Hebei Medical University授予单位代码学号或申请号中国图书分类号1008920140017R817.8博士学位论文 专
业学位3D 打印模板引导碘-125 粒子植入剂量准确性研究及SPECT/CT 剂量验证初探Dosimetry study of 3
D printed template guidediodine-125 seeds implantation and SPECT/
CT based doseverification研 究 生： 张宏涛导 师： 时高峰 教 授专 业： 影像医学与核医学二级学院：
河北医科大学第四医院2019 年 4 月目 录中文摘要 1英文摘要 3英文缩写 6研究论文 3D 打印模板引导碘-125 粒
子植入剂量准确性研究及SPECT/CT 剂量验证初探第一部分 3D 打印模板引导粒子植入治疗肿瘤剂量准确性研究前言 7材料与方法
9结果 32讨论 34小结 37参考文献 38第二部分 SPECT/CT 探测为基础的粒子植入剂量验证基础研究前言 44材料与
方法 46结果 53讨论 60小结 63参考文献 63第三部分 SPECT/CT 评价前列腺癌碘-125 粒子植入后剂量分布与
疗效初探前言 67材料与方法 67结果 79讨论 82小结 84参考文献 84结论 87综述 碘-125 放射性粒子植入方法演
变过程与研究进展 88致谢 98个人简历 993D 打印模板引导碘-125 粒子植入剂量准确性研究及 SPECT/CT 剂量验证初
探摘 要目的：前列腺癌粒子植入因直肠超声联合模板引导植入的标准术式而 广泛开展， 术前术中计划的应用可使前列腺剂量达到预期标准，
在美国已 经广泛应用[1-4] 。我国粒子植入广泛应用于头颈部、胸部、腹部、盆腔、 脊柱等部位肿瘤[5-10] ，取得了较好的疗效
，但无标准术式， 术前术后剂量 不统一，难以重复和推广。作为剂量控制金标准的治疗计划系统（TPS） 计算剂量仍存在诸多问题，如粒子
识别困难、 植入的粒子数目必须预知、 粒子游走至其他部位影响剂量计算、仅为计算结果并非实际剂量分布、人 为计算误差等。本研究旨在从
植入方法和术后剂量验证两方面提出一种新 的可行性方案。从粒子植入技术层面， 应用 3D 打印模板的引导可以任意 角度进针， 有效避
开血管、骨骼等准确的穿刺至术前计划的位置， 误差小， 剂量分布更适形， 可以很好的满足剂量学要求。从剂量验证层面讲， 目前 TPS
的弊端很难再通过改善原有技术解决。 一种基于单光子发射计算机断 层成像术/计算机断层扫描（SPECT/CT）探测射线浓度并成像的
方法可能 从根本上解决剂量验证的现有问题。方法： 基于以上背景， 本文研究了 3D 打印模板引导粒子植入技术及 以 SPECT/C
T 探测射线为基础的剂量验证的可行性及准确性。第一部分通 过对 64 例粒子植入患者的回顾性研究证明 3D 打印模板引导粒子植入的
优势。第二部分通过对 70 颗不同活度的碘-125 粒子的 SPECT/CT 扫描研 究探测到的射线浓度与剂量的相关性。第三部分
通过对 2 例前列腺癌粒子 植入术后患者的 SPECT/CT 扫描及临床疗效观察初步探讨射线探测为基础的剂量验证的可行性。结果：1
. 3D 打印模板组 36 例粒子植入患者中 35 例手术成功， 1 例转为徒 手植入。 28 例徒手植入患者手术全部顺利完成。模
板组手术前后 90%靶 体积接受的最小剂量（D90）均数分别为(90.32 ± 25) Gy 、 (89±24.83) Gy， 差
异无统计学意义。传统组手术前后 D90 均数分别为(85.66±30.42) Gy、1(73.28±41.61) Gy，差异有
统计学意义。术后模板组和传统组 90%处方剂 量覆盖的体积占靶体积百分比（V90）分别为(92.38% ± 4.64%) 、 (
83.5% ± 12.62%)，差异有统计学意义。模板组和传统组术后 4 月肿瘤局部控制 率分别为 82.86%和 60.71%
，差异有统计学意义。模板组和传统组术后 4月有效率分别为 51.43%和 32.14%，差异无(有)统计学意义。2. 70 颗碘-
125 粒子周围放射线浓聚程度计数值与剂量呈指数关系， 1.48×107、1.85×107、2.22×107、2.59×107、2
.96×107 及 3.33×107、3.7×107Bq 碘 -125 粒子关系公式分别为： Y=2.442×1.006x 、 Y
=2.460×1.006x 、Y=2.361×1.006x 、Y=1.586×1.006x 、Y=2.657×1.006x 、Y=
3.929×1.006x 、Y=1.817×1.006x 。 所 有 活 度 粒 子 计 数 值 与 剂 量 的 关 系 公 式
为 ：Y=2.489×1.006x。3. 第一例患者 SPECT/CT 融合图像中与 145Gy（处方剂量） 等剂量曲 线一致的
计数值约为 200，相当于 217.5Gy（150%处方剂量） 等剂量线的 计数值为 300。第二例患者 200 等计数值曲线完全
包绕靶区， 累及部分直 肠前壁， 300 等计数值曲线范围累及部分尿道。患者术后 3 月， 前列腺特 异抗原（PSA）降至 0.0
03μg/L。无排尿相关症状。结论：3D 打印模板引导粒子植入术后各剂量指标与术前比较无差别， 其术前术后剂量一致性及局部控制率明
显高于徒手植入，对于固定的肿 瘤， 可能成为重复性好的标准术式。SPECT/CT 可准确探测碘-125 粒子周 围放射性浓聚并量化
， 将放射性计数值与剂量关联可能成为粒子植入术后剂量验证的新方法。关键词：碘-125 粒子， 3D 打印模板，剂量， SPE
CT/CT，放射性浓 度计数值2Dosimetry study of 3D printed template guided iod
ine-125 seedsimplantation and SPECT/CT based dose verificationABS
TRACTObjective：Because of the transrectal ultrasound and template
guidance， prostate cancer iodine-125 seeds implantation has be
en used as a standard first-line treatment for many years.
The introducing of pre-operation and intra-operation plan can m
ake the dose parameters of post-plan match that in pre-plan[1-4]
. Iodine-125 radioactive seed implantation has been used widely i
n head and neck tumor, lung cancer, digestive tract tumor, pelvi
c tumor and bone sarcoma in China[5-10] . Although we got very go
od results in some kind of tumors, because of lacking standard im
plant procedure, it is difficult to make the dose parameters in p
ost-plan the same compared to pre-plan. The good results of iodin
e-125 seeds implantation are difficult to repeat and the treatmen
t method cannot be generalized. Treatment planning system (TPS)b
ased dose calculation is the standard dose verification method ti
ll now. Butdisadvantages do exist. Only by knowing the seed numbe
r and activity can the dose be calculated in an image-based post-
operative plan. At the same time, there are some other drawbacks
such as difficulty in identifying seeds in TPS, errors in the see
d number, activity inaccuracy, seed location identification imp
recision, and artificial errors. This study aimed to do some res
earch to provide some new methods to implant the seed and verify
the dose after the implantation. For seeds implantation, 3D print
ed template guidance can insert the needles accurately to the tar
get with arbitrary angle and at the same time avoiding blood vess
els, bones, and other organs at risks. The error of the seeds’
location is smaller, the dose distribution is more conformal and
the dose consistency between pre- and post-plan is better comp
ared to traditional implant method. For dose verification, the di
sadvantages of the TPS are very difficult to improve by the techn
ique used now. SPECT/CT based radiationdetection and imaging meth
od may resolve the problems completely.3Methods：Based on the back
ground above, this study focused on 3D printed template guided io
dine-125 seed implantation and the feasibility and accuracy of SP
ECT/CT based iodine-125 seed dose verification. In the first part
, we analyzed 64patients who underwent 3D printed template guided
iodine-125 seed implantation retrospectively. The result showed
that this new implant method has many advantages compared to trad
itional implant method. In the second part, 70 seeds with diffe
rent activity were scanned and the relationship between radioacti
ve count values around the seeds and the dose were revealed. In
part three, two patients with prostate cancer underwent iodine-1
25 seed implantation was scanned by SPECT/CT. The patients were f
ollowed up to observe the feasibility of SPECT/CT based dose veri
ficationfor clinical use.Results：1. In the 3D template group, 35
patients underwent 3D printed template– guided seed implantation
successfully. One patient underwent CT-guided brachytherapy becau
se of the shifting of mediastinum caused by pneumothorax. In the
traditional group, all 28 patients underwent CT-guided brachythe
rapy successfully. The mean D90 values pre- and post-operation in
the template group were (90.32 ± 25) Gy and (89 ± 24.83) Gy, res
pectively, with no statistically significant difference. The mea
n D90 values pre- and post-operation in the traditional group w
ere (85.66 ± 30.42) Gy and (73.28 ± 41.61) Gy, respectively, with
a statistically significant difference. The mean V90 values post
-operation in the template and traditional groups were (92.38% ±
4.64%) and (83.5% ± 12.62%), respectively, with a statistically
significant difference. The local control rate of the template a
nd traditional groups at 4 months were 82.86% and 60.71%, with a
statistically significant difference. The response rate of the t
emplate and traditional groups at 4months were 51.43% and 32.14%,
with no statistically significant difference.2. There was an exp
onential relationship between the dose aroundiodine-125 seed and
the radioactive count value detected by SPECT/CT. The4formula of
1.48×107Bq, 1.85×107Bq, 2.22×107Bq, 2.59×107Bq, 2.96×107Bq, 3.33
×107Bq and 3.7×107Bq seeds were Y=2.442×1.006x, Y=2.460×1.006x, Y
=2.361×1.006x, Y=1.586×1.006x, Y=2.657×1.006x, Y=3.92
9×1.006x, Y=1.817×1.006x respectively. The formula of seeds with
all activity wasY=2.489× 1.006x .3. The count value matched 145G
y isodose line in the first patient was 200. The count value matc
hed 217.5Gy isodose line in the first patient was 300. The 200-c
ount value line in the second patient covered the target complete
ly and part of the anterior wall of the rectum was involved. T
he 300-count value line in the second patient covered part of the
urethra. The second patient was followed up for three months. PS
A declined to 0.003μg/Land no complications of rectum and urethra
were observed.Conclusion：For immobilized malignant tumors, 3D-pr
inted template can be used reproducibly. The dose parameters in p
re-plan can be achieved easily and satisfactorily by 3D-printed t
emplate guided brachytherapy. The local control rate in template
group is higher than traditional group. 3D-printed template gui
ded seed implantation may become an easily reproducible standardi
zed procedure in the future. The count value around the iodine-12
5 seed can be detected accurately by SPECT/CT, and then can be qu
antified. This study provided useful experiment data for the prec
ision measurement of iodine-125 seed implantation. Radiation de
tection-based dose measurement may become a new noninvasive techn
ology for the dosimetry verificationmethod after brachytherapy.Ke
ywords：Iodine-125 radioactive seed, 3D printed template, Dose,S
PECT/CT, Radioactive count value5英文缩写英文缩写英文全称中文全称TPSTreatment pla
nning system治疗计划系统SPECTSingle-Photon Emission ComputedTomography单
光子发射计算机断层成像术D90The minimum dose received by90% target volume90% 靶
体积接受的最小剂量V90The ratio between the volume covered by 90% prescribe
d doseand the target volume90% 处方剂量覆盖的体 积占靶体积百分比PSAProstate-Speci
fic Antigen前列腺特异抗原PET-CTpositron emission tomography -Computed
Tomography正电子发射计算机断层显像DICOMDigital Imaging and Communicat-ions i
n Medicine医学数字成像和通信ICRUThe International Commission onRadiation
Units and Measurement国际放射单位和测量委员会GTVGross tumor volume肿瘤靶区CTVClin
ical target volume临床靶区DVHDose-volume histogram剂量体积直方图V100The rati
o between the volume covered by 100% prescribed doseand the targ
et volume100%处方剂量覆盖的体积占靶体积百分比6第一部分3D 打印模板引导粒子植入治疗肿瘤剂量准确性研究前 言碘-12
5 放射性粒子植入为永久性近距离治疗的一种，属于放疗范畴。 近年来广泛应用于各部位、各种病理类型的肿瘤，如恶性脑胶质细胞瘤、 头颈
部肿瘤、肉瘤、肺癌、淋巴结转移癌、消化系统肿瘤、妇科肿瘤和前 列腺癌[11-18]。在以上诸多部位肿瘤的治疗中， 碘-125 放射
性粒子植入大多 情况下为辅助治疗或挽救性治疗。在美国放射性粒子植入仅仅作为早期前 列腺癌的首选根治性治疗手段写入指南[19] 。碘
-125 放射性粒子植入技术 为肿瘤的微创治疗技术， 通过直径 1.2mm 的植入针在超声、 CT 、MRI 等 影像学手段的引
导下精准经皮穿刺肿瘤， 通过针道永久性的将微型放射源 植入到肿瘤内部。放射性粒子在患者体内持续释放 γ 射线杀伤肿瘤。此技 术的优
点为疗效好， 并发症小， 不开刀， 微创治疗， 组织损伤小， 患者恢 复快， 住院时间短。手术中的难点为按照术前计划将放射性粒子准
的植入 到肿瘤内预计的位置从而使术后剂量学参数与术前计划剂量参数一致。因 此，临床上急需能将放射性粒子按照术前计划准确植入到肿瘤内
部的简便易行的方法。超声、 CT 、MRI 等影像学手段的引导可大大提高经皮穿刺肿瘤并植 入粒子的准确性， 但是要想把所有植入针都
完全按照术前计划穿刺到肿瘤 内部单纯应用影像引导很难做到， 特别是颈部、腹膜后等解剖结构复杂的 位置。穿刺过程中往往会有针道与术前
计划明显不一致， 有时虽然穿刺时 方向与术前计划一致， 但是松手后因重力、组织的张力等导致针道方向改 变， 这些问题在粒子植入早期
很难解决。 当多针穿刺时， 要保证所有针道平行几乎不可能。丹麦的泌尿外科医生 Holm 教授在 35 年前第一次将模板的概念引入
前列腺癌粒子植入手术[20] 。模板厚度约 2cm，边长 10cm，垂直于模板平 面上纵横每隔 0.5cm 打孔，孔的直径与植入针
外径一致。患者取截石位， 将模板固定在患者的会阴部， 同时应用直肠超声探头引导， 这样既可以应7用影像学引导让医生精准穿刺到前列腺
， 又能保证不同针道的方向一致及 针道之间需要的间距。针道位置的精确的直接结果就是术后各项剂量学指 标能够达到术前计划的要求。正是
因为前列腺癌有了这一影像与模板联合 引导的术式才奠定了粒子植入这项技术在早期前列腺癌中的治疗地位 [21-23]。超声联合模板引导
在前列腺癌的粒子植入术中取得了很好的效果的 原因是盆腔及前列腺解剖的特殊性。因为超声影像引导的局限性， 此方法 很难推广到其他部位
肿瘤的粒子植入术中。比如在肺癌的粒子植入手术 中， 超声只能应用在靠近胸壁的部分肿瘤。对于深在的肿瘤， 因为肋骨及 肺内气体的遮挡
，超声则无法准确引导穿刺。 CT 和超声相比有着更好的 空气、软组织、骨骼的分辨率， 因此被认为是肺癌粒子植入更好的影像学 引导手
段。但是在 CT 引导下徒手植入粒子时， 因为肋骨的遮挡， 医生很 难完全按照术前计划一次性将所有植入针穿刺的到肿瘤内部。针道的位
置 偏差导致术后计划中的剂量参数很难与术前计划一致，因此疗效难以保 证。为了更准确的将放射性粒子植入到肺肿瘤内部， Huo 等借鉴
前列腺癌 模板的思路， 研制了用于 CT 引导下肺癌粒子植入的模板， 临床研究结果 显示模板引导粒子植入疗效明显优于徒手植入[24
]。但是此模板所有针道必 须平行，因此应用某些特殊部位存在一定难度，比如肿瘤附近血管丰富、 有大量肠管、有骨骼遮挡和周围有大量危及
器官等。由此可见， 在临床工 作中， 迫切的需要一种工具， 既能有模板引导的作用， 又能按照术前计划避开血管、骨骼等危及器官以任意
角度精准穿刺到肿瘤的特定部位。Huang 等在 2012 年首次应用计算机治疗计划系统设计了放射性粒子 植入的个体化模板， 应用快
速热成型技术制作[25]。此模板根据患者的局部 解剖学信息可从多角度引导穿刺肿瘤。头颈部、口腔颌面部肿瘤位置与周 围组织器官相对固
定， 在个体化模板引导下可以精准的从多个方向穿刺肿 瘤。相比于平面模板， 个体化模板从设计理念上有了明显提高， 第一，可 根据患者
情况个体化设计， 不再是一块模板适合所有患者； 第二， 每块模 板上可设计多个穿刺方向。基于当时的技术， 模板虽然是个体化设计，
但 也仅仅是将几块平面模板融合在一起，各个部分的针道仍然是互相平行， 另外， 模板用快速热成型技术制作， 速度比较慢， 且当时的计
算机治疗计 划系统设计模板的过程也相对复杂和费时。因此设计和制作一块模板需要 耗费大量时间和精力。随着医学影像学、计算机技术、 3
D 打印技术的发8展，我们的研究团队应用最新的 TPS 设计模板，使模板中包含了粒子植 入的剂量学信息。应用 3D 打印技术制作模
板可明显提高模板的设计和制 作速度。除了头颈部肿瘤， 新型的 3D 打印模板还被我们成功的应用在胸 部、腹部、盆腔等部位的肿瘤[2
6] 。在 3D 打印模板的引导下， 所有植入 针均可以任意角度按照术前计划精准穿刺肿瘤，同时避开骨骼、血管、肠 管等危及器官。最
大限度的保证了手术时穿刺的准确性， 术中所有针道均 与术前计划设计一致， 所有粒子位置也与术前计划一致， 从而保证了术前 术后剂量
的一致性。3D 打印模板引导在粒子植入中的应用尚属初期研究，其应用的安全性、可重复性及稳定性尚缺乏充足数据。在本研究中， 应用 T
PS 和 3D 打印机设计和制作的模板用于多个部位 肿瘤的粒子植入治疗， 包括头颈部肿瘤、淋巴结转移癌、胸部肿瘤、消化 系统肿瘤和
妇科肿瘤。本研究的目的旨在探讨 3D 打印模板能否重复、稳 定、安全的用在以上肿瘤的粒子植入治疗中， 观察 3D 打印模板引导的粒
子植入相比于传统 CT 引导徒手植入治疗不同部位肿瘤时手术前后剂量参数一致性及治疗效果是否有优势。材料与方法1 研究对象1.1
患者收集 2015 年 1 月至 2016 年 12 月河北省人民医院行粒子植入的患者 64 例，其中男 44 例，女 20 例，
年龄 33-92 岁，平均年龄 62 岁，头颈部 肿瘤 21 例，胸部肿瘤 20 例，腹部肿瘤 23 例。具体情况见表 1。经医院
伦理委员会审核通过，患者均签署知情同意书。910研 究 论 文L①。_______Q工。.L.. ...C◎◎A)))C表 1
碘-125 粒子植入术前患者临床特征（n=64）Table 1 Treatment characteristics before
iodine-125 seeds implantation (n = 64)序号性别年龄诊断分期肿瘤体 积 (cm3)植入部位既往
治疗粒子活度 (mCi)粒子数目 (n)/处 方剂量(Gy)D90 (Gy)植入方式1男56右肺鳞癌T2N1M0Ⅳ 期120右胸壁
转移手术化疗0.665/10097.41模板引导2男55左肺鳞癌T4N1M0IIIb 期48左肺癌放疗化疗0.548/6060.9
模板引导3女54左肺腺癌T4N0M0IIIb 期39左肺癌No0.644/145142.75模板引导4男70左肺鳞癌T4N2M0I
IIb 期88.4左肺癌0.671/145147.2模板引导5女57宫颈鳞癌肺转移Ⅰb 期42.7右肺转移癌手术、放疗、 化疗0.
