3D打印导板在头颈晚期恶性肿瘤125I粒子植入术中的应用

3D打印导板在头颈晚期恶性肿瘤125I粒子植入术中的应

用

吴 坡，羊书勇，鄢兰元，蒋 佶，李 焰，李 浩，郑维银

【摘 要】[摘要 ] 目的 探讨头颈晚期恶性肿瘤125I粒子植入术中3D打印定位导板的设计、制作要点及其具体病例中的应用。方法 通过我科的21例临床病例，介绍3D打印定位导板的设计与制作步骤，统计所有病例数据资料并分析。结果 3D打印完成患者的个性化125I粒子植入定位导板，手术操作简便，定位准确，术后复查CT显示粒子植入分布均匀，与术前目标一致，未发生重大植入偏差；18例复诊患者中，16例肿瘤明显缩小，仅有2例出现局部黏膜破溃。结论 3D打印定位导板可有效替代CT引导下125I粒子植入手术，减轻了医患射线暴露风险，简化了手术操作，该技术值得推广。 【期刊名称】口腔医学 【年(卷),期】2018(038)008 【总页数】5

【关键词】[关键词] 头颈肿瘤；3D打印；计算机辅助设计；125I粒子 Stomatology,2018,38(8):708-712

125I粒子是一种人工合成同位素，物理半衰期为59.6 d，持续照射周期约为280 d，其发散出27.4～31.5 keV的X射线和γ射线，半价层为0.025 cm的铅[1]，因此，125I粒子属于低能量的放射性核素。因125I粒子具有放射周期长，防护方便，植入操作相对简单等优点被大量应用于全身各部位恶性肿瘤的治疗当中[2]。因头颈部解剖复杂，分布大量重要血管及中枢神经，125I粒子在头颈部的应用目前相对偏少[2-5]，且目前该应用主要在CT引导下，经皮穿刺

植入。我科结合3D打印技术，在术前利用患者CT扫描数据，通过计算机辅助设计软件，制作个性化定位导板进行粒子植入手术，现将该方法报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2015年1月—2017年1月我科收治的21例利用3D打印导板实施125I粒子植入手术的头颈晚期恶性肿瘤患者临床资料并进行回顾分析，其中男18例，女3例；年龄50岁以下1例，50～60岁6例，60岁以上15例；口底鳞状细胞癌9例，舌鳞状细胞癌3例，颈部转移性鳞状细胞癌4例，口咽部鳞状细胞癌5例，所有患者均有明确病理诊断。 1.2 方法

将21名患者头颈部CT扫描的DICOM(digital imaging and communications in medicine)数据，在医学图象处理软件Mimics 15.0中设计粒子植入导板，3D打印快速成型，术中按照导板的预定设计完成手术，术后第2天及术后1个月分别复查头颈部CT，分析粒子植入的分布状况及术后1个月肿瘤的大小变化。具体操作步骤以1例颈部转移性鳞状细胞癌患者进行具体说明。

1.2.1 三维重建 螺旋CT扫描患者头颈部，设置扫描参数如下：电压120 kV, 电流300 mA,扫描层厚为0.625 mm，床进速度1 mm/s。扫描完成后，将扫描数据以DICOM 3.0格式存储刻盘导出。将获取的DICOM数据导入Mimics 15.0对患者头颈部肿瘤及其邻近组织进行分割并三维重建，分别获得患者皮肤、颈椎、颈部气道、下颌骨等解剖结构的三维模型(图1)。 ①CT显示肿瘤范围；②三维重建显示肿瘤位置

①CT showed tumor range；②three-dimensional reconstruction showed tumor range 图1 肿瘤位置

Fig.1 Tumor location

1.2.2 粒子植入导板设计 设置钉道，依据钉道外径、壁厚、穿刺针的直径和预留公差，设计穿刺针及钉道大小(图2)，根据肿瘤位置不同，钉道深浅不一，但所有钉道长度设定相同，即术中穿刺针进针深度固定，每个针道设计编号及其在肿瘤内的长度，针道之间间距0.5～1.0 cm。

①钉道设置冠状位图示；②钉道设置矢状位图示；③含下颌骨的钉道设置三维前视图；④无下颌骨的钉道设置三维前视图

①The nail path design in coronal position；②The nail path design in sagittal position；③The nail path in a three-dimensional front view, including the mandible；④The nail path in a three-dimensional front view,without the mandible 图2 钉道设置

Fig.2 The nail path design

1.2.3 3D打印制作导板 将设定好的钉道、穿刺针与颈部皮肤进行布尔运算，生成穿刺定位导板(图3)，通过切割功能修正导板边缘外形，尽可能保留典型解剖标志点，充分考虑固位准确性，生成导板的三维模型，并以STL格式导出。 将生成的导板STL格式文件导入3D打印机切片软件，调整打印方向角度等，设定支架，最终完成导板制作(图3)，等离子消毒后备用。

1.2.4 粒子植入手术实施 术中按照钉道深度进针，植入1颗粒子后，穿刺针后