < 0.001 注：D90、D98、D100分别表示靶区90%、98%和100%体积接受的最低剂量；CI. 适形指数；HI. 均匀度；OI. 超剂量体积指数

表 1 单通道线模组和个体化模具组靶区剂量学比较(x ± s) Table 1 Dosimetric comparison of target area between the single-channel and mold groups (x ± s)

两组计划均采用相同算法以及处方剂量要求。单通道施源器组靶区适形度明显低于3D打印模具，单通道施源器高剂量部分累及直肠，从而导致所受直肠剂量高于3D模具组，模拟情况下单通道施源器组超剂量体积指数高于3D打印模具组，见图 1。

注：绿色为靶区(PTV)；棕色为尿道；蓝色为直肠；红色为剂量曲线 图 1 3D打印个体化模具辅助近距离后装治疗A. 个体化模具组剂量分布; B. 模拟单通道施源器组剂量分布; C. 两组计划DVH剂量图比较 Figure 1 3D printed individual mold-assisted brachytherapy A. Dose distribution in the mold group; B. Dose distribution in the single-channel group; C. DVH showing the comparison of doses between both groups of plans

两组计划相比个体化模具组膀胱、直肠和尿道所受剂量D_{1 cm³}、D_{2 cm³}和D_{5 cm³}明显比单通道组危及器官所受剂量低(t=3.18、3.21、3.77、7.97、8.92、10.92、2.54、3.46、4.28，P < 0.05)；但是个体化模具组和单通道组的尿道D_{0.01 cm³}和小肠所受剂量差异无统计学意义，见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 单通道线模组和个体化模具组危及器官剂量学比较(x ± s) Table 2 Dosimetric comparison of organs at risk between the single-channel and mold groups (x ± s) 参数 单通道线模组 个体化模具组 t值 P值 膀胱(cGy)     D0.01 cm3 695.42±190.61 599.48±100.89 2.82 0.011     D1 cm3 462.83±97.18 425.20±95.30 3.18 0.005     D2 cm3 411.53±92.32 380.99±96.14 3.21 0.004     D5 cm3 334.84±91.51 309.41±95.61 3.77 0.001 直肠(cGy)     D0.01 cm3 681.24±109.47 606.42±82.10 2.62 0.016     D1 cm3 492.59±69.63 413.10±48.67 7.97 < 0.001     D2 cm3 439.94±62.96 368.38±45.37 8.92 < 0.001     D5 cm3 350.01±53.32 291.77±41.85 10.92 < 0.001 尿道(cGy)     D0.01 cm3 661.77±147.82 635.68±123.4 1.76 0.095     D1 cm3 412.75±73.34 388.62±64.91 2.54 0.020     D2 cm3 348.19±66.45 323.79±67.71 3.46 0.003     D5 cm3 233.79±43.96 210.48±47.48 4.28 < 0.001 小肠(cGy)     D0.01 cm3 595.38±93.18 585.14±116.48 0.62 0.545     D1 cm3 399.63±62.43 386.20±56.53 1.17 0.254     D2 cm3 278.20±31.37 267.05±46.20 1.41 0.175     D5 cm3 225.10±41.48 213.05±53.01 1.67 0.111 注：D0.01 cm3、D1 cm3、D2 cm3和D5 cm3分别为单位0.01、1、2和5 cm3所接受到的照射剂量

表 2 单通道线模组和个体化模具组危及器官剂量学比较(x ± s) Table 2 Dosimetric comparison of organs at risk between the single-channel and mold groups (x ± s)

3D打印技术具有精准细化、独特个体化以及远程操作的优点，在临床医疗方面使用越来越广泛，如模拟软骨、血管、心脏瓣膜以及其他器官^[6]。而在后装治疗中，部分子宫颈癌切缘阳性或者宫旁复发患者以及偏中心的子宫颈癌患者，由于位置特殊，常规的施源器并不能很好地将靶区剂量包裹，3D打印技术恰恰能解决这个问题^[7-9]。Qu等^[10]报道了1例复发性偏中心子宫颈癌患者，利用3D打印技术引导下进行组织间插植治疗获得了很好的效果。而针对一些阴道狭窄患者，3D打印技术可以根据患者影像资料，提前进行插植针的方向引导以及固定，打印出患者阴道轮廓，解决患者因阴道狭窄带来伤害。Sethi等^[11]介绍了3例阴道狭窄患者，通过使用3D打印技术模拟阴道尺寸，使得阴道狭窄患者治疗不会受到影响，并且获得了较好的剂量分布。

临床上定义子宫内膜癌近距离治疗是以阴道黏膜下5 mm为靶区，而在后装治疗中常以单通道施源器治疗阴道顶端和全阴道的照射^[12]。大部分子宫内膜癌术后阴道形状相对规范，传统的单通道施源器基本可以满足治疗要求。但是部分子宫内膜癌患者由于手术后阴道形状改变造成形状不规则，常规单通道施源器后装治疗会使靶区剂量分布不均匀，产生超高剂量分布，而高剂量的照射对于直肠、尿道等危及器官的影响不可忽视^[13]。另外，国外学者试图通过改变优化计划算法或改进施源器来增加靶区适形性，但是子宫内膜靶区表面高剂量分布不均匀，同样会导致放射性肠炎和膀胱炎的产生^[14]，而国内学者通过增加3D打印施源器来增加阴道的适形性，但是由于分别植入单通道线模和3D模具不仅对患者有伤害，而且两种模具尺寸不一定一致，造成在子宫内膜和施源器之间产生空腔^[15]。空腔组织会使施源器不能完全的贴合阴道壁，导致剂量分布不均匀。

3D打印个体化模具在子宫内膜癌近距离治疗过程中，CI和HI相比于传统单管治疗靶区优势更明显，因为靶区内剂量本身就是不均匀的，后装计划很少比较均匀性指数，但可以间接衡量在个体化模具表面到阴道黏膜下5 mm范围内靶区高于处方剂量体积。而在危及器官方面，个体化模具组膀胱、直肠和尿道所受剂量D_{1 cm³}、D_{2 cm³}和D_{5 cm³}明显比单通道组危及器官所受剂量低，其主要原因是个体化模具组进行多通道调节，在不损害靶区剂量情况下尽量降低危及器官的剂量，所以CI高于单通道模具。其次，由于危及器官小肠距离阴道比较远，并且在膀胱充盈的前提条件下，小肠所接受的剂量很低，差异没有统计学意义。本研究中并未对患者身体产生伤害，仅利用患者CT图像进行模拟操作，并且所有患者执行计划均有由主管医师执行3D打印个体化模具治疗。

本次研究也有一定不足，样本容量偏少而且普遍性利用率低，原因可能是3D打印模具操作过程较复杂，患者等候时间较长，临床上对大多数患者的应用必要性不高，仅对部分术后阴道形状不规则或者偏中心以及阴道狭窄的患者适用，并且子宫内膜癌患者愿意接受3D打印模具治疗的较少，导致偶发因素比较多，还需今后进一步验证。

综上所述，3D打印个体化模具辅助子宫内膜癌三维近距离放射治疗方式相比单通道模具治疗方法更具有剂量学优势。此外，通道的数目对于计划的剂量分布也有一定的影响，下一步将持续关注3D打印多通道数目对于剂量学的分布差异。

利益冲突  无

作者贡献声明  徐庆涛负责数据整理、论文撰写及统计学分析；娄鹏荣、周建良负责论文修改；王彬冰、任江平负责研究指导