735/120121.06模板引导6男67右肺鳞癌T3N0M0Ⅱb 期238左胸壁转移手术化疗0.797/100101.57模板引
导7男65颈部低分化鳞癌Ⅲ期67.2右颈部及锁骨上淋巴结转移手术、放疗、 化疗0.558/100105.44模板引导8男65下咽癌
Ⅳ期88.4右颈部淋巴结转移手术、放疗、 化疗0.530/100101.62模板引导9女71左腮腺粘液表皮样 癌Ⅲ期132.1左腮
腺复发癌手术0.564/8080.88模板引导10男58右颈部鳞癌Ⅲ期102右颈部癌放疗0.441/5555.28模板引导11女8
5左上颚鳞癌Ⅳ期89.7右颈部淋巴结手术、放疗0.468/7068.91模板引导12男65鼻咽癌Ⅲ期73右颈部淋巴结转移放疗、化疗
0.450/6063.42模板引导13男68食管癌Ⅲ期19.3左气管旁沟淋巴结 2L手术、放疗、 化疗0.423/6062.05模
板引导14男54鼻咽鳞状细胞癌TxN1M0139左颈部和锁骨上淋巴结 转移放疗 化疗0.565/6563.02模板引导C◎◎A))
)CL①。_______Q工。.L.. ...11研 究 论 文15男35齿龈鳞癌T3N2Mx36左颈部淋巴结转移放疗、化疗0.4
49/100101.74模板引导16男77食管鳞癌Ⅲ期61.5右颈部淋巴结手术、放疗、化疗0.551/9091.74模板引导17男
53甲状腺乳头状癌T2N2M061.1左侧颈部淋巴结转移手术、核素治疗0.555/100112.44模板引导18男68喉鳞状细胞癌
T4N3M0III 期94右侧咽喉部淋巴结转移手术、放疗0.379/6566.39模板引导19男45右侧腮腺腺样囊性 癌T4N0M
0IV 期14.4右侧乳突部肿瘤近距离治疗0.421/8080.17模板引导20男55食管鳞癌T2N0M0Ⅱa 期57.1右颈部淋
巴结转移放疗0.470/100101.34模板引导21男45右肺癌T3N3M1Ⅳ 期57右颈部淋巴结转移化疗、放疗0.545/10
099.14模板引导22男67食管癌Ⅲ期20右颈部淋巴结转移手术、放疗、化疗0.527/6060.91模板引导23女57直肠癌复发
盆腔转 移Ⅳ期140.1盆腔转移癌手术、放疗、化疗0.577/8080.97模板引导24女62腹壁鳞癌Ⅳ期165.1右腹壁转移右腹
股沟及 髂血管旁淋巴结转移手术、放疗0.683/8083.73模板引导25男57肝胆管腺癌Ⅳ期21.2右腰淋巴结放疗、化疗0.62
6/100104.97模板引导26女77右臀部肌纤维母细 胞瘤T2N0M1Ⅳ 期457.7右臀部肌纤维母细胞瘤--0.7160/9
090.20模板引导27男52肝癌术后Ⅳ期26.2左输尿管转移手术、放疗、化疗0.533/100100.83模板引导28男67食管
鳞癌T3N0Mx12.3腹主动脉旁淋巴结手术、放疗、化疗0.418/8081.41模板引导12研 究 论 文)CL①。______
_Q工。.L.. ...C◎◎A))29男33直肠腺癌T2N0M0Ⅰ期108直肠复发癌手术 放疗0.663/9088.85模板引导
30女58子宫内膜癌Ⅲ期94.4左耻骨转移手术、化疗0.671/120118模板引导31女48外阴鳞癌T1N0M0Ⅰ期16.9右腹
股沟淋巴结转移手术、放疗、化疗0.425/100106.64模板引导32男79腹膜后恶性淋巴瘤T2bN1M0III 期85左髂窝肿
瘤手术0.428/3535.31模板引导33女56左输尿管癌Ⅳ期121.4髂血管旁淋巴结手术、化疗0.650/9097.04模板引
导34男63右肾透明细胞癌T4N0M1Ⅳ 期40左肾上腺转移灶手术0.440/6057.79模板引导35男44乙状结肠腺癌T4N2
M0IIIc 期137.7腹膜后淋巴结转移手术、放疗、化疗0.565/6565.74模板引导36男81左侧腹股沟软组织 巨细胞瘤术
后Ⅲ期119.2左侧腹股沟肿瘤手术、化疗0.680/120120.73模板引导37男66甲状腺乳头状癌T3N1M0Ⅳ A 期16左
颈部淋巴结转移手术0.320/6060.01CT 引导38男66甲状腺乳头状癌T3N1M0ⅣA9.5右颈部淋巴结转移手术0.312
/5858.69CT 引导39女38右腮腺腺样囊性癌T2N1M0Ⅲ期2.0左肺转移手术近距离治疗0.412/150155.82CT
引导40女61左肺腺癌T2N1M0IIB 期125.1左肾上腺转移手术、化疗、放疗0.450/4546.21CT 引导41女52
卵巢浆液性囊腺癌T2N1M1IV 期4.0隆突下淋巴结化疗0.312/7272.92CT 引导42男52小细胞肺癌广泛期39.1右
肺上叶肿瘤化疗0.633/110109.73CT 引导C◎◎A)))CL①。_______Q工。.L.. ...1343男 67
右肺鳞癌T2N2M1IV 期37.8右肺下叶肿瘤化疗放疗0.633/8586.05CT 引导44男46甲状腺乳头状癌T3N1bM0
ⅣA 期3.2右肺转移手术0.312/110110.60CT 引导45男54舌鳞癌T2N1M0III 期58.6舌复发癌手术0.5
60/100108.18CT 引导46男75胆囊腺癌T2N1M0IIB 期107.7肝转移手术TACE0.470/6060.21C
T 引导47男73胃粘液腺癌T4aN2M0ⅢB 期36.8腹膜后淋巴结转移手术化疗0.345/6061.09CT 引导48女81乳
腺腺癌T3N2M1Ⅳ 期32.6第五前肋骨转移灶化疗0.531/8080.43CT 引导49女56宫颈鳞癌Ⅰ期17.9左侧胸壁转移
手术、化疗、 放疗0.530/100104.75CT 引导50男56左肺腺癌Ⅳ期30.4左肺腺癌化疗0.640/120118.05
CT 引导51男57结肠系膜脂肪肉瘤Ⅳ期55.5结肠肝曲旁肿瘤手术0.430/4040.75CT 引导52女62子宫内膜癌Ⅳ期66
0.7脾区转移癌手术、化疗、 放疗0.680/8080.76CT 引导53女60右肺腺癌Ⅳ期73.9右肺腺癌手术、放疗、 化疗0.
730/100107.09CT 引导54男92直肠腺癌T3N0M0IIA 期41.9左肺转移手术、化疗、 放疗0.5747/120
112.44CT 引导55男92直肠腺癌T3N0M0IIA 期121.3左肺转移手术、化疗、 放疗0.679/100101.44C
T 引导56男77胰腺癌Ⅲ期136.4胰腺癌化疗0.4570/6058.4CT 引导研 究 论 文)))CL①。_______Q工
。.L.. ...C◎◎A14研 究 论 文5758596061626364女 女 男 男 女
男 男 男4873486777747367腹腔平滑肌肉瘤食管中段鳞癌甲状腺未分化癌小细胞肺癌左肺低分化鳞癌右肺腺癌结肠腺癌右肺小
细胞肺癌Ⅳ期Ⅲ期Ⅳ期广泛期T2N0M0 Ⅰ期Ⅳ期Ⅳ期Ⅳ期690.31532.819.749.58.0187.137.2腹腔平滑肌肉
瘤左颈部淋巴结转移甲状腺癌腹膜后淋巴结左肺癌左肺转移癌右腹壁转移右侧纵膈淋巴结手术化疗放疗手术化疗化疗放疗--化疗手术、化疗、放疗
手术、化疗、放疗1.00.40.50.50.60.60.50.386/4030/10030/9030/6047/12019/100
30/8030/4032.64105.4689.5162.35124.04105.8384.5935.36CT 引导CT 引导CT
引导CT 引导CT 引导CT 引导CT 引导CT 引导1.2 纳入标准患者身体一般状况尚可，无主要器官功能障碍， ECOG 2
分以下。 原发肿瘤经病理证实为恶性。并无其他远处重要脏器转移。具有可评价的 临床病灶。血常规：白细胞≥3×109/L，中性粒细胞
绝对值>1.5×109 ，血小 板≥75×1012/L,血红蛋白≥90g/L。凝血功能正常。预计生存期在 6 个月以上。 1.3
排除标准精神异常或有精神病史者。急性感染或慢性感染期患者。严重器官功能障碍及凝血功能障碍者。术者确认不适合进行粒子治疗。2 主
要试剂和仪器2.1 计算机治疗计划系统(TPS)Prowess Panther Brachy v5.0 近距离治疗（Brachy
therapy）计划系统， 美国 prowess 有限公司。2.2 18G 植入针、粒子仓和 Mick200-TPV Applic
ator 枪等设备为美国 Mick Radio-Nuclear 公司提供。2.3 PET-CT: DiscoveryCT750HD
型，美国 GE 公司。2.4 碘-125 放射性粒子6711-99 型，粒子长 4.5mm,直径 0.8mm,钛合金外壳，活度
1.11×107- 2.22×107 Bq，能量 27-35 KeV，半衰期 59.4 天。北京智博医药公司2.5 3D 打印模
板整体厚度 5mm，预设针道孔处厚 10mm，模板结构包括穿刺引导孔， 辅助孔，应急通道，定位孔等，材料为 somos11122
型树脂，应用 3DSL450M 型 3D 打印机打印，北京启麟科技有限公司。见图 1.15图 1 3D 打印模板Fig.1 3D
printed template. All templates were designed individually2.6 放射
性活度计： CURIEMENTOR? 3 型放射性活度校准计， 德国 PTW公司。2.7 负压真空垫：大小 120cm×80cm
×4cm，淄博天辰医疗器械厂。2.8 手持式多功能剂量仪Inspector 型。美国 MEDCOM 公司。Inspector 射
线检测仪用于检测 α、 β 、γ 和 X 射线，对 α 和 β 射线源的灵敏度很高，内置 2 英寸扁平螺旋式 GM 探测器， L
CD 数字显示读数,可选择 CPM 、CPS 、mR/hr 或 mSv/hr 等不同单位，抗饱和电路可避免强辐射场的干扰，自动
补偿 GM 管的滞 后时间， 总数/定时器(Total/Timer)功能可对轻微污染进行定时读数的精确 检测， “ 安全第一”(S
afety First)的校准功能可避免校准人员的辐射接触， 定时读数周期从 1 分钟到 24 小时，检测仪符合欧洲 CE 认证要
求。用于 实验过程中探测辐射， 保证安全。 一旦粒子遗失， 可用此设备探测并寻找。 2.9 个人报警仪RAD60 型。芬兰 MI
RION 公司。芬兰 RAD-60 个人剂量仪是一种从 事 γ 射线和 X 射线辐照工作人员的个人剂量报警仪。可探辐射种类： γ
射 线和 x 射线。能量响应范围：60 KeV-3.0 MeV。测量范围：剂量 1μSv-9.99Sv （0.1 mrem-99
9 rem）。剂量率： 5μSv/h-3Sv/h（0.5mrem/h-300rem/h）。测 量准确度：±5%（Cs137,662
KeV 剂量率为 2mSv/h 时）。剂量率线性：±15%。162.10 区域辐射报警仪： TJ-III 型， 中国辐射防护研
究院， TJ— Ⅲ 型 X、γ 剂量率报警仪是一种高精度、宽量程的放射性剂量率报警仪， 主要用来对 X 、γ 射线进行测量并报警
。广泛应用于工业无损探伤、医院 γ 刀治疗、 洗煤厂、水泥厂、同位素应用、γ 辐照、医院 X 射线诊断、钴治疗、核电 站等放射性场
所。本研究中用于监测是否有粒子遗失或辐射泄漏。3 放射性粒子活度检测订购的放射性粒子在植入前一天由物理师应用 CURIEMENT
OR? 3型放射性活度校准计测量活度。过程如下：3.1 检测人员防护检测人员在测量粒子活度之前需做好自身防护， 本中心要求检测
人员 必须穿戴铅帽、铅眼镜、铅围脖、铅衣、铅护臂、铅手套。其中铅帽、铅 围脖、铅衣、铅护臂为 0.5mm 铅当量即可做到完全防护。
铅手套、铅眼 镜要求至少为 0.25mm 铅当量。佩戴个人报警仪。3.2 检测台物品准备测量活度前需事先准备好所需物品， 温度计
及气压计各一个。放射 性活度计放在桌面上并距离墙 1.5m，桌子高度 1m。活度计旁边放置带有 铅玻璃的射线防护屏风。将放射性粒子
放在防护屏风后。另外需要准备反 向镊子一把， 此镊子为测量粒子活度专用， 其特殊的反向设计可防止夹破 粒子引起辐射泄漏。手持式多功
能剂量仪一台。3.3 测量粒子活度测量活度时，检测者先打开活度计电源预热 30 分钟，待读数稳定后 按设备上的归零键去除天然本底
辐射，然后选择所测放射性同位素种类， 本研究中应用的是碘-125 放射性同位素，因此选择碘-125 键即可。首先 将粒子从铅防护
瓶中取出，放在专用的放射性粒子装载平台上的凹槽内。 用反向镊子夹取一颗粒子小心的放入活度计的粒子托架中心的细管内， 观 察粒子落入
细管底部后将粒子托架放入活度计内部。待活度计显示屏上的 读数稳定后读取活度数值。如此测量所有粒子中的 10%。如活度误差小于 ±5
%则可以植入。4 分组及植入方法所有患者按是否应用 3D 打印模板分为模板组和传统组。粒子植入 过程如下：174.1 术前准备4
.1.1 实验室检查包括血、尿、便三大常规检查、凝血功能、血生化检查内含肝肾功能、 术前八项、血糖、肿瘤标记物、血型等检查， 心电
图、肺功能、心脏彩超等，评价患者的一般情况及病情。4.1.2 病理检查粒子植入前行经皮病灶穿刺活检以明确诊断。4.1.3 术前
评估详细询问病史、完善体格检查、血液学检验及影像学检查， 评估患者 一般情况及病情， 进行多学科讨论， 严格依据放射性粒子植入治疗
适应症，选择是否行粒子植入术。4.1.4 术前定位及影像学检查患者的术前摆位与定位应在术前一周完成， 在此需要物理师与临床医 师
配合，应用负压真空垫按手术体位固定患者，在肿瘤体表投影皮肤上， 利用定位点与激光线定位，同时在皮肤上画出 X 轴及 Y 轴激光线位
置， 为术中复位做基础（图 2）；定位后行强化 CT(层厚 5mm) ，观察肿瘤的 位置、体积及其与邻近重要脏器、气管、肠管、血管
的关系， 于体表按照 激光线画出定位线及定位标记点。完善相关分期检查，有条件者建议行 PET-CT 检查排除或发现远处转移。图 2
术前定位Fig.2 Pre-operation patient position fixing. Fix the patient
with the position as18the operating position and mark the laser
line on the skin of the patient 4.1.5 放射性粒子装载及消毒活度检测合格后将粒子用反向镊子装
入专用的粒子仓，每个仓内 10 颗粒子， 然后放入专用的带有防护的铅盒内送供应室消毒， 消毒方法为高压蒸汽灭菌法。4.2 术前计划
术前强化 CT 扫描后， 将 CT 的医学数字成像和通信（DICOM）数据 传输至 TPS 做术前计划。勾画靶区、选取合适的粒子活
度，根据肿瘤与 骨骼、血管及危及器官的关系设计进针路径， 针道层间距 5-10mm，载入 并调整粒子位置及数目， 达到处方剂量后提
交计划， 订购粒子， 传统组待 手术。模板组输出 CT 序列和所有针道的坐标， 应用 TPS 对 CT 图像上靶 区及危及器官、针
道坐标及需要打印的区域的皮肤轮廓重建， 根据临床要 求， 定义针道穿刺孔的大小， 生成并输出打印文件， 应用 3D 打印机打印3D
模板。详细过程如下:4.2.1 靶区勾画根据国际放射单位和测量委员会(The International Commission
on Radiation Units and Measurement，ICRU)第 83 号报告要求确定靶区[27] ，由 患者的
主治医师勾画靶区及危及器官，肿瘤靶区（GTV）：为影像学可见 的肿瘤，临床靶区（CTV）：为肿瘤靶区外扩 0.3-0.5cm。见图
3。图 3 靶区及危及器官19Fig.3 Target and organ at risks. In seeds implan
tation only GTV and CTV areused. PTV equals to CTV在 电 脑 上 打 开 Pro
wess Panther Brachy v5.0 近 距 离 治 疗 （Brachytherapy）计划系统（图 4），导入 D
ICOM 格式患者 CT 数据， 命 名后保存。调整治疗计划等中心位置， 将等中心定位交叉十字线放在肿瘤 中心。调整窗宽窗位， 应
用自动轮廓创建功能创建患者的体表轮廓。然后 应用靶区勾画功能栏的画刷工具勾画靶区及危及器官， 从靶区内向外勾画 为增加靶区，从靶区
外向内勾画为删除靶区。勾画完 GTV 后应用计划的 自动外扩功能外扩 0.3-0.5cm 形成 CTV。然后勾画可能损伤的危及器官
， 包括血管、食管、气管、消化道、脊髓等。见图 5。图 4 Prowess Panther Brachy v5.0 近距离治疗计划
系统Fig.4 Prowess Panther Brachy v5.0 Brachytherapy treatment plann
ing system20图 5 勾画靶区及危及器官Fig.5 Target and organ at risk delineat
ion4.2.2 设计治疗计划应用 TPS 的三维重建功能重建皮肤、骨骼、靶区及危及器官(图 6) ， 大体观察靶区与危及器官的
关系和可能的进针路径， 确定是否能够完全应 用共面针道完成计划设计， 如果不能完全用共面针道解决， 则观察可行的非共面针道进针路径
。图 6 靶区及危及器官三维重建Fig.6 3D reconstruction of target and organs at
risk选择合适的粒子活度后在靶区内每隔两个层面设计一层针道， 首先设21计定位针道， 定位针道尽可能在肿瘤中心层面， 一般为 2
根垂直于皮肤表 面的针道（图 7），如因解剖结构限制，不能保证垂直，则角度要尽可能 小， 这样在术中定位时因侧方应力导致的误差可
降到最小。从而保证定位 针位置准确。其他针道设计秉承肿瘤周边布针、穿刺路径最短、最安全原 则。所有针道尽量距离危及器官至少 5mm
，以最大限度降低穿刺误差导 致的危及器官损伤。物理师设计针道时一定充分考虑手术医生的穿刺要 求， 最好跟手术医生一起设计针道， 如
无特殊情况， 选择共面针道和最短的穿刺路径。针道尽量位于肿瘤 CTV 周边。图 7 设计穿刺针道并载入粒子Fig.7 Desig
ning the needle path and loading the seeds所有针道设计好后手动载入粒子， 手动载入粒子时
需根据活度选择粒 子间距，尽量等间距载入。 一般情况下粒子活度小于 1.85×107Bq 时建议 间距 5mm 载入粒子， 活度大
于 2.22×107Bq 时， 间距 1cm 载入粒子。随时 查看处方剂量等剂量线与靶区及危及器官的关系， 必要时可调整植入针位
置或增减粒子， 应特别注意肿瘤中心粒子不可过多， 使处方等剂量线完全 包绕靶区即可（图 8）。避免靶区内出现冷点，靶区外出现热点，
遵循粒子数目最少原则。22图 8 计算等剂量线分布Fig.8 Calculating isodose distribution载
入粒子完成后计算剂量分布，得出剂量体积直方图（DVH），在 DVH 上查看曲线的大体走形，靶区和危及器官剂量参数和体积参数（图 9
）。D90≥处方剂量， V100 > 95% ，V150＜100%为计划评价最低要求[28]。如达不到此要求，则需要重新调整粒子数
目和位置。图 9 术前 DVHFig.9 Pre-plan DVH23计划完成后如各剂量学指标均已满足临床需求， 请医师审核， 如
医生 有不同意见， 根据医师意见调整针道、粒子位置， 优化靶区及危及器官剂 量分布，待靶区及危及器官达到预定剂量要求后，提交计划，
打印 DVH 及术前计划报告单，将计划数据包发给厂家打印模板。4.3 3D 打印模板制作将患者的 TPS 治疗计划数据包导入启麟
3D 数字转换系统。根据患者 的 CT 影像数据及针道、粒子、体表轮廓等建立三维模型数据。根据患者 治疗计划设置针柱直径、针柱长度
， 针柱壁厚，从而生成导向针柱数据和 针柱号。根据患者三维模型数据的体表特征及导向针柱的分布位置， 设置 模板轮廓形状以及模板厚度
从而生成 3D 微创导向模板数据。根据患者治 疗计划在 3D 微创导向模板数据上生成定位线、定位点圆孔。把 3D 微创 导向模板数
据保存成 3D 打印机的 STL 格式文件。把打印文件输入到启麟 3DSL450M 打印机中，打印出 3D 微创导向模板成品。见图
10。图 10 个体化设计的 3D 模板Fig.10 Individually designed 3D template3D
打印模板的组成及功能： 1)与体表轮廓适形的模板，此为患者解 剖学信息， 针道位置信息、粒子位置信息、剂量学信息的载体。因其与患
者体表轮廓完全适形， 手术中复位时相对简单，按照患者对应的体表轮廓放置在患者体表即可。2)定位复位孔， 此孔主要目的为保证模板在
手术中 复位的准确性， 虽然模板与体表适形， 但是实际操作过程中仍有一定误差， 因此，手术中需将模板的定位复位孔与患者定位时在体表
所做标记重合， 以最大限度保证模板位置准确。3)定位交叉线， 此十字线主要目的是减少 复位时模板在水平位方向和矢状位方向的误差。术
中需要用 CT 的十字激 光线与此十字交叉线相重合。4)方向标记， 显示模板的头脚侧的方向。防 止模板倒置。5)穿刺引导孔， 此孔
包含植入针的穿刺位置及穿刺方向的信 息， 一旦模板复位准确无误， 从预先设计好的穿刺引导孔进针即可准确避 开危及器官穿刺至肿瘤中的
预计位置。穿刺过程中不用反复扫描 CT 。6) 针号标记， 此标记主要用于术中识别针道， 便于按照术前计划穿刺并植入 粒子。特别是
在肿瘤较大， 穿刺针较多时， 能充分体现出针号标记的重要 性。可大大减少植入粒子时因识别针道困难导致的误差， 同时提高手术效 率。
7)辅助穿刺孔， 此孔用于针道引导孔中穿刺针未能按照术前计划准确 穿刺到位时， 此孔位于针道引导孔的前后左右四个方向， 均距离穿刺
引导 孔 5mm，当穿刺引导孔中的针道有 5mm 左右的穿刺误差时，可根据 CT 影像在相应位置的辅助穿刺孔中平行于穿刺引导孔中
的针道进针， 从而准 确穿刺至肿瘤内计划的位置。8.应急通道， 此通道用于术中处理特殊事件，如气胸时可从应急通道穿刺置管引流等。有
关模板具体细节见图 11。图 11 3D 打印模板结构Fig.11 The physical design of 3D print
ed template254.4 植入粒子手术时根据术前计划定位时的体位使用真空垫固定患者， 使 CT 的定 位激光线与术前在患
者皮肤上所画定位线重合。传统组消毒后直接在 CT 引导下徒手穿刺， 按术前计划植入粒子。模板组患者手术区域碘酒酒精消 毒后铺无菌巾
， 将消毒的 3D 打印模板按患者体表标记点固定于肿瘤的体 表投影上， 穿刺定位针， 扫描 CT 确认模板位置无误后在模板预设针道
上 穿刺， 穿刺深度为预计深度三分之一，确定植入针位置后， 穿刺到预计深度，将粒子植入到肿瘤。详细过程如下：4.4.1 体位固定
与麻醉根据术前计划体位摆放患者手术体位， 打开 CT 的定位激光线， 令 X 轴、Y 轴激光线分别与患者体表所画定位线相吻合， 采
用负压真空垫固定 （图 12）。根据手术部位消毒术野， 严格执行无菌操作技术规范。给予静 脉全麻或局部麻醉。图 12 术中患者复
位Fig.12 Fixing the patient during the procedure4.4.2 模板复位消毒铺无菌巾后
将消毒好的模板贴合在患者体表。使模板的定位复位 孔与术前患者体表定位标记位置重合（图 13），然后打开 CT 激光灯，令 X 轴、
Y 轴激光线分别与模板的定位交叉线重合，进一步校准模板位置， 保证位置准确。26图 13 模板术中复位Fig.13 Fixin
g the template during the procedure 4.4.3 穿刺定位针选择肿瘤中心层面上术前计划中作为定位
针的两根共面针道， 局麻后 穿刺两根定位针， 此时一定注意保持此定位针的共面。可用激光灯确定（图 14）。图 14 穿刺定位针Fi
g.14 Inserting the anchor needles4.4.4 定位针位置校准及穿刺定位针穿刺完毕后扫描 CT，观
察定位针的位置及方向，与术前计划27中此两针位置对比（图 15）。如果完全一致， 将其他针道引导孔的位置与 方向与术前计划一一对应
，如果所有针道位置准确无误可将其他植入针从 模板引导孔穿刺入肿瘤， 进针深度为预计深度的三分之一。如果定位针位 置与术前计划不一致
，则需要精确测量定位针位置与术前计划位置的纵横 两个方向上的距离，然后用激光线辅助调整模板位置，重新穿刺定位针， 扫描 CT，再次
对比定位针位置与术前计划针道位置差别。直到两者位置 吻合后再按照术前计划在对应的针道内穿刺所有粒子植入针。需特别注意的是穿刺时一定
随时观察共面植入针是否共面。可用激光线校准。图 15 对比术前计划针道位置与实际针道位置Fig.15 Compare the a
ctual needle position to that in preplan 4.4.5 微调植入针位置后植入粒子所有针穿刺
到预计深度三分之一后扫描CT,然后观察植入针位置与术 前计划的差异， 如果完全吻合， 继续进针到预计深度。如果不吻合， 差别 较小
者可将针拔出至皮下重新穿刺， 差别较大者可根据此针位置， 在其周 围的辅助穿刺孔重新穿刺植入针。待所有植入针达到预计位置后按术前计
划植入粒子。植入完成后， 进行 CT 扫描， 确定各层面植入的粒子分布及 粒子数是否与术前计划一致（图 16），如有粒子稀疏或
遗漏， 应立即补充 植入， 以满足术前治疗计划的剂量要求。 同时观察有无出血等并发症， 及 时对症处理。有条件者可做术后即刻剂量验
证， 无条件者术后 3 天内完成 术后剂量验证。28图 16 对比实际粒子位置与术前计划位置Fig.16 Compare act
ual seeds location to that in preplan 4.5 术后剂量验证粒子植入后即刻扫描 CT，层间隔
5 mm,传入 TPS 行术后验证计划， 勾画靶区、危及器官， 识别粒子， 得出等剂量曲线分布及剂量体积直方图。具体过程如下：在
电 脑 上 打 开 Prowess Panther Brachy v5.0 近 距 离 治 疗 （Brachytherapy）
计划系统，导入 DICOM 格式患者术后 CT 数据，命名 后保存。调整治疗计划等中心位置， 将等中心定位交叉十字线放在肿瘤中 心
。调整窗宽窗位， 应用自动轮廓创建功能创建患者的体表轮廓。然后应 用靶区勾画功能栏的画刷工具勾画靶区及危及器官， 从靶区内向外勾画
为 增加靶区，从靶区外向内勾画为删除靶区。勾画完 GTV 后应用计划的自 动外扩功能外扩 0.3-0.5cm 形成 CTV。然后勾
画可能损伤的危及器官， 包 括血管、食管、气管、消化道、脊髓等（图 17）。选择植入粒子的活度， 人工逐层在患者 CT 图像上识别
所植入的粒子， 应特别注意部分粒子可能 出现在相邻的两个层面， 不能重复识别。识别粒子时要参考术前计划针道 及粒子的位置，术后计划
所识别的粒子数目应与术中植入的粒子数目相 同， 如果发现有粒子游走， 靶区内粒子数目即为植入粒子总数与游走粒子 数目之差。所有粒子
识别完毕后计算等剂量曲线及 DVH 图（图 18 、19）， 查看处方剂量等剂量线是否完全包绕靶区， 如果有剂量不足的区域及时补植
粒子。 图 17 勾画靶区及危及器官Fig.17 Delineate target and organs at risk in
postplan图 18 识别粒子，计算等剂量线分布Fig.18 Pick up the seeds and calculate
isodose distribution30图 19 术后 DVHFig.19 Post-plan DVH4.6 剂量学参数评
价应用以下两个指标对两组患者术后剂量学参数进行评价：4.6.1 根据加拿大英国哥伦比亚癌症中心前列腺癌近距离治疗的评价标准[29
] ， 粒子植入结果可分为优良差 3 个档次。优为 100%处方剂量覆盖的体积占靶体积百分比（V100）>85%；良为 V100
在 75%到 85%之间；差为 V100<75%。4.6.2 根据美国前列腺癌近距离治疗学会标准[30] ，D90>90%和 V
100>80% 定为肿瘤剂量分布达标。5 肿瘤疗效评估按照实体肿瘤疗效评价标准(Response Evaluation Crit
eria in Solid Tumors ，RECIST 1.1 版)判定疗效，完全缓解(complete remission ，
CR)： 全部病灶消失，至少维持 4 周；部分缓解(partial remission ，PR)：靶病灶 长径比基线水平减少至少
30％至少维持 4 周；稳定(stable disease ，SD)： 靶病灶减小的程度没达到 PR，增加的程度也没达到 PD 水
平，介于两者 之间；进展(progression disease ，PD)：靶病灶长径比基线水平增加≥20% 或 出 现 新 病
灶 。 有 效 率 =(CR+PR)/ 总 例 数 ×100% ； 局 部 控 制 率31=(CR+PR+SD)/总例数×100%
。6 统计学方法利用 SAS8.1 统计软件中的两样本配对 t 检验、两样本均数比较的 t 检验及卡方检验分析两组术前术后 D90
及粒子数目、两组术后 V90 及 V100、两组有效率及局部控制率，并比较有无差异。 r<0.05 为差异具有统计学意义。结
果1 模板组 36 例患者中 35 例手术成功实施， 1 例左侧中心型肺癌患者因手 术中穿刺时出现气胸，行胸腔闭式引流后患者纵膈整
体向左移位将近 2cm，导致模板穿刺引导孔位置与肿瘤位置发生相对位移， 模板不能应用， 改为 CT 引导下徒手植入。传统组 28
例患者全部顺利完成手术。两组 64例患者中未出现严重并发症。2 模板组术前计划 D90 最高为 148.87Gy，最低为 35.
32Gy。术后计划 D90 最高为 149Gy，最低为 31.73Gy。模板组术后 D90 与术前计划 D90 之差 范围为-13
.42Gy 至 6.25Gy。模板组手术前后 D90 均数分别为(90.32 ± 25) Gy 、 (89 ± 24.83) Gy
, r=0.0637，手术前后比较差异无统计学意义。传统 组术前计划 D90 最高为 155.16Gy，最低为 32.64Gy。术
后计划 D90 最高 为 203.12Gy，最低为 15Gy。术后 D90 与术前计划 D90 之差范围为-61.62Gy 至 4
7.96Gy。传统组手术前后 D90 均数分别为(85.66 ± 30.42) Gy、(73.28 ± 41.61) Gy ，r
=0.0147，手术前后比较差异有统计学意义。两组手术前后 D90 均数见表 2。3 术后模板组 V90 为 74.3%-98.
5%，均数为(92.38% ± 4.64%)，传统组 V90 分别为 49.3%-99%，均数为(83.5% ± 12.62%)，
两组比较 r= 0.0012，差异 有统计学意义。术后模板组 V100 为 67.7%-96.7%，均数为(88.17% ±
5.66%)，传统组 V100 分别为 44%-99.9%，均数为(79.64% ± 14.03%)，两 组比较 r= 0.004
8，差异有统计学意义。两组手术后 V90 、V100 均数见表3。32表 2 模板组与传统组手术前后 D90 值Table 2
Pre- and post-operation D90 values of template group andtradition
al group术前 D90（Gy）术后 D90（Gy）tP模板组90.32±25.0089.00±24.831.920.0637
传统组85.66±30.4273.28±41.612.610.0147表 3 模板组与传统组术后 V90 、V100 值Tabl
e 3 Post-operation V90 and V100 values of template group andtradi
tional group模板组传统组tPV9092.38% ± 4.64 %83.5% ± 12.62 %3.530.0012V1
0088.17% ± 5.66%79.64% ± 14.03%3.020.00484 剂量学参数评价4.1 根据加拿大英国哥伦
比亚癌症中心前列腺癌近距离治疗的评价标准， [29] 3D 打印模板组患者剂量分布为优（V100>85%）的比例为 80%（28/
35）； 剂量分布为良（V100 在 75%到 85%之间） 的比例为 14.3%(5/35)；剂量分 布为差（V100<75%）
的比例为 5.7%（2/35）。传统组患者剂量分布为优 （V100>85%）的比例为 39.3%（11/28）；剂量分布为良（V1
00 在 75%到 85%之间）的比例为 28.6%（8/28）；剂量分布为差（V100<75%）的比例 为 32.1%（9/28
）。4.2 根据美国前列腺癌近距离治疗学会标准， [30] 3D 打印模板组患者 D90 达标（D90>90%PD）的比例为
94.3%（33/35）;V100 达标（V100>80%） 的比例为 91.4%（32/35）。传统组患者 D90 达标（D90
>90%PD）的比例为 50%（14/28）;V100 达标（V100>80%）的比例为 57.1%（16/28）。5 临床疗效所
有患者顺利完成碘-125 粒子植入术，术后 4 个月模板组 CR 、PR 、SD 及 PD 比率分别为 5.7%（2/35）、45
.7%（16/35）、31.4%（11/35）及 17.1% （6/35），术后 4 个月传统组 CR、PR、SD 及 PD
比率分别为 10.7%（3/28）、 21.4%（6/28）、28.6%（8/28）及 39.3%（11/28）。术后 4 个月模
板组与传33统组局部控制率分别为 82.86%、60.71%，r= 0.0491，差异有统计学意义。 术后 4 月模板组与传统组有
效率分别为 51.43% 、32.14% ，r= 0.1243，差异无统计学意义。详细资料见 Table 4。表 4 模板组与传
统组疗效对比Table 4 The treatment effect of template group and traditio
nal groupCRPRSDPD4 月局控率4 月有效率模板组21611682.86%51.43%传统组3681160.71%3
2.14%卡方3.8712.3625r0.04910.1243讨 论根据美国NCCN指南， 放射性粒子植入因其直肠探头及模板引导的
标 准术式， 取得了与放疗及手术同等疗效， 已经作为早期前列腺癌的标准性 根治治疗手段广泛应用[1-4] 。在中国，放射性粒子植入
广泛应用于颅内肿 瘤、口腔颌面部肿瘤、头颈部肿瘤、胸部肿瘤、消化系统肿瘤、泌尿系统 肿瘤、软组织肉瘤、妇科肿瘤等全身各部位实体肿瘤
[5-10, 31-34] 。除了前列 腺癌之外， 粒子植入应用于其他部位实体肿瘤仍无标准术式。多数为医生 在CT或超声引导下徒
手植入，不同医生之间因手术技巧不同，手术质量 差异较大。因此很难保证术后粒子的位置与术前计划一致， 导致术后剂量 与术前计划剂量不
一致， 因而导致肿瘤复发或者出现并发症[25, 35-39] 。Huo 等应用平面模板及CT引导放射性粒子植入治疗肺癌，模板引导组
及传统 手术组粒子植入满意率分别为92% 和 39%，P=0.003，差异有统计学意义 [24]。此研究显示， 模板引导的放射性
粒子植入可明显提高粒子植入的术后 剂量满意率。但是此研究仅仅是平面模板引导粒子植入与传统植入方法对 比的研究结果。平面模板所有针道
必须平行， 因此应用在某些特殊部位存 在一定难度， 比如肿瘤附近血管丰富、有大量肠管、有骨骼遮挡和周围有 大量危及器官等。由此可见
， 在临床工作中， 迫切的需要一种工具， 既能 有模板引导的作用， 又能按照术前计划避开血管、骨骼等危及器官以任意34角度精准穿刺
到肿瘤的特定部位。 Huang 等应用计算机治疗计划系统设 计并应用快速热成型技术制作的放射性粒子植入的个体化模板，解决了 Huo
等研发的平面模板所有针道必须平行的问题。 因为当时的技术所限 制， 并没有从计划设计上做到每根针的方向均随意设计， 快速热成型技术
制作模板相对耗时。另外Huang 的研究中没有提及个体化模板包含任何 剂量学信息及模板对提高术前术后剂量一致性的数据[25]。本
研究中的3D打印模板就很好的解决了上述诸多问题，针道方向任 意角度设计， 3D打印技术明显提高模板的制作速度，使术前术后剂量有 了
很好的 一 致性。这得益于 PROWESS 公司最新版本的 TPS 中的 Stereo-Seed plan功能。此功能支持任意角度
进针设计及剂量计算。 TPS中 即可设计出与患者体表轮廓相一致的虚拟模板。每位患者的模板均是根据 该患者CT图像及解剖学信息个体化
设计，模板上带有患者的解剖学信息 及术前计划设计的针道位置方向角度信息， 更重要的是模板上带有粒子植 入时所需要的靶区及危及器官剂
量学信息。真正使模板做到了数字化。因 此3D打印模板在应用时让医生不再需要耗费大量精力来控制穿刺针方向 及位置，减轻了医生大量负担
， 使粒子植入手术对医生来讲变得更加容易。 因为模板与患者体表形状一致，手术中模板的复位相比平面模板容易的 多， 只需在给患者消毒
后放在患者肿瘤体表投影处即可。一旦确认模板复 位准确后只需按照模板上的穿刺引导孔穿刺植入针即可， 不必担心植入针 的角度和方向，
针道引导孔将引导所有针道中的植入针准确避开危及器官 而精准穿刺到肿瘤。所有植入针穿刺到位后按照术前计划的粒子位置植入 粒子后即可得
到与术前计划一致的剂量学参数。我们的前期研究已经得出3D打印模板可很好的提高手术前后剂量的 一致性[40] 。但是目前的研究尚无3
D打印模板引导粒子植入与传统植入方 法对比的剂量学数据。本研究显示， 3D打印模板引导粒子植入相比于徒 手植入可明显降低剂量学误差
。在传统植入组， 术前计划D90平均数高于 术后12Gy。其中一例患者术前计划D90为155.16Gy，术后计划D90为 203.
12Gy，术前术后D90差值最大达到47.96Gy，术前术后D90差异明显。 3D打印模板组D90平均数差别仅仅1Gy，单个病例最
大差别为-13.42Gy 。 说明模板组明显提高了粒子植入术前剂量的准确性。另外， 3D打印模板 组的术后验证计划V90、V100
明显高于传统组的V90、V100。说明模板组35的剂量分布优于传统组。由此可见仅仅依靠CT引导而不用模板，很难将 放射性粒子按照术
前计划的粒子分布植入到肿瘤内部。徒手植入时， 很大 程度上依赖于术者的经验和植入技巧，同时不同医生之间的操作误差较 大。粒子的位置
误差势必要导致肿瘤靶区的剂量误差， 从而导致疗效和并发症上的差别。放射性粒子植入的关键在于完全按照术前计划的粒子位置将粒子植 入到
肿瘤内部。粒子的位置误差会明显影响靶区的周边剂量。有研究显示， 如果粒子的位置误差小于5mm ，D90的误差小于5%，而V90的误
差可达 10%。但是当粒子位置误差达到10mm时， D90的平均误差将达到33Gy[41]。 因此， 我们可以得知， 粒子的位置误
差可明显影响靶区的周边剂量。靶区 剂量不达标，必然会影响疗效。 一项由Stock医生主持的有关前列腺癌放 射性粒子植入的研究显示，
D90<100 Gy, 100–119.9 Gy, 120–13.9 Gy, 140–159.9 Gy 和 ≥16
0 Gy时，患者的4年生化失败率分别为53, 82, 80, 95 和89%[42] 。当D90小于120Gy时，很小的剂量误差即
可导致很大的疗效上 的差别。因此， 我们可以说粒子位置的精确和靶区的剂量精确决定了粒子 植入的成败。本研究中，传统组中D90的最大
误差超过40Gy ，D90达标 （D90>90%）率仅为50% ，V100达标比例仅为57.1%，剂量分布评价为差 的比例为32.
1%。这说明传统的徒手植入很难满足靶区的剂量学要求。 Zelefsky研究得出， 前列腺癌粒子植入患者中， 如果D90<90%,患
者的生化 复发率明显提高[43] 。如果D90≤110 Gy(75%) 、V100≤75%，这些患者则需 要补植粒子来保证疗效[2
9]。由此可见传统组患者多数剂量分布不满意， 这 势必导致肿瘤复发或出现相关并发症。应用3D打印模板引导，可使粒子 更加精确植入到
肿瘤内部。本研究中3D 打印模板组患者D90 达标 （D90>90%）的比例为94.3%;V100达标的比例为91.4%。由此可见
3D打印 模板组粒子植入的术后验证计划中， 剂量分布明显好于传统植入组。剂量 分布上的优势必然会带来疗效上的优势，本研究中，术后4
个月模板组与 传统组局部控制率分别为82.86% 、60.71%，差异有统计学意义。术后4月 模板组与传统组有效率分别为51.43
% 、32.14%，虽然两组有效率无统计 学差异， 但是模板组有效率高于传统组。由此可见， 模板组的粒子植入疗效优于传统组。3D打
印模板引导的粒子植入有诸多优势，如最大限度使术前术后粒36子位置及剂量学指标一致； 穿刺位置精准， 有效完全避开血管， 骨骼， 重
要脏器， 减少手术操作并发症的发生； 操作简便， 缩短了手术的时间， 显 著减少了辐射的剂量。即便如此， 3D打印模板仍有一定的
不足之处，比 如， 肿瘤距离皮肤距离过远时针道容易偏移， 从而导致剂量误差。为了弥 补此问题，我们在所有植入针穿刺完毕后应用术中计
划重新计算剂量分 布， 以期最大限度的保证术后剂量与术前计划一致。应用术中计划时， 我 们在术中穿刺后的实际针道上载入粒子， 从而
使术后剂量与术前计划保持 一致。另外， 如果术中各种因素导致肿瘤位置相对于体表出现移位， 则可 能导致模板无法继续应用。特别是对于
活动的器官， 3D打印模板应用有 一定困难，经过我们在临床中的摸索， 3D打印模板应用到活动的肿瘤时 术前计划一定要把靶区勾画的足
够大， 即便肿瘤活动也不会超出所勾画靶 区的范围，同时手术时要选择1-2针作为定位针，先将肿瘤用针穿刺固定 住。然后再穿刺其他植入
针即可解决。任何新的技术即使再好， 也有它固 定的学习曲线， 初学者不可能开始应用时就得心应手。经过适当的学习和 培训，有一定穿刺
基础的医生可很快掌握3D打印模板引导的粒子植入手 术。可能不久的将来3D打印模板引导的粒子植入将作为一种标准的、可重复的粒子植入方
法被广泛推广和应用。本研究的主要不足为仅仅是单中心的研究， 而且没有长期随访的临床 疗效相关的数据。另外肿瘤的部位不一致也可能导致
一些偏差。因此我们 下一步研究的重点将放在单一肿瘤位置或单一病种的多中心临床研究， 重 点关注长期随访的疗效结果。如果 3D 打印
模板引导粒子植入的临床疗效 结果明显优于传统手术方法， 模板引导粒子植入的手术方式将有更多证据支持作为标准治疗。对于相对浅表且位置
固定的肿瘤， 3D 打印模板引导的粒子植入是一 种很有前景的治疗方法。但是对于移动度比较大的肿瘤， 应用此技术则需 要更多的技巧。
这一情况将随着同行们对此技术的深入研究而逐渐改变。 对于初学者来说，谨慎的选择适应证和重视各步骤细节是手术成功的关 键。37小 结
1. 3D 打印模板引导的放射性粒子植入手术相比于传统手术方法可明 显提高手术前后剂量参数的一致性及肿瘤局部控制率。2. 3D 打
印模板引导让粒子植入手术术前可精确设计针道位置方向， 术中可准确按术前计划穿刺实施， 可使粒子植入手术更精准、更标准、更 规范、更
有可重复性。3. 3D 打印模板引导的放射性粒子植入手术可能成为相对浅表且固定部位肿瘤的标准治疗方法。参考文献1.Blasko J
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证实验研究前 言碘-125 放射性粒子植入为永久性近距离治疗的一种，属于放疗范畴。 目前广泛应用于肿瘤的治疗， 特别是前列腺癌的治
疗[1]。在美国， 放射性 粒子植入为早期前列腺癌的首选根治性治疗手段写入 NCCN 指南[2] 。 碘 -125 放射性粒子植入
技术在前列腺癌中取得了与手术、放疗同等的疗效[3], 因此在近几十年来，被广泛应用于其他部位实体肿瘤[4-8] 。因为碘-125
放 射性粒子植入是放疗的一种，因此它的疗效和并发症与靶区及危及器官的 剂量直接相关。因为剂量决定疗效和并发症， 剂量与肿瘤体积
的量效关系 在手术中至关重要。因此美国放射物理师协会（AAPM）推荐所有行放射 性粒子植入的患者，术后均需做剂量验证来评价靶区和危
及器官的剂量 [9]。对于放射性粒子广泛应用的前列腺癌， 术后剂量验证主要是用来计算 前列腺所受的剂量是否达到了治疗肿瘤的需求，同
时评价尿道、膀胱、直 肠等危及器官的剂量是否会引起并发症[10]。参照美国近距离治疗协会的指 南， 目前做术后剂量验证最标准的手段
为应用计算机治疗计划系统（TPS） 勾画肿瘤靶区及危及器官， 自动或手动识别粒子， 然后根据粒子的位置及 活度计算靶区及危及器官所
受剂量[11] 。其中最为常用的是根据 CT、超声 图像应用 TPS 做术后验证计划。应用 TPS 计算剂量相比于手工计算或应用诺
模图计算剂量更加快捷 和准确。但是在我们 10 余年的应用过程中也发现了诸多问题很难解决。 比如， 在做验证计划之前， 医生和物理
师必须知道肿瘤内植入的粒子数目 及活度， 这两个必备条件缺一不可。临床中我们经常遇到患者在外院行放 射性粒子植入术后来我院就诊的情
况， 粒子活度及数目未知， 因此无法做 剂量验证来指导下一步治疗。另外，用 TPS 做剂量验证还有其他一系列 不足之处。比如，在超
声及 MRI 图像上识别粒子比较困难，即使在 CT 图像上粒子是明显的高密度影， 但是粒子重叠和聚集常见， 准确识别粒子 仍然有很
大难度。如果粒子植入肿瘤中出现游走， 局部 CT 却没有发现的44情况下，粒子数目的识别必然出现误差导致剂量计算误差。部分情况下，
厂家送到医院的粒子活度不准确，高于或低于标示活度，但应用 TPS 计 算剂量时却按照标示活度计算剂量， 这也会带来误差。有研究显
示， 应用 CT 图像做术后验证识别粒子时， D90 和 V90 结果会因操作者的不同而不 同[12 ，13] 。另外一项研究得出
，粒子的放射性伪影及位置识别误差会导致 剂量计算上的巨大差异[14-16] 。在应用 CT 图像做术后剂量验证时， 因为粒 子游走
很难被发现， 粒子积聚时伪影较大， 粒子数目位置识别困难， 不同人操作时剂量计算误差巨大。解决以 TPS 为基础的剂量验证的误差
的最好方法是应用剂量计实际 测量肿瘤的剂量。但是测量剂量的剂量计如热释光剂量计及光释光剂量计 仅能测量点剂量。胶片剂量计虽然能够测
量剂量的二维空间分布， 但很难 将其应用到体内。电离室剂量计虽然测量剂量的精度较高， 但是因为其体 积太大， 不太适用于放射性粒子
的剂量测量。其他类型的剂量计如环境辐 射检测仪、个人剂量计虽然可以很敏感的探测射线， 但是它们测量剂量的 精确度却较差。即便这些剂
量计能够准确测量肿瘤区粒子植入的剂量， 也 很难将测量的剂量参数与患者的解剖学信息如靶区及危及器官相关联。如 果能够从患者体表精确
的探测到肿瘤区的放射性粒子所释放的 γ 射线，将 探测到的射线成像并与肿瘤区及危及器官相关联则可能从根本上解决以 剂量测量的问题。
本研究应用 SPECT/CT 来探测碘-125 放射性粒子发出的 γ 射线，拟从 根本上解决以上问题， 为粒子植入术后患者提供一种
简单且精确的剂量验 证方法。SPECT/CT 是核医学科用于探测放射性核素释放的 γ 射线并成像 的设备。此设备有一到三个伽马照相
机用于探测放射性核素释放的伽马射 线的强度。射线的强度可以用放射性计数值来量化并成像。SPECT/CT 自 带的软件系统可将放射性
核素附近的放射性浓聚根据不同的放射性计数 值来成像以显示不同计数值的放射性浓聚的范围。此技术目前应用于前列 腺癌生物靶区的确定、骨
转移癌的诊断、碘-125 放射性粒子植入人体后有 无游走[17-19]。目前有关应用 SPECT/CT 探测放射性粒子植入术后剂量
分布 并将放射性计数值与剂量关联的文章除本课题组外尚无人报道。实际上， SPECT/CT 可以准确探测放射性粒子周边的放射性浓聚计
数值。如果能研 究出放射性计数值与粒子周边剂量的关系， SPECT/CT 探测射线并成像的45方法将有可能用于粒子植入术后患者的剂
量验证。我们的前期研究曾经得出了放射性计数值与粒子周围剂量的初步关 系。SPECT/CT 探测的放射性计数值对于不同的放射性粒子的
剂量比较敏 感[20] 。但是我们早期的研究仅仅扫描了 6 颗碘-125 放射性粒子。因此我 们觉得实验结果的准确性尚有不足， 难
以应用于临床。本实验中， 我们用 SPECT/CT 扫描了 70 颗不同活度的粒子，分析了大量的研究数据。相信 此次研究的放射性计
数值与剂量的关系的准确性较我们早期的研究将大 大提高。本研究结果的得出将为以 SPECT/CT 射线探测为基础的剂量验证的临床应用
提供科学的理论基础。材料与方法1 主要试剂和仪器1.1 计算机治疗计划系统(TPS)：Prowess Panther Brac
hy v5.0 近距离治疗 （Brachytherapy）计划系统，美国 prowess 有限公司。1.2 18G 植入针、粒子仓
和 Mick200-TPV Applicator 枪等设备为美国 Mick Radio-Nuclear 公司提供。1.3 SPEC
T/CTDiscovery NM/CT 670 型，美国 GE 公司。 SPECT 是对从病人体内发 射的 γ 射线成像和量化，对
无放射性的物质不具有显像功能。 CT 是对不 同密度（对 X 线的吸收系数） 的物质进行区分并成像， CT 在本研究中起 到了定位
作用，能分辨出粒子和模体的位置。1.4 碘-125 放射性粒子6711-99 型，粒子长 4.5mm, 直径 0.8mm, 活度
分别为 1.48×107 、 1.85×107 、2.22×107 、2.59×107 、2.96×107 及 3.33×107
、3.7×107Bq 的粒子 各 10 颗，能量 27-35KeV，半衰期 59.4 天，在粒子进行 SPECT/CT 扫描 前应
用放射性活度计（井型电离室）测量其实际活度。活度误差要求在±5% 以内。北京智博医药公司。1.5 放射性活度计CURIEMENT
OR? 3 型放射性活度校准计，德国 PTW 公司。用于在 扫描粒子之前测量粒子活度，保证活度的准确。461.6 聚苯乙烯固体水
模体RW3 型， 德国弗莱堡 PTW 公司。固体水模体作为组织等效材料， 在实验中模拟人体软组织对放射线的衰减，并作为放射性粒子的
载体。1.7 区域辐射报警仪TJ-III 型， 中国辐射防护研究院， TJ— Ⅲ 型 X、γ 剂量率报警仪是一 种高精度、宽量程
的放射性剂量率报警仪， 主要用来对 X 、γ 射线进行测 量并报警。广泛应用于工业无损探伤、医院 γ 刀治疗、洗煤厂、水泥厂、 同
位素应用、 γ 辐照、医院 X 射线诊断、钴治疗、核电站等放射性场所。 本实验中用于监测是否有粒子遗失或辐射泄漏。1.8 手持式
多功能剂量仪Inspector 型。美国 MEDCOM 公司。Inspector 射线检测仪用于检测 α、 β 、γ 和 X 射线
，对 α 和 β 射线源的灵敏度很高，内置 2 英寸扁平螺旋式 GM 探测器， LCD 数字显示读数,自动补偿 GM 管的滞后时
间，可选择 CPS 、mR/hr 、CPM 或 mSv/hr 等不同单位，抗饱和电路可避免强辐射场 的干扰，定时读数周期从 1 分
钟到 24 小时，总数/定时器(Total/Timer)功 能可对轻微污染进行定时读数的精确检测， 检测仪符合欧洲 CE 认证要
求， “ 安全第一” 的校准功能可避免校准人员的辐射接触。用于实验过程中探测辐射，保证安全。 一旦粒子遗失，可用此设备探测并寻找。
1.9 个人报警仪RAD60 型。芬兰 MIRION 公司。芬兰 RAD-60 个人剂量仪是一种从 事 γ 射线和 X 射线辐照
工作人员的个人剂量报警仪。可探辐射种类： γ 射 线和 x 射线。能量响应范围：60 KeV-3.0 MeV。测量范围：剂量 1μ
Sv-9.99Sv （0.1 mrem-999 rem）。剂量率： 5μSv/h-3Sv/h（0.5mrem/h-300rem/h
）。测 量准确度：±5%（Cs137,662KeV 剂量率为2mSv/h 时）。剂量率线性：±15%。 2 放射性粒子活度检测
订购的 70 颗活度分别为 1.48×107 、1.85×107 、2.22×107 、2.59×107 、 2.96×107 及
3.33×107、3.7×107 Bq 的粒子各 10 颗， 送到核医学科后由专门 分 管 放 射 性 粒 子 领 取 的 人
员 登 记 并 取 回 。 由 实 验 人 员 应 用CURIEMENTOR? 3 型放射性活度校准计测量活度。过程如下：2.1
检测人员防护检测人员在测量粒子活度之前需做好自身防护， 本中心要求检测人员必须穿戴铅帽、铅眼镜、铅围脖、铅衣、铅护臂、铅手套。其
中铅帽、铅 围脖、铅衣、铅护臂为 0.5mm 铅当量即可做到完全防护。铅手套、铅眼镜要求至少为 0.25mm 铅当量。佩戴个人报警
仪。2.2 检测台物品准备测量活度前需事先准备好所需物品， 温度计及气压计各一个。放射 性活度计放在桌面上并距离墙 1.5m，桌
子高度 1m。活度计旁边放置带有 铅玻璃的射线防护屏风。将放射性粒子放在防护屏风后。另外需要准备反 向镊子一把， 此镊子为测量粒子
活度专用， 其特殊的反向设计可防止夹破粒子引起辐射泄漏。手持式多功能剂量仪一台。2.3 测量粒子活度测量活度时，检测者先打开活度
计电源预热 30 分钟，待读数稳定后 按设备上的归零键去除天然本底辐射，然后选择所测放射性同位素种类。 本研究中应用的是碘-125
放射性同位素，因此选择碘-125 键即可。首先 将 1.48×107Bq 的 10 颗粒子从铅防护瓶中取出， 放在专用的放射性
粒子装 载平台上的凹槽内。用反向镊子夹取一颗粒子小心的放入活度计的粒子托 架中心的细管内，观察粒子落入细管底部后将粒子托架放入活度
计内部。 待活度计显示屏上的读数稳定后读取活度数值。如此反复测量所有 70 颗粒子的活度。如活度误差小于±5%则可以进行扫描实验。
3 固体水模体的制作应用德国 PTW 公司的 RW3(聚苯乙烯材料， PTW Freiburg，Germany), 边长 30cm
，厚度 1cm。选取 5 块固体水模体，其化学成分（质量份数） 与物理参数详见表 1。在其中一块模体正中心垂直打孔， 深度 4.5
mm，直径 0.8mm。见图 1。48图 1 在固体水模体正中心打孔Fig.1 Drill a hole in the midd
le of the phantom4 扫描粒子4.1 装载粒子实验人员穿戴好防护装备后用反向镊子将活度为 : 1.48×107
、 1.85×107 、2.22×107 、2.59×107 、2.96×107 、3.33×107 、3.7×107 Bq 的粒
子分 别放入模体中心的孔内（图 2），在此块模体两侧各放数块模体,且模体之 间避免有空气干扰，见图 3。图 2 将粒子放入模体中
心孔内Fig.2 Put the seed into the hold in the middle of the phantom4
9图 3 在粒子所在固体水两侧分别放置固体水模体并压紧Fig.3 Other solid waters were located
next to the one with the hole on bothsides. The air was pressed
away from the space among the phantoms. 4.2 模体位置摆放及校准将放好粒子的固体水模体
垂直放置于 SPECT/CT 检查床上， 固体水模 体平面与检查床平面相垂直。激光线定位保证模体完全垂直于水平面并无偏斜，见图 4
。图 4 将固体水模体垂直放于检查床并用激光线校准Fig.4 The phantoms with seeds were locat
ed on the couch of the SPECT/CTperpendicularly. A laser line was
used to make sure the phantoms werecompletely perpendicular to th
e ground and the couch’s long axis504.3 扫描模体应用 SPECT/CT 垂直粒子长轴扫描，
采用低能高分辨 LEHR 型准直 器， H 模式，双探头 360 度采集，每个探头采集 180 度，每 6 度采集 1 祯， 每帧
10s，等中心旋转, 扫描半径 29.6cm，矩阵密度 256×256,能量水 平为 35.5KeV，能量窗宽 30%。首先扫
描放射性粒子发出的 γ 射线范围， 扫描完成后应用设备的 CT 功能扫描模体与粒子，扫描层厚为 3.75mm 。 见图 5。图 5
用 SPECT/CT 扫描固体水模体Fig.5 Scan the solid water phantom with SPECT
/CT 5 图像融合并记录计数值应用设备融合软件融合图像，在粒子中心截面上采集距离粒子中心 1-15mm 放射性浓聚的计数值（ c
ount 值）（X）。具体测量步骤如下：在 SPECT/CT 设备图像显示软件上调出放射性浓聚的感兴趣区域（Region of I
nterest ，ROI），调节 ROI 内计数值的上限值和下限值， 使两者差值为 1， 此时的 ROI 边界所有计数值相等。调整
此 ROI 的大小，使其水平和垂直 边界到粒子中心点的距离分别为 1-15mm，分别读出水平和垂直边界对应 的计数值并记录（图 6
），即为距离粒子中心点特定距离的放射性浓聚计 数值。 3.7×107Bq 粒子 100 、200 、300 、400 、500 、
600 计数值浓聚范围 随着计数值升高而逐渐缩小，见图 7。51图 6 图像融合后调整感兴趣区域计数值Fig.6 Adjust t
he region of interest after image fusion图 7 3.7×107 Bq 粒子 100 至 6
00 计数值浓聚范围Fig.7 The count value areas of 100 to 600 of a 3.7×107
Bq seed6 粒子周围剂量计算根据 AAPM TG-43 号报告，应用公式 D=1.44×SK ×Λ×(1/r2)×g
(r)×Φan ×T1/2 计算距离粒子中心 1-15mm 点的剂量(Y) [21]。D 为总剂量，单位 cGy。52SK 为放射
性粒子的活度，单位 mCi，其中 1mCi=3.7×107Bq。Λ 为距离粒子 1cm 处的剂量率常数， 等于 0.981，单位为
cGy/h×mCi。 r 为剂量点距离粒子的距离，单位为 cm。g(r)为径向剂量函数，等于 1.139/r0.474。Φan
为近似点源平均各向异性因子，等于 0.93。T1/2 为放射性粒子的半衰期，为： 1425.6h,单位为 h。7 统计学处理将距离
粒子中心不同距离的计数值与该点相对应的剂量关联，应用 SPSS 18.0 软件得出计数值剂量关联曲线。首先将 70 颗粒子所有的计
数值 与对应点剂量关联，计算出关系方程及关系曲线。然后将每一个活度的10 颗粒子的计数值与对应点剂量关联，计算出关系方程及关系曲线
。结 果1 放射性计数值SPECT/CT 扫描不同活度粒子后， 距离粒子中心 1-15mm 放射性浓聚 的计数值有如下规律： 同
一活度粒子周边的放射性计数值随着距离粒子中 心距离的变大而变小。不同活度粒子周边距离粒子中心同一距离的放射性 计数值随着粒子活度的
增加而呈现增加趋势。 1.48×107Bq 粒子距离粒子 中心 1mm 点的计数值均数为 882.69±30.4，距离粒子中心 1
5mm 点计数值 均数为 20.5±2.12 。1.85×107Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的计数值均数 为 828.65±
90.12，距离粒子中心 15mm 点计数值均数为 51.85±67.17 。 2.22×107 Bq 粒子距离粒子中心 1mm
点的计数值均数为 914.85±28.74，距 离粒子中心 15mm 点计数值均数为 53.75±50.92。2.59×107 B
q 粒子距离粒 子中心 1mm 点的计数值均数为 937±12.66，距离粒子中心 15mm 点计数 值均数为 127.05±49
.74。2.96×107 Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的计数值 均数为 931.2±17.56，距离粒子中心 15mm 点计
数值均数为 76.95±55.67。 3.33×107 Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的计数值均数为 889.35±39.05
，距 离粒子中心 15mm 点计数值均数为 43.9±57.05 。3.7×107 Bq 粒子距离粒子 中心 1mm 点的计数值均
数为 939.35±14.7，距离粒子中心 15mm 点计数值 均数为 145.65±33.03。详细数据请见表 2。表 2 距
离不同活度粒子中心 1-15mm 放射性浓聚计数值（均数±标准差）Table 2 The count values of poin
t 1-15mm from the seeds center距离粒子中 心不同的距 离（mm）1.48×107不同粒子活度（Bq）
对应的计数值1.85×1072.22×1072.59×107 2.96×1073.33×1073.7×1071882.69±30.
4828.65±90.12914.85±28.74937±12.66931.2±17.56889.35±39.05939.35±1
4.72828.31±35.91793.3±91.89876.7±33.4908.6±16.61896.25±19.42850.1
5±41.58913.9±14.923759.38±39.79741.1±84.79826.15±35.96866.5±24.78
849.25±26.24785.75±50.65873.2±16.074675.44±54.64677.1±85.6759.65±
42.07814.65±33.08790.35±34717.75±55.63817.45±17.995584.63±66.0460
6.15±94.44686.65±46.84753.3±42.69719.95±41.01645.2±62.2758.4±23.1
16499.06±84.77532.25±94.46608.6±54.06684.25±53.4645.4±50.71563.05
±69.72699.1±26.667410.13±98.82457.75±100.39529.65±60.59616.3±61.4
9566.7±58.89482.45±67.68625.85±27.028327.38±113.3360.8±120.79449.
4±65.19545.6±69.37483.25±68.79413.2±72.99556.3±29.669250.44±108.8
8318.3±108.04372.65±70.67468.7±71.7404.3±77.81335.05±75.43485.1±3
4.3410183.38±106.18251.85±103.86304.1±70.82402.1±73.65337.7±78.08
270.45±78.04416.75±34.4211136.81±93.05193±104.53243.6±73.83336.85
±70.72272.45±74.8210.65±75.33353.8±33.451285.56±87.75141.4±96.521
81.7±68.54272.85±68.52210.55±74.55158.4±70.17285.1±35.961338.4±58
.9397.9±91.78130.9±67.39221.35±64.32159.05±68.77115.7±67.89234.6±
35.651431±40.8176.59±80.9284±61.56173.15±60.02116.25±62.1184.05±6
1.14189.65±37.061520.5±2.1251.85±67.1753.75±50.92127.05±49.7476.9
5±55.6743.9±57.05145.65±33.032 粒子周边不同点剂量根据公式计算出距离不同活度粒子中心 1-15mm
点的剂量随着距离 的增大而呈平方反比的规律减小。距离粒子中心相同距离的点的剂量随着 粒子活度增加而增加。 1.48×107Bq
粒子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 2541.53Gy，距离粒子中心 15mm 点计数值均数为 3.13Gy 。1.85×1
07Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 3176.91Gy，距离粒子中心 15mm 点 计数值均数为 3.91Gy 。2.
22×107Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 3812.3Gy，距离粒子中心 15mm 点计数值均数为 4.69Gy 。
2.59×107 Bq 粒 子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 4447.68Gy，距离粒子中心 15mm 点计 数值均数为 5.
48Gy 。2.96×107Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 5083.07Gy，距离粒子中心 15mm 点计数值均数为
6.26Gy 。3.33×107Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 5718.45Gy，距离粒子中心 15mm 点 计数
值均数为 7.04Gy 。3.7×107 Bq 粒子距离粒子中心 1mm 点的剂量为 6353.83Gy，距离粒子中心 15mm
点计数值均数为 7.82Gy。详细数据请见 表 3。54表 3 距离不同活度粒子中心 1-15mm 处的剂量Table 3 Th
e doses of point 1-15mm from the seeds center距离粒子中 心不同的距 离（mm）1.4
8×1071.85×107不同粒子活度（Bq）对应的剂量（Gy）2.22×107 2.59×107 2.96×1073.33×10
73.7×10712541.533176.913812.3 4447.68 5083.075718.456353.832457.4
5571.82686.18 800.54 914.911029.271143.643167.76209.7
251.65 293.59 335.53377.47419.41482.34102.92123.51 14
4.09 164.68185.26205.84547.4159.2671.11
82.96 94.81106.67118.52630.237.7545.29 52.84 60.3
967.9475.49720.6225.7830.93 36.09 41.2446.451.55814
.8218.5322.23 25.94 29.6433.3537.05911.0713.8416.61 19.38 22.1524
.9227.68108.5310.6712.8 14.93 17.0719.221.33116.74
8.4210.11 11.8 13.4815.1716.85125.446.88.15
9.51 10.8712.2313.59134.465.576.67 7.8
8.9210.0311.15143.714.645.57 6.5 7.428.359.28153.133.914.69 5.48
6.267.047.823 计数值与剂量关系所有活度的粒子周边放射性计数值与相应点剂量关系均满足公式 Y = b0(b1) x
。计数值与剂量呈指数方程关系。在此公式中， 不同活度粒子时 b0 稍有不同，但是 b1 在任何活度粒子时均为 1.006。3.1
将所有 70 颗粒子周边的计数值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT /CT 计数值（X）与相对应的碘-125 粒子周围
剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=2.489×1.006x ，R2=0.816 ，F=8648.87 ，r=0.000<0.0
1，即拟合指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 8。55剂量（Gy）计数值图 8. 所有 70 颗碘-125 粒子周围计数值与剂量
的关系曲线Fig.8. The correlative curve of count value and doses of all
70 seeds3.2 1.48 × 107 Bq 粒子周边的计数值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT /CT 计数
值（X）与相对应的碘-125 粒子周围剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=2.442×1.006x ，R2=0.833 ，F=9
40.962 ，r=0.000<0.01，即拟 合指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 9a。剂量（Gy）计数值图 9a 1.48×
107Bq 碘-125 粒子周围计数值与剂量的关系曲线Fig.9a The correlative curve of count
value and doses of 1.48×107 Bq seeds563.3 1.85×107Bq 粒子周边的计数值与相应位
置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT /CT 计数值（X）与相对应的碘-125 粒子周围剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=2.
460×1.006x，R2=0.780，F=962.92，r=0.000<0.01，即拟合 指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 9
b。剂量（Gy）计数值图 9b 1.85×107 Bq 碘-125 粒子周围计数值与剂量的关系曲线Fig.9b. The corr
elative curve of count value and doses of 1.85×107 Bq seeds 3.4 2
.22×107Bq 粒子周边的计数值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT /CT 计数值（X）与相对应的碘-125 粒子周
围剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=2.361×1.006x，R2=0.849，F=1652.161，r=0.000<0.01
，即拟合指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 9c。剂量（Gy）计数值图 9c 2.22×107Bq 碘-125 粒子周围计数值与剂
量的关系曲线57Fig.9c. The correlative curve of count value and doses of
2.22×107 Bq seeds 3.5 2.59×107Bq 粒子周边的计数值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT
/CT 计数值（X）与相对应的碘-125 粒子周围剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=1.586×1.006x，R2=0.821
，F=1370.657，r=0.000<0.01，即拟合指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 9d。剂量（Gy）计数值图 9d. 2
.59×107 Bq 碘-125 粒子周围计数值与剂量的关系曲线Fig.9d. The correlative curve of
count value and doses of 2.59×107 Bq seeds 3.6 2.96×107Bq 粒子周边的计数
值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT /CT 计数值（X）与相对应的碘-125 粒子周围剂量（Y）（Gy）的 关系如下：
Y=2.657×1.006x，R2=0.839，F=1529.475，r=0.000<0.01，即拟合指数模型有统计学意义。拟合
曲线见图 9e。58剂量（Gy）计数值图 9e. 2.96×107 Bq 碘-125 粒子周围计数值与剂量的关系曲线Fig.9e.
The correlative curve of count value and doses of 2.96×107 Bq se
eds 3.7 3.33×107Bq 粒子周边的计数值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出 SPECT /CT 计数值（X）与相对应的
碘-125 粒子周围剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=3.929×1.006x，R2=0.855，F=1706.184，r=0
.000<0.01，即拟合指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 9f。剂量（Gy）计数值图 9f 3.33×107Bq 碘-125
粒子周围计数值与剂量的关系曲线Fig.9f The correlative curve of count value and do
ses of 3.33×107 Bq seeds593.8 3.7×107Bq 粒子周边的计数值与相应位置的剂量进行曲线拟合得出
SPECT /CT 计数值（X）与相对应的碘-125 粒子周围剂量（Y）（Gy）的 关系如下： Y=1.817×1.006x，R
2=0.843，F=1597.396，r=0.000<0.01，即拟 合指数模型有统计学意义。拟合曲线见图 9g。剂量（Gy）计数
值图 9g 3.7×107 Bq 碘-125 粒子周围计数值与剂量的关系曲线Fig.9g The correlative curv
e of count value and doses of 3.7×107 Bq seeds讨 论以CT 为基础的术后验证计划是目
前验证肿瘤粒子植入术后剂量的唯 一标准[22] 。其步骤为将术后肿瘤区 CT 导入计算机治疗计划系统,勾画靶 区， 选取植入的粒子
活度， 逐层识别粒子位置及数目， 计算剂量。在做术 后剂量验证时， 物理师必须预知每颗粒子准确的活度、肿瘤内部的粒子数 目及准确识
别粒子位置才能保证剂量计算的准确性。但在临床工作中我们 所用的放射性粒子多数情况下实际活度与标示活度存在一定误差， 而且每 一批粒
子质量并不均一，因此植入到肿瘤内的粒子活度存在偏差， 这势必 会导致剂量差异。杨智杰等研究发现,不同厂家粒子实际活度与标示活度 有
明显差异， 大者超过 5%，此活度误差可导致至少 10Gy 的剂量误差[23]。 粒子植入到肿瘤内部以后有游走可能[24-26]，
一旦游走， 如果做术后验证计60划时未能发现，则可能多识别粒子数目导致肿瘤内靶区剂量比真实值高。 因为 CT 的伪影[27]、一颗
粒子可在 2 个层面显像及部分粒子集中、重叠的 原因， 使精确识别粒子的位置及数目变得困难从而导致剂量误差。要想减 少以上原因导致
的剂量验证误差，需要耗费大量人力和时间，即便如此， 以 CT 为基础的剂量计算与实际剂量仍有一定差距。特别是不同物理师去 做同一个
患者的术后验证计划剂量参数也不同，无法建立多中心间统一 的、客观的、可重复的剂量验证体系，也是困扰粒子植入剂量学发展的瓶颈。SPE
CT/CT 的 γ 照相机探头可以探测从病人体内发射的 γ 射线并对其 成像[28]。碘-125 粒子植入体内后可释放能量为 27
.4 -31.4KeV 的 X 射线和 35.5 KeV 的 γ 射线。射线浓度与植入的粒子数目及活度直接相关，可被 SPECT
/CT 探测到并清楚成像， 且 γ 射线的浓度可用 SPECT/CT 的计数值 量化。我们前期应用 SPECT/CT 扫描一位前列
腺癌粒子植入术后患者， 发 现放射性浓聚可清楚成像并聚集在前列腺周围[29]。虽然当时未能揭示放射 性浓聚与剂量的确切关系， 但是
这一现象给粒子植入术后剂量验证提供了 新的思路。本文将射线浓度与剂量关联，得出二者的确切关系，使SPECT/CT 探测射线浓度可能
成为粒子植入术后剂量验证的一种新方法。由图 8、图 9 可以看出， 无论是所有活度还是各个活度的粒子， 拟合 得出的曲线有较好的一
致性， 均为复合曲线， 放射性浓聚计数值与剂量关 系方程形式均为 Y=b0(b1)x 。说明此数据很好的揭示了计数值与剂量的内 在
关系。由所有数据拟合得出的关系公式 Y=2.489×1.006x 可能适用于任何 活度粒子的剂量验证。理想状态下分析， 可能任何活
度粒子的放射性浓聚 计数值与剂量关系方程均应完全一致。但公式中不同活度的 b0 值有一定 差异， 可能为扫描过程中或数据统计过程中
的误差引起， 也可能为样本量 少导致。应进一步研究， 规范所有的扫描及数据统计步骤， 最大限度消除操作不当引起的误差，然后增加样本
量，以求得出更加精确的关系公式。应用 SPECT/CT 做粒子植入术后的剂量验证可解决如下问题： 1)不需 预知粒子活度及数目，
粒子释放的射线与每一颗粒子的实际活度及粒子数 目直接相关， 活度越大， 数目越多，单位时间内释放射线越多， SPECT/CT 可直
接探测粒子发出的 γ 射线的浓度并量化。 2)不需要识别粒子位置， SPECT/CT 是从体表探测肿瘤内部发出的 γ 射线浓度，
其准确性与粒子位置无关。3)减少大量人力和时间的消耗， 仅需术后 SPECT/CT 扫描， 即可 根据剂量浓度关系评价剂量。简单
易行， 剂量可视， 最大限度降低人为误 差。4)由于不需考虑粒子活度、数目、位置等因素， 使得分期多次植入粒 子的剂量验证成为可能
。本研究应用 SPECT/CT 探测固体水模体内碘-125 粒子放出的 γ 射线。 得出了粒子周围放射性计数值与剂量的关系曲线和关
系方程。这一计数值 与剂量的关系可以作为 SPECT/CT 探测粒子剂量应用于放射性粒子植入 术后患者剂量验证的理论基础。虽然以
SPECT/CT 为基础的术后剂量验证 尚处于初步研究阶段， 尚不能应用于临床， 但是随着更多、更精准的研究 的进行，必然能让 S
PECT/CT 为基础的剂量验证在粒子植入术中的应用占 有一席之地。粒子植入术后的患者仅需扫描 SPECT/CT，即可通过融合图
像逐层观察代表处方剂量的放射性浓聚区域是否完全覆盖肿瘤靶区， 如果 完全覆盖， 则粒子植入的剂量覆盖可能较好； 如果没有完全覆盖，
则说明 未覆盖区域剂量可能不足， 需要补充植入粒子。应用此方法做术后剂量验 证可能将真正做到相对客观、准确， 解决目前粒子植入临
床剂量验证难以 克服的实际问题， 可能成为粒子植入剂量验证的全新手段， 从而改变粒子植入术后剂量计算的历史。本研究尚存在以下不足：
由于该研究中 SPECT/CT 的扫描层厚为 3.75mm，粒子长度为 4.5mm，因此测量计数值层不一定为过粒子中心点 的层面；
下一步将减小扫描层厚进一步研究。本研究从点剂量出发， 阐述 了 SPECT/CT 扫描碘-125 粒子周围的放射性浓聚度与剂量关
系，在方法 中限定了扫描的各种参数、粒子的位置、固体水的规格等， 得出的公式仅 适用于本论文中规定参数下的单颗粒子周围剂量评价。对
于多颗粒子组合 成线、面、体的剂量评价尚需更多的研究。此实验结果为应用放射物理学 方法，在理想条件下得出的结果， 组织等效模体与实
际人体仍有较大差别，故暂时不能将此结果应用于患者的实际剂量评价。总之,SPECT/CT 扫描碘-125 粒子周围的放射性浓聚与剂量
成一定的 关系， SPECT/CT 扫描使粒子周围剂量可视化， 可能为粒子植入的术后剂量验证提供更加精确、简便的验证方法。62小
结1. SPECT/CT 可准确探测碘-125 粒子周围放射性浓聚并量化。 2. 将放射性计数值与对应点的剂量关联可得出指数关系。
3. 计数值与剂量的关系可为 SPECT/CT 探测为基础的粒子植入术后剂量验证提供理论依据。参考文献1.Phillip M.De
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. 2016, 15:S183-S184.66第三部分SPECT/CT 评价前列腺癌碘-125 粒子植入后剂量 分布与疗效初探前
言近 30 年来，碘-125 放射性粒子在前列腺癌永久性近距离治疗中应用 的最为广泛。被美国国立综合癌症网络(NCCN)指南推荐为
早期前列腺癌 的首选根治治疗手段[1]。除了植入技术， 粒子植入的剂量学也广泛受到关 注。美国医学物理学家协会（AAPM）建议所有
粒子植入术后患者均需行 术后的剂量计算以保证治疗效果[2]。术后剂量验证用于评价靶区及危及器 官剂量，其标准方法为应用计算机治疗计
划系统（TPS）以 CT、超声等 图像为基础进行剂量计算[3-5] 。但此剂量验证方法存在粒子识别困难、植 入的粒子数目必须预知、
粒子游走至其他部位影响剂量计算、仅为计算结 果并非实际剂量分布、人为计算误差等弊端。如何解决以上问题是困扰粒 子植入剂量验证的难题
。SPECT/CT 的 γ 照相机可以探测从病人体内发射 的 γ 射线并对其成像， 我们的前期研究发现 SPECT/CT 探测的粒
子放射性 计数值可准确量化， 并与粒子周边剂量有相关性[6] ，并在本论文第二部分 得出了相对精确的初步基础研究数据。现对其是否可
以用来探测粒子植入患者的剂量分布及评价疗效做了如下尝试。材料与方法1 主要试剂和仪器1.1 计算机治疗计划系统(TPS)Prow
ess Panther Brachy v5.0 近距离治疗（Brachytherapy）计划系统， 美国 prowess 有限公司
。1.2 18G 植入针、粒子仓和 Mick200-TPV Applicator 枪等设备为美国 Mick Radio-Nucle
ar 公司提供。1.3 SPECT/CT67Discovery NM/CT 670 型，美国 GE 公司。 SPECT 是对从病人
体内发 射的 γ 射线成像和量化，对无放射性的物质不具有显像功能。 CT 是对不 同密度（对 X 线的吸收系数） 的物质进行区分并
成像， CT 在本研究中起 到了定位作用，能分辨出粒子和模体的位置。1.4 碘-125 放射性粒子6711-99 型，粒子长 4
.5mm,直径 0.8mm,活度 1.11×107-1.48×107Bq ， 能量 27-35KeV，半衰期 59.4 天， 在粒
子植入前应用放射性活度计（井型 电离室） 测量其实际活度。活度误差要求在±5%以内。北京智博医药公司。 1.5、放射性活度计： C
URIEMENTOR? 3 型放射性活度校准计， 德国 PTW 公司。用于在扫描粒子之前测量粒子活度，保证活度的准确。1.6 区
域辐射报警仪TJ-III 型， 中国辐射防护研究院， TJ— Ⅲ 型 X、γ 剂量率报警仪是一 种高精度、宽量程的放射性剂量率报
警仪， 主要用来对 X 、γ 射线进行测 量并报警。广泛应用于工业无损探伤、医院 γ 刀治疗、洗煤厂、水泥厂、 同位素应用、 γ
辐照、医院 X 射线诊断、钴治疗、核电站等放射性场所。 本研究中用于监测是否有粒子遗失或辐射泄漏。1.7 手持式多功能剂量仪In
spector 型。美国 MEDCOM 公司。Inspector 射线检测仪用于检测 α、 β 、γ 和 X 射线，对 α 和 β
射线源的灵敏度很高，内置 2 英寸扁平螺旋式 GM 探测器， LCD 数字显示读数,自动补偿 GM 管的滞后时间，可选择 CP
S 、mR/hr 、CPM 或 mSv/hr 等不同单位，抗饱和电路可避免强辐射场 的干扰，定时读数周期从 1 分钟到 24 小时
，总数/定时器(Total/Timer)功 能可对轻微污染进行定时读数的精确检测， 检测仪符合欧洲 CE 认证要 求， “ 安全第
一” 的校准功能可避免校准人员的辐射接触。用于实验过程中 探测辐射，保证安全。 一旦粒子遗失，可用此设备探测并寻找。1.8 个人
报警仪RAD60 型。芬兰 MIRION 公司。芬兰 RAD-60 个人剂量仪是一种从 事 γ 射线和 X 射线辐照工作人员的个人
剂量报警仪。可探辐射种类： γ 射 线和 x 射线。能量响应范围：60 KeV-3.0 MeV。测量范围：剂量 1μSv-9.99
Sv （0.1 mrem-999 rem）。剂量率： 5μSv/h-3Sv/h（0.5mrem/h-300rem/h）。测 量准
确度：±5%（Cs137,662KeV 剂量率为 2mSv/h 时）。剂量率线性：±15%。681.9 3D 打印模板整体厚度
5mm，预设针道孔处厚 10mm，模板结构包括穿刺引导孔， 辅助孔，应急通道，定位孔等，材料为 somos11122 型树脂，应用
3DSL450M 型 3D 打印机打印，北京启麟科技有限公司。1.10 PET-CT: DiscoveryCT750HD 型，美
国 GE 公司。1.11 负压真空垫大小 120cm×80cm×4cm，淄博天辰医疗器械厂。2 患者情况选取 2014 年和 20
18 年在我院治疗的前列腺癌患者两例。患者一，男 性， 66 岁,前列腺特异抗原（PSA） 12.35μg/L，前列腺腺泡腺癌，
Gleason 评分 2+3=5 分，cT1cN0M0 Ⅱ期， 中危。术前内分泌治疗（比卡鲁胺 50mg， 口服， 日一次， 戈舍
瑞林 3.6mg 皮下注射 q28 d）1 个月。患者二， 男性， 76 岁，PSA 12.75μg/L，前列腺腺泡腺癌，Glea
son 评分 3+4=7 分，cT2aN0M0 Ⅱ期，中危。冠心病病史 3 年。3 放射性粒子活度检测订购的放射性粒子在植入前一
天由物理师应用 CURIEMENTOR? 3型放射性活度校准计测量活度。过程如下：3.1 检测人员防护检测人员在测量粒子活度之
前需做好自身防护， 本中心要求检测人员 必须穿戴铅帽、铅眼镜、铅围脖、铅衣、铅护臂、铅手套。其中铅帽、铅 围脖、铅衣、铅护臂为 0
.5mm 铅当量即可做到完全防护。铅手套、铅眼 镜要求至少为 0.25mm 铅当量。佩戴个人报警仪。3.2 检测台物品准备测量活
度前需事先准备好所需物品， 温度计及气压计各一个。放射 性活度计放在桌面上并距离墙 1.5m，桌子高度 1m。活度计旁边放置带有
铅玻璃的射线防护屏风。将放射性粒子放在防护屏风后。另外需要准备反 向镊子一把， 此镊子为测量粒子活度专用， 其特殊的反向设计可防止
夹破 粒子引起辐射泄漏。手持式多功能剂量仪一台。3.3 测量粒子活度测量活度时，检测者先打开活度计电源预热 30 分钟，待读数稳
定后 按设备上的归零键去除天然本底辐射，然后选择所测放射性同位素种类，69本研究中应用的是碘-125 放射性同位素，因此选择碘-
125 键即可。首先 将粒子从铅防护瓶中取出，放在专用的放射性粒子装载平台上的凹槽内。 用反向镊子夹取一颗粒子小心的放入活度计的粒
子托架中心的细管内， 观 察粒子落入细管底部后将粒子托架放入活度计内部。待活度计显示屏上的 读数稳定后读取活度数值。如此测量所有粒
子中的 10%。如活度误差小于±5%则可以植入。4 粒子植入患者一采用前列腺癌标准术式植入粒子。患者连硬外麻醉后取截石位，直肠超声
探头与模板联合引导， 经会阴部穿刺前列腺植入粒子（图 1）。图 1 直肠超声探头及模板引导前列腺癌粒子植入Fig.1 Prost
ate cancer seed implantation guided by rectum Ultrasound probeand
template患者二因有冠心病病史， 不能耐受全麻或连硬外麻醉， 故在局麻下应用 3D 打印模板引导粒子植入。具体过程如下：4
.1 术前计划术前强化 CT 扫描后， 将 CT 的医学数字成像和通信（DICOM）数据 传输至 TPS 做术前计划。首先勾画靶区
及直肠、尿道、膀胱等危及器官 （图 2）。70图 2 勾画靶区及危及器官Fig.2 Delineate the target a
nd organs at risk然后三维重建骨骼、皮肤、靶区及危及器官， 大体观察它们之间的解 剖关系（图 3）。图 3 三维
观察靶区危及器官的解剖关系Fig.3 Observe the 3D position of the target and orga
ns at risk选择合适的粒子活度， 根据肿瘤与直肠、血管、膀胱等危及器官的关 系设计进针路径（图 4），71图 4.根据靶区
及危及器官的关系设计进针路径Fig.4. Designing the needle path and loading the se
eds针道层间距 5-10mm，针道设计到位后载入粒子， 计算等剂量线分布， 得出 DVH（图 5）达到处方剂量后提交计划，订购粒
子，第一例患者待手术。图 5 得出剂量体积直方图Fig.5 Pre-plan DVH第二例患者输出 CT 序列和所有针道的空间位
置坐标， 应用治疗计划 系统重建 CT 显示解剖结构、针道坐标及需要打印区域的皮肤轮廓， 根据 临床要求， 定义针道穿刺孔的大小，
生成并输出打印文件， 应用 3D 打印机打印 3D 模板。4.2 3D 打印模板制作72将患者的 TPS 治疗计划数据包导入启麟
3D 数字转换系统。根据患者 的 CT 影像数据及针道、粒子、体表轮廓等建立三维模型数据。根据患者 治疗计划设置针柱直径、针柱长
度， 针柱壁厚，从而生成导向针柱数据和 针柱号。根据患者三维模型数据的体表特征及导向针柱的分布位置， 设置 模板轮廓形状以及模板厚
度从而生成 3D 微创导向模板数据。根据患者治 疗计划在 3D 微创导向模板数据上生成定位线、定位点圆孔。把 3D 微创 导向模板
数据保存成 3D 打印机的 STL 格式文件。把打印文件输入到启麟3DSL450M 打印机中，打印出为此患者个体化设计的 3D 微
创导向模板（图6）。图 6 打印此患者的 3D 模板Fig.6 Print the individually designed
3D template4.3 植入粒子手术时按照术前计划定位时体位俯卧位用真空垫固定患者， 使 CT 定 位激光线与术前患者皮肤
上所画定位线重合。臀部碘酒酒精消毒后将 3D 打印模板按患者体表标记点固定于患者臀部，局部麻醉完成后穿刺定位 针， 扫描 CT 确
认模板位置无误后在将所有穿刺针穿刺入患者体内， 穿刺 完成后再次扫描 CT，确定植入针位置无误后，将粒子按照术前计划植入 到病人体
内。详细过程如下：4.3.1 体位固定与麻醉根据术前计划体位摆放患者手术体位， 打开 CT 的定位激光线， 令 X 轴、Y 轴激
光线分别与患者体表所画定位线相吻合， 采用负压真空垫固定73（图 7）。图 7 术中患者体位校准与固定Fig.7 Fixing
the patient during the procedure根据手术部位消毒术野， 严格执行无菌操作技术规范， 铺无菌洞巾后给
予局部皮肤局部浸润麻醉。4.3.2 模板复位消毒铺无菌巾后将消毒好的模板贴合在患者臀部皮肤。使模板的定位 复位孔与术前患者体表定
位标记的位置重合， 然后打开 CT 激光灯， 令 X 轴、 Y 轴激光线分别与模板的定位交叉线重合（图 8），进一步校准模板位置，
保证位置准确。图 8 术中用激光线校准模板位置Fig.8 Calibrate the template with laser l
ines and fixing744.3.3 穿刺定位针选择肿瘤中心层面上术前计划中作为定位针的两根共面针道， 局麻后 穿刺两根定
位针， 此时一定注意保持此定位针的共面。可用激光灯确定（图 9）。图 9 穿刺定位针并用激光线校准Fig.9 Insert the
anchor needles and calibrate with laser light 4.3.4 定位针位置校准及穿刺定
位针穿刺完毕后扫描 CT，观察定位针的位置及方向，与术前计划 此两针位置对比， 如果完全一致， 将其他针道引导孔的位置与方向与术前
计划一一对应，如果所有针道位置准确无误可将其他植入针从模板引导孔 穿刺入肿瘤， 进针深度为预计深度的三分之一。如果定位针位置与术
前计 划不一致，则需要精确测量定位针位置与术前计划位置的纵横两个方向上 的距离，然后用激光线辅助调整模板位置，重新穿刺定位针，扫描
CT ， 再次对比定位针位置与术前计划针道位置差别。直到两者位置吻合后再按 照术前计划在对应的针道内穿刺所有粒子植入针。需特别注
意的是穿刺时 一定随时观察共面植入针是否共面。可用激光线校准。4.3.5 微调植入针位置后植入粒子定位针位置无误后在模板引导下一
次性穿刺所有植入针（图 10）。75图 10 一次性穿刺所有植入针Fig.10Insert all the needles un
der the guidance of the template所有针穿刺到预计深度三分之一后扫描CT,然后观察植入针位置与术 前
计划的差异， 如果完全吻合， 继续进针到预计深度， 如果不吻合， 差别 较小者可将针拔出至皮下重新穿刺， 差别较大者可根据此针位置
， 在其周 围的辅助穿刺孔重新穿刺植入针。然后再次 CT 扫描确认植入针位置与术前计划一致（图 11）。图 11 确认植入针的位
置与术前计划一致Fig.11 Compare the actual needle position to that in pre-
plan 待所有植入针达到预计位置后按术前计划植入粒子（图 12）。76图 12 按术前计划植入粒子Fig.12 Implant
all the seeds according to pre-plan植入完成后， 拔出植入针压迫止血， 进行 CT 扫描，
对比各层面植入 的粒子分布及粒子数是否与术前计划一致（图 13），如有粒子未植入到预 计位置，应立即补充植入，以保证靶区及危及器官
的剂量要求。图 13 比较实际粒子位置与术前计划粒子位置Fig.13 Compare actual seeds location
to that in pre-plan同时观察有无出血等并发症， 及时对症处理。有条件者可做术后即刻剂量验证，无条件者术后 3 天
内完成术后剂量验证（图 14）。77图 14 行术后验证计划得出 DVHFig.14 Post-plan DVH5 扫描 SP
ECT/CT 及图像融合分析术后第二天应用 SPECT/CT 行前列腺扫描及显像， 患者取仰卧位， 扫 描过程中避免患者移动， S
PECT 图像采集条件为： 双探头平行采集， 分 别旋转 180° , 10s/帧，矩阵 128×128，放大倍数 1.0，能量水
平为 35.5 keV， 能量窗宽 30% ， CT 图像采集条件为： 120kV ，250mA，层间隔 3.75mm。 将数据传
至 XELERIS 图像后处理工作站， 根据放射性浓聚范围、粒子位 置及前列腺解剖结构进行 SPECT 图像与 CT 图像融合（图
15），以保证 两种图像融合精度。观察等剂量曲线分布范围与靶区及放射性浓聚范围的关系。78图 15 SPECT/CT 扫描后融合
放射性浓聚范围与 CT 图像Fig.15 Fusion image of SPECT/CT radioactive concent
ration and CT image 6 术后剂量验证将 SPECT/CT 融合图像传至 TPS,TPS 可自动识别 SPEC
T 与 CT 的融 合图像， 保证了融合图像在 XELERIS 工作站与 TPS 上坐标的一致性。层 间隔 3.75 mm，勾画靶
区、危及器官及放射性浓聚范围， 识别粒子， 做验 证计划，得出等剂量曲线分布及 DVH 图，计算靶区体积。首先观察第一例患者粒子射
线浓聚范围与前列腺的重合情况。调整融 合图像的放射性浓聚范围与术后计划中 145Gy、217.5Gy 等剂量线范围一 致。分别记录
不同剂量时放射性浓聚计数值， 观察此两个计数值曲线包含 的靶区及危及器官的范围， 计算此两种计数值放射性浓聚所包含的体积与 靶体积
之比。然后用以上计数值放射性浓聚范围及浓聚体积与靶体积比评 价另外一位前列腺癌患者并随访。7 其他治疗及随访两例患者术后均仅给予内
分泌治疗（比卡鲁胺 50mg，口服， 日一次， 戈舍瑞林 3.6mg 皮下注射 q28 d）并定期随访。结 果两例患者均顺利完成手
术，术后各剂量学指标满足术前计划要求，具体见表 1。表 1 两例患者靶区术前术后剂量参数对比Table 1 Pre- and p
ost-operation dose parameters of the two patientsD100(Gy)术前 术
后D90(Gy)V150(%)V100(%)V90(%)靶体积（ml）术前 术后术前 术后术前 术后术前 术后术前
术后病例 1 88.0 102.0 143.5 146.7
55.5 49.7 89.4 90.7 94.9 96
.3 32.4 37.4病例 2 88.5 99.9
148.2 150.4 49.1 51.0 91.5
91.7 94.5 96.4 33.9 34.2第一例患者的
融合图像可见前列腺周围叶明显的放射性浓聚，术后验证计划： D90 ： 146Gy ，D100 ： 102Gy ，V150:49.7
%, V100:90.7%,79V90:96.3%,靶区体积 37.4cm3 。145Gy（100%PD）剂量线完全包绕靶区，
对应的计数值约为 200（图 16）。图 16 第一例患者相当于处方剂量的 200 计数值放射性浓聚范围Fig.16 In p
atient 1, 200-count value line covered the target completely andp
art of anterior wall of the rectum was involved.此曲线包绕的体积为 39.7cm3
。此体积与靶体积之比为 106%，其范 围累及部分直肠前壁。217.5Gy（150%PD）剂量线对应的计数值约为 300 （图
17），范围未累及尿道和直肠， 此曲线包绕的体积为 21.9cm3 ，此体 积与靶体积之比为 58%。图 17 第一例患者相当于
150%处方剂量的 300 计数值放射性浓聚范围Fig.17 In patient 1, 300-count value lin
e did not cover anterior wall of rectumand urethra80根据 AAPM137 号报
告评价标准， 此患者 150%PD 对应计数值曲线内 体积与把体积比略高于 50%标准，其他参数均符合要求[2] 。此患者随访 4
年，PSA 正常， 无排尿相关症状。第二例患者术后验证计划： D90：150Gy， D100：99Gy ，V150:51%, V
100:91.7%, V90:96.4%,靶区体积 34.2cm3 。第 二例患者 200 等计数值曲线完全包绕靶区， 累及部分直
肠前壁（图 18），此曲线包绕的体积为 60.1cm3 ，此体积与靶体积之比为 176%。图 18 第二例患者相当于处方剂量的
200 计数值放射性浓聚范围Fig.18 In patient 2, 200-count value line covered t
he target completely andpart of anterior wall of the rectum was i
nvolved.300 等计数值曲线范围累及部分尿道（图 19），曲线包绕的体积为25.2cm3。81图 19 第二例患者相当
于 150%处方剂量的 300 计数值放射性浓聚范围Fig.19 In patient 2, 300-count value li
ne did not cover anterior wall of rectum,but the urethra was invo
lved此体积与靶体积之比为 74%。现患者术后 3 月， PSA 将至正常。无 排尿排便相关症状。两例患者术后不同计数值内体积与
把体积之比及对应剂量参数见表 2。表 2 两例患者术后不同计数值内体积与靶体积之比及对应剂量参数Table 2 The volu
me in different count values and the dose parameters of thetwo pa
tients计数值内体积（ml） 计数值内体积与靶体积比（%） 术后剂量学参数200 300
200 300 V100(%) V150(%)病
例 139.7 21.9 106 58
90.7 49.7病例 260.1 25.2 176
74 91.7 51.0
讨 论由于 TPS 的广泛应用，越来越多的研究证实碘-125 粒子植入治疗早 期前列腺癌长期随访疗效确切[7, 8]。自从 Roy
[9]将 CT 为基础的剂量计算应 用到前列腺癌粒子植入中后， 应用 CT 做剂量计算逐渐被广泛接受。美国 近距离治疗协会规定，
所有放射性粒子植入治疗的前列腺癌患者必须有术 后的验证计划，以评估其剂量[5] 。目前 CT 为基础的术后剂量计算是验证 肿瘤粒子
植入术后剂量的金标准， 但其只是根据粒子的活度、位置等信息 计算出粒子释放多少剂量， 所得到的剂量仅为计算结果。且应用 CT 为基
础的术后剂量计算做验证计划过程相对复杂， 需要手术医师及物理师同时 参与，不能 100%准确的识别每颗粒子。如果事先不知道植入多
少颗粒子 会严重影响剂量计算。如果粒子游走到远处的器官，局部 CT 不能发现， 会造成 TPS 计算剂量时粒子识别人为误差加大。因
此不同物理师做出的 验证计划不尽相同， 即使同一物理师，不同时间做出的计划也不完全一致，势必造成一定剂量上的误差。只要应用 TPS
验证剂量，此误差就难以避82(c)1994-2022 china Academic Journal Electronic pub
lishing House. All rights reserved.http://www.cnki.net免。如果应用多种影像手
段相互融合又会导致操作复杂，加重患者负担， 难以实现。因实际情况限制， 我们目前尚不能将剂量计置入人体探测粒子 植入术后的实际剂量
。因此计算的结果与实际的剂量分布可能存在一定误 差。如何在体外应用某种方式探测粒子植入术后剂量的实际分布鲜有研究。SPECT/CT
的 γ 照相机探头可以探测从病人体内发射的 γ 射线并对其 成像。2008 年 Kono Y 曾用 SPECT/CT 探测的方法
检查碘-125 放射性粒子 植入术后患者有无粒子移位[10] 。国内专家已有术前用 SPECT/CT 确定肿 瘤靶区及粒子植入术后
确定粒子分布的文献报道[11-13]，鲜有将 SPECT/CT 探测的碘-125 粒子放射性浓聚与剂量关联并用此评价疗效的研究。我
们前 期应用 SPECT/CT 探测碘-125 粒子植入区域的碘-125 粒子的 γ 射线能量 分布，发现所植入粒子区域有明显的放
射性浓聚，其浓聚范围、程度与 CT 示粒子分布范围、数目一致，且发现放射性浓聚程度与粒子周围剂量 有一定相关性[14, 15]。本
实验中第一例患者计数值为 200 的曲线与术后计划 中 145Gy 剂量线范围基本一致，此体积与靶体积之比为 106%，达到了 A
APM137 号报告中至少接受处方剂量照射的临床靶区（CTV）比例 要>95%的要求。根据此结果观察第二例患者，发现 200 计
数值曲线完全 包绕前列腺，范围稍大于其 145Gy 等剂量线范围，临床随访结果证实第 二例患者术后 PSA 逐渐将至正常。提示前列
腺癌粒子植入术后如果应用 SPECT/CT 做剂量验证， 计数值为 200 的曲线如果完全包绕靶区可能会有 较好的疗效。第一例患者
中 217.5Gy（150%PD）剂量线对应的计数值约 为 300，范围未累及尿道和直肠， 此体积与靶体积之比为 58%。长期随访
患者无直肠及尿道并发症， 考虑直肠和尿道可能能够耐受小于 300 计数值 代表的剂量。对于第二例患者， 300 计数值曲线略大于
217.5Gy 等剂量线 范围， 部分累及尿道和直肠， 目前已经随访 3 月， 尚未发现直肠及尿道并 发症表现。由此分析，直肠和
尿道可能能耐受稍高于 300 计数值的剂量， 但上线为多少尚需进一步研究。对于前列腺癌粒子植入术后剂量评价， 200 计数值曲线如
果完全包绕靶区， 可能会有较好疗效， 300 计数值曲线如果未累计直肠和尿道可能不会出现明显并发症。应用 SPECT/CT 做粒子
植入术后的剂量验证有明显优势。体外无创探 测射线并成像， 对患者无损伤。只需一位技术人员即可， 放射性浓聚图像与 CT 图像自动融
合， 简单易行， 不存在粒子识别问题， 无人为剂量误差。 因为其探测的是实际位于靶区内粒子的剂量， 是否预知粒子植入数目及粒 子是
否游走至其他部位对结果无影响。射线探测让剂量可视化， 易于理解， 放射性浓聚计数值达到标准的部位剂量充足， 放射性浓聚未达标的部位
剂 量不足， 如果在靶区内则需要补充植入粒子。本研究主要不足为仅为初步 临床研究， 病例数较少， 尚不能得出放射性浓聚程度与肿瘤吸
收剂量的准 确关系。本团队正在进行相关放射物理学、放射剂量学基础研究， 下一步 将增加病例数进行深入临床研究， 希望将来能找到计数
值与剂量之间的确 切关系，让 SPECT/CT 为基础的剂量探测成为放射性粒子植入术后一种客 观、准确的剂量验证方法。小 结SPE
CT/CT 可以探测到前列腺癌内碘-125 粒子的剂量分布并成像， 将 放射性浓聚程度与剂量关联， 可能成为评价前列腺癌粒子植入疗
效的新方 法。参考文献1. National Comprehensive Cancer Network, (NCCN) Clini
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(37):351-354.86结 论3D 打印模板引导粒子植入术后各剂量指标与术前比较无差别，其术 前术后剂量一致性及局部控制率明
显高于徒手植入， 对于固定的肿瘤， 可 能成为重复性好的标准术式。SPECT/CT 可准确探测碘-125 粒子周围放射 性浓聚并量
化， 将放射性计数值与剂量关联可能成为粒子植入术后剂量验 证的新方法。87综述碘-125 放射性粒子植入方法演变过程与研究进展碘-
125 粒子植入属于近距离治疗的一种。所谓近距离治疗就是将微型 的放射源永久性或暂时性放到肿瘤内部或周边， 放射源释放射线杀死肿瘤
细胞。近距离治疗应用于肿瘤临床已经有百余年历史。在这百余年的应用 过程中粒子植入几经起落。近距离治疗最早由 Pierre Cur
ie 发明，居里夫 妇在发现放射性元素镭以后,Pierre 在 1901 年曾将一个小小的镭管送给 Dr.Danlos 并建议他
用此放射源来治疗肿瘤[1]。后来， 随着人们应用放射性 核素治疗肿瘤日益广泛， 1914 年 Pasteau 和 Degrais
开始将镭源放入尿 管中治疗前列腺癌[2]。后来因碘-125 粒子的广泛应用， 最终在上个世纪末， 经美国专家的临床研究确立了其在
前列腺癌治疗中的首选地位[3, 4] 。虽然 粒子植入的历史要远早于外放疗， 但是它在肿瘤治疗中的地位远比外放疗 低。主要原因为
粒子植入更多的依赖医生经验，需要医生掌握较高的穿刺 技术； 另外， 粒子植入虽然属于放疗的一种， 但是其剂量控制和剂量保证 难度远
比外放疗大。因此， 粒子植入的植入方法、剂量保证方法、剂量验 证方法等决定了其发展的空间。目前粒子植入虽然广泛应用于各部位实体 肿
瘤， 但是因为以上问题， 很难被作为一种标准治疗推广。因此有关粒子植入标准化术式研究从未停歇。徒手植入时代1.徒手植入时代1917
年， Barringer 医生开始应用镭针进行组织间插植治疗前列腺癌 [5] ，此治疗开启了组织间插植治疗的时代。但是限于当时的
技术条件， Barringer 医生仅仅在直肠指诊引导的情况下经会阴将植入针穿刺入前列 腺内部。接下来的 30 余年，有诸多放射疗
法应用于各种肿瘤。因为镭针 在前列腺癌上的治疗收到了一定的疗效， 此疗法占据了主导地位。因为当 时尚缺乏靶区及危及器官的剂量学概念
， 放射性肠管、膀胱损伤及治疗的 不彻底、肿瘤复发并不少见[6] 。因为放射性核素镭半衰期为 1600 年，射 线防护困难， 1
972 年 Whitmore 医生开始应用半衰期为 59.4 天的碘-125 核素经耻骨后穿刺永久植入治疗前列腺癌[7]。当时只是
根据术中触诊及穿 刺针的深度确定肿瘤的大小， 然后根据经验确定植入的粒子数目及植入针88的分布。现在看起来显得不太专业， 但是因为
碘-125 粒子植入与当时的外 放疗相比剂量更适形， 更省时， 持续低剂量率照射， 提高靶区剂量同时降 低正常组织损伤等优点， 这
一术式奠定了目前前列腺癌粒子植入治疗的基 础。早期的研究必然会不完美， 经耻骨后的粒子植入术存在以下问题， 如 需要住院治疗、开刀
手术下植入、手术并发症较高、徒手植入、仅靠触诊 前列腺大小估计剂量、粒子位置分布不准确、剂量不易控制、无影像学引 导等[8]。后来
随着直线加速器在放疗中的应用，人们对粒子植入的兴趣开始逐渐降低[9-12]。2. 前列腺癌粒子植入标准术式的研发与应用1981 年
丹麦的 Holm 医生在详细研究了前人的粒子植入术式以后， 研 发出一套用于超声引导下前列腺癌粒子植入的设备[13]。此设备包含带
有平 行等间距排列引导孔的模板， 固定支架等。患者麻醉完成后取截石位。用 固定支架将引导模板固定在患者会阴部， 贴紧皮肤， 同时将
直肠探头放入 直肠中做图像引导。植入前可通过直肠超声探头采集前列腺图像， 然后计 算所需粒子数目及位置。然后根据术前计划， 在模板
和超声引导下， 可准 确的将 18G 穿刺针穿刺到预先计划的位置， 当超声在肿瘤最远层面显示 穿刺针尖的回声后停止穿刺， 然后将
所需要的粒子用可吸收肠线按术前计 划间隔后植入到肿瘤内部， 推针时用针芯或探针顶住粒子， 防止粒子移位。 术后应用超声及 X 线片
验证粒子植入的位置是否准确。此术式几乎解决 了经耻骨后粒子植入的所有不足之处， 不用开刀， 可门诊治疗， 穿刺并发 症少， 模板引
导位置更可靠， 超声图像计算肿瘤大小及粒子数目， 超声引 导穿刺并植入粒子位置准确，剂量更可控。丹麦的 B＆K 公司发明了多平面扫
描超声探头以后， Holm 教授进一 步改进了此设备[14]，他给直肠超声探头安装了步进器并与引导模板固定到 一起， 模板固定不动
， 探头可以前进后退及旋转。因为多平面扫射探头的 应用， 植入针可在超声实时监视下准确命中靶区。步进器的应用可以让直 肠探头沿着人
身体纵轴以 2-5mm 的距离步进截取超声图像， 使图像引导、 靶区体积及粒子数目计算更精确。此设备上还设计有一个可调整位置的探
针用以在拔针时保证粒子位置不动。植入针穿刺时超声可同时显示水平面 和纵切面， 此时可旋转超声探头直至在纵切面上显示整个针道， 然后
在超 声影像实时引导下进针穿刺到计划位置。如此可最大限度的保证穿刺准确89性避免穿刺并发症出现。上世纪 80 年代 Ragde 和
Blasko 教授将此术式引入美国， 并做了大量 研究，使粒子植入在早期前列腺癌的治疗中取得了与手术和外放疗同等的 疗效[1,
2, 8, 15-18]。因此， 前列腺癌直肠超声探头联合模板引导的粒子植入手 术作为早期前列腺癌的首选治疗手段写入了 NCCN
指南。时至今日，前 列腺癌粒子植入的标准术式仍然如此。三十年来仍然未被其他粒子植入术 式超越。虽然粒子植入广泛应用于前列腺癌， 但
是在其他部位肿瘤中的应用在 美国近年来报道较少。主要原因为其他部位肿瘤粒子植入无标准术式， 难 以重复，疗效不能保证。3. CT
联合共面模板引导术式研究近年来中国有关粒子植入的文章明显增多， 内容涉及全身各部位肿瘤 [19-25] 。究其原因发现，除了我国有
一大批能够在 CT、超声、 MRI 影像引 导下精准穿刺肿瘤的介入医生以外[26-28] ，部分医生早在 15 年前即开始研 究
CT 联合平面模板引导粒子植入的术式。天津医科大学的柴树德教授在 国内最早将模板引导粒子植入的理念引入到肺癌的治疗[29]。柴教授
团队应 用CT 及模板引导对肺癌行粒子植入治疗，其模板理念来源于前列腺模板， 由高分子复合材料制作，间距 5mm 平行打孔作为穿刺
针引导孔，此模板 CT 下显影但是无金属伪影。手术时先对患者进行 CT 扫描，然后确定肿 瘤位置及拟行穿刺的位置。在体表标记好穿刺
区域后测量穿刺角度， 然后 将模板用固定架固定在 CT 床上。调整好模板的角度后先经过肿瘤中心避 开肋骨穿刺一根定位针， 深度为接
近胸膜但是不穿透胸膜。扫描 CT 查看 定位针位置， 如果定位针方向和角度均无问题，则继续进针穿刺到肿瘤内 部，再次扫描 CT。根
据 CT 图像中定位针与肿瘤的相对关系确定其他植 入针穿刺位置，待所有植入针穿刺到位后按照术前计划植入粒子。定位针虽然可很好的固定
肿瘤， 消除了呼吸对肿瘤位置的影响， 但是 肋骨的存在导致肋骨后的肿瘤很难在模板引导下穿刺。经过进一步的研 究， 霍彬等将骨钻打孔
技术引入， 很好的解决了骨骼遮挡问题。肋骨打孔 技术的应用可使 CT 联合平面模板引导粒子植入治疗肺癌的术后剂量参数 与术前计划尽
可能的一致[30, 31] 。随后又有专家将此术式用于其他部位肿 瘤， 也取得了较好的可重复性及剂量准确性[32, 33]。因此
标志着 CT 联合共90面模板引导粒子植入在部分肿瘤中可以作为一种标准术式去推广。4. CT 联合非共面（3D 打印）模板引导术式
研究共面模板联合骨钻虽然能够解决一定问题， 但是有其固有的不足： 如 共面模板中所有针道必须平行， 肋骨打孔有损伤肋间神经及血管风
险， 肿 瘤靠近血管、肠管等复杂解剖部位时应用困难等。基于这些不足， 极大的 限制了共面模板的应用范围。我国学者也因此研制出了新一
代的模板及粒 子植入术式。2012 年张建国教授首次设计并制作了应用于头颈部肿瘤放射性粒子 植入的个体化模板[34]，此模板根据
患者的局部解剖学信息应用快速热成型 技术制作。可从多角度引导穿刺肿瘤， 第一次在一块模板上实现了针道不 需互相平行， 因此成为非共
面模板。相比于共面模板， 非共面模板从设计 理念上有了明显提高， 第一，个体化设计； 第二， 每块模板上的针道不再 平行。基于当时
的技术， 此非共面模板仅仅是将几块平面模板融合在一起， 各个部分的针道仍然是互相平行， 另外， 模板用快速热成型技术制作， 速 度
比较慢， 且当时的非共面模板仅仅作为进针的穿刺引导， 并没有包含肿 瘤靶区及危及器官的剂量学信息。随着计算机技术、 3D 打印技术
和治疗 计划系统的发展，我们的研究团队在结合以往研究的基础上，从 2015 年 开始，应用最新的计算机治疗计划系统设计并应用了带有
针道位置、方向、 粒子数目、靶区剂量学信息的 3D 打印非共面模板。此模板应用最新的 PROWESS 治疗计划系统设计， 所有针
道均可任意调整角度和方向， 应用 3D 打印技术制作， 明显提高模板的制作速度和精度。 2016 年 3 月， 我们 发表了第一篇
有关 3D 打印模板引导粒子植入术前术后剂量学对比的论 文， 首次报道了 3D 打印模板被我们成功的应用在胸部、腹部、盆腔等部
位的肿瘤[35]，得出了应用 3D 打印模板引导可使粒子植入术后剂量参数与 术前计划最大限度吻合的结论。此文章发表后在粒子植入界掀
起了一股应 用 3D 打印模板引导粒子植入的热潮。全国各大医院开始广泛开展 3D 打 印模板引导下的粒子植入， 在各个部位肿瘤中证
明了 3D 打印模板引导的 剂量准确性、安全性和可重复性[36-43] 。3D 打印模板的应用最大限度的使 医生和物理师达到了统一
。让物理师设计的术前计划可以被医生准确的实 施，从而达到术前计划设计要求的靶区及危及器官的剂量学参数。 3D 打 印模板引导的粒子
植入术式赋予了模板以剂量学和解剖学内涵， 缩短了临91床医生掌握粒子植入技术的学习曲线， 能让医生在短期内经过简单培训就 可达到以
往具有高超穿刺技术的专家的植入水平。而且真正做到了手术技 术的可重复性，为粒子植入技术的推广起到了巨大的推动作用。 2017 年
3D 打印模板引导粒子植入中国专家共识的发表标志着 CT 联合 3D 打印非 共面模板引导粒子植入术式已经作为一种标准术式被全国
粒子植入专家广泛认可[44, 45]。5. 机器人辅助粒子植入进展在粒子植入过程中虽然有模板的引导，但是无论是共面模板还是 3D
打印模板准确摆放模板的位置仍需要很多技巧。如果模板的位置摆放出现 误差必然会导致所有针道位置出现偏差， 从而影响术后剂量的准确性。
应 用共面模板时，我们会用量角器来准确测量模板的角度，然后将模板与 CT 床相固定。应用 3D 打印模板时我们需要用患者体表标记，
CT 激光线 来校准模板位置，甚至用定位针定位模板后扫描CT 以保证模板位置无误。 模板的准确摆放成了手术的限速步骤和关键步骤。
部分初学者较难掌握。 基于此问题， 天津大学的姜珊教授发明了机器人辅助模板定位系统， 该系 统可在机械臂的辅助下自动定位肿瘤位置然
后将模板摆放到适宜的位置。 该研究中所有患者的模板均由机器人准确摆位。粒子植入的位置及剂量学 参数符合术前计划要求。跟共面模板组相
比， 机器人自动摆位明显节省了 手术时间[46]。除了应用机器人辅助摆放模板位置之外， Zhu 等还研究应用 机器人辅助穿刺进行粒
子植入， 他们的研究在模体和尸体上得到了较好的准确性和剂量学要求，但尚未应用到临床工作中[47]。另外，在美国前列腺癌粒子植入穿刺
针在超声引导下准确穿刺到肿瘤 后已经开始用医科达公司的机器人自动载入粒子系统植入粒子。此机器人 连接到植入针尾部后，由物理师控制
TPS 根据术前计划将粒子做成粒子 链，然后自动植入到肿瘤内部[48]。此粒子植入机器人的应用很好的解决了 植入粒子时医生接受辐射
的问题， 同时因为植入前机器人已经将粒子制作成粒子链，最大限度的防止粒子聚集导致剂量不准确。6. 展望近距离治疗从应用到临床已经有
100 余年的历史。放射性粒子植入作 为永久性近距离治疗的代表， 经过几十年的研究， 无论在技术上还是疗效 上均取得了很大的突破
。从植入技术层面讲， 我国专家研究的 3D 打印模92板无疑是近年来粒子植入技术中巨大的突破。如果将能术前计划设计、3D 打印模板
的引导、机器人辅助模板复位， 机器人穿刺， 机器人植入粒子相 结合， 粒子植入技术必将上升到一个全新的高度。目前各方面技术均已经
基本成熟，将这几项技术紧密结合的时代将不会太遥远。参考文献1.Brucer M. Brachytherapy [J]. Am J
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tions and Techniques. 2015:53.97致 谢在导师的悉心指导下， 我终于完成了博士课题的研究。在此向我
的博士生导师时高峰教授表示衷心感谢！ 时高峰教授科学严谨的治学 态度， 一丝不苟的工作品质， 宽厚仁义的处世风格对学生产生了深远
的影响。感谢河北医科大学第四医院韩春教授、李智岗教授， 许茜教 授、李月考副教授在我攻读博士期间的帮助和指导。感谢我的硕士生导师王
娟教授一直以来对学生的关爱和帮助。感谢唐山市人民医院核医学科陈宝明教授在 SPECT/CT 剂量验证 研究方面的无私帮助与指导。感
谢北京启麟科技有限公司在我研究3D 打印模板时的鼎力支持！感谢河北省人民医院边艳珠教授、隋爱霞副教授、周汝明副教授、 吴大勇副教授
、赵静副教授、王泽阳副处长、许丽霞护士长、李丽副 护士长、李慧娟、梁岩松、高贞、于慧敏、底学敏、赵宪芝、张利娟、 刘晓丽、赵金鑫、
刘泽洲、徐克、曹国辉等同事在工作和学业等各方 面的支持与悉心指导！感谢河北省人民医院核医学科杨双臣、 杨鑫两位同事在实验过程中给予
的无私帮助。感谢国内中山大学肿瘤医院张福君教授， 北京大学口腔医院张建 国教授， 东南大学中大医院郭金和教授， 山东省医学影像研究
所李成 利教授， 山东大学附属第二医院李玉亮教授、青岛大学附属医院胡效 坤教授， 陆军军医大学西南医院黄学全教授， 上海交通大学医
学院附 属瑞金医院王忠敏教授， 中山大学第一附属医院李家平教授， 北京大 学附属肿瘤医院柳晨教授， 河南郑州大学附属第一医院焦德超
教授等 国内知名粒子专家给予我在 3D 打印模板引导粒子植入术式研究方面的帮助和指导。感谢河北省人民医院叶玉泉院长、彭艳辉书记、张
新平书记、刘 冰副院长、王贺波处长等对学生的支持与帮助。感谢我的父母，岳父、岳母，我的夫人程倩倩和女儿、儿子在我学习期间给予的鼎力
支持和帮助。98个人简历一、一般情况姓名 张宏涛 性别 男出生日期 1982 年 03 月 09 日民族 汉籍贯 承德二、个人经
历1.张宏涛, 河北省人民医院肿瘤一科副主任, 主治医师, 首席放射物 理师。美国哈佛大学访问学者。2. 2010 年河
北医科大学肿瘤学硕士毕业后就职于河北省人民医院肿瘤科。3. 2017 年 1 月至 2017 年 7 月在美国哈佛医学院附属布
列根女子医院 进修学习肿瘤的近距离治疗与冷热消融治疗。4.熟练掌握全身各部位的穿刺技术, 超声和 CT 引导技术及各种晚期 肿瘤
的放射性粒子植入治疗及消融治疗。对放射性粒子植入放射物 理学、放射剂量学、粒子活度、 位置、剂量关系有深入的研究。曾2 次接受 C
CTV-10《科技之光》节目的采访报道。5. 2015 年 8 月, 开展世界首例 3D 打印模板引导肺癌粒子植入手术,
2015 年 12 月 20 日, 召开全国第一个 3D 打印模板引导粒子植入手 术演示会。2016 年 3 月, 在中华医
学杂志发表全球首篇 3D 打印模 板引导碘-125 粒子植入手术相关论文《3D 打印模板引导 125I 粒子 植入术前术后剂量对比
》。 2016 年 12 月发表国际首篇 3D 打印模 板引导粒子植入 SCI 论文。同月联系俄罗斯 8 人专家团来我院参观3D
打印模板引导粒子植入技术, 并召开首届中俄专题研讨会。6.学会任职： 世界肿瘤介入学会会员,中国抗癌协会肿瘤微创治疗委 员会粒子
学组青委副主委, 中国抗癌协会肿瘤微创治疗委员会青 年委员, 中国医师协会放射性粒子植入专家委员会秘书, 中国抗癌 协会肿瘤微创治
疗委员会肿瘤个体化治疗专家委员会常委, 中国 抗癌协会肿瘤微创治疗委员会颅内肿瘤微创综合治疗分会委员, 中国抗癌协会肿瘤微创治疗委
员会胰腺癌分会委员, 中国抗癌协 会肿瘤微创治疗委员会微创外科分会委员, 中国抗癌协会肿瘤微99创治疗委员会影像介入分会委员, 白
求恩公益基金会介入诊疗专 业委员会委员。7.攻读博士学位以来以第一作者发表SCI 论文4 篇（其中见刊 2 篇, 定 稿 2 篇
） , 第一作者及通信作者发表中文核心期刊论文 7 篇, 副主 编著作 1 部, 参编介入专著 4 部, 主持河北省卫生和
计划生育委员 会科研基金项目 2 项, 国家级专利 2 项。三、攻读博士学位期间发表论文1.张宏涛, 底学敏, 于慧敏， 等.
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爱霞, 等. 不同直径^ 125I 粒子食管支架的剂 量学对比 [J]. 介入放射学杂志. 2015;24(9):797
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粒子活度检测对剂量准确 性影响的价值分析 [J]. 中华医学杂志. 2018;41(98):3336-3338. （通信作者）
四、承担或主研课题情况1.2016 年, 河北省卫生和计划生育委员会科研基金项目: 碘-125 粒子 SPECT/CT 扫描计
数值与剂量关系研究。项目编号:20170293。第一 主研人。2.2019 年, 河北省卫生和计划生育委员会科研基金项目: 3D
打印模板 引导高活度碘-125 粒子链暂时插值治疗肿瘤研究。项目编号: 20190276。第一主研人。专利1. 专利名称:
一种放射性粒子的辐射剂量测量装置, 发明人:张宏涛, 专利号 ZL201620351765.4.2. 专利名称: 一种放射性
粒子的辐射剂量测量装置及其测量方法, 发 明人: 张宏涛, 专利号 ZL201610259928.0.101http://w
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