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3D打印技术在乳腺癌术后辅助放疗的应用价值

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  • 更新时间2022-09-22
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摘    要:目的:分析和探讨3D打印技术在乳腺癌术后辅助放疗方面的剂量学优势,为患者的治疗提供一定的参考和指导。方法:选取本院2020年6月至2021年10月收治的20例乳腺癌患者为研究对象,根据辅助放疗技术的不同分为对照组和观察组,各10例。对照组采用传统定位,观察组采用3D产品定位,比较两组患者剂量学参数差异是否具有统计学意义。结果:两组患者术后辅助放疗的剂量学参数比较结果显示,观察组患者的Dmax、Dmean、D2%、D50%、D98%、HL参数明显优于对照组,组间比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:通过3D打印技术可形成一种补偿膜,而这种补偿膜用于乳腺癌术后辅助放疗的靶区适形度更佳,有望显著提高乳腺癌术后的控制率并减少并发症,值得临床推广。

关键词:3D打印;乳腺癌;辅助放疗;


乳腺癌是当前临床中常见的一种恶性肿瘤,多发于45~74岁女性群体[1,2]。对于乳腺癌术后患者,往往需要进行辅助放疗,目前调强放疗是三维适形放疗中较先进的一种,可更有效杀死癌细胞、减少副反应。使用3D打印技术是乳腺癌患者的术后辅助放疗中一个非常重要的步骤[3]。3D打印技术能够直接利用三维适形放疗的优势,精确控制肿瘤的照射剂量和重要器官所接受的剂量。临床调查数据显示,3D打印技术能够显著提高肿瘤的控制率和减少并发症[4,5]。为进一步比较、分析3D打印技术的乳腺癌术后辅助放疗靶区剂量学参数,本研究选取本院2020年6月至2021年10月收治的20例乳腺癌患者为研究对象,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院2020年6月至2021年10月收治的20例乳腺癌患者为研究对象,根据辅助放疗技术的不同分为对照组和观察组,各10例。对照组年龄32~65岁,平均年龄(48.5±16.5)岁;小学文化2例,初中文化2例,高中及以上文化6例。观察组年龄30~65岁,平均年龄(49.5±19.5)岁;小学文化3例,初中文化3例,高中及以上文化4例。两组一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

纳入标准:(1)病理确诊的乳腺癌(临床分期Ⅲ期或病理淋巴结阳性,分期标准依据美国癌症分期联合委员会第七版TNM分期系统)。(2)已行乳腺癌改良根治术。(3)正接受首程放疗。(4)放疗模式为调强放疗。(5)PS评分小于或等于2分。(6)血常规、肝肾功能基本正常,评估可耐受放疗。(7)签署知情同意书。(8)年龄为18~65岁。

排除标准:(1)重要器官功能障碍、其他急性炎症及精神性疾病等患者。(2)哺乳、妊娠期患者。(3)配合度差的患者。(4)数据大量缺失或不全患者。

1.2 方法

两组患者均于我院行乳腺癌改良根治术,且术后20~40 d于我科行乳腺癌术后辅助放疗。

对照组患者使用常规补偿膜。

观察组患者使用的补偿膜为3D打印产品,适形度及贴合度更佳。

两组照射野均为胸壁和锁骨上下淋巴结引流区,处方剂量均为:45~50 Gy,1.8~2 Gy/f,每周一至周五予以放疗,1次/d,5周完成。两组患者定位流程、放疗流程相同,均由医生、技师、物理师共同加强放疗的质量控制。

1.3 观察指标

采用同一TPS设计IMRT计划通过DVH图分析。比较两组患者PTV剂量学参数差异是否具有统计学意义。分析的剂量学参数包括:Dmax、Dmean、D2%、D50%、D98%、HL。Dmean、Dmax分别代表靶区剂量的平均值和最大值:D2%、D50%、D98%分别代表2%、50%、98%的靶体积所对应的剂量;HL=(D2%-D98%)/D50%[5,6,7,8,9]。

1.4 统计学方法

采用spss 19.0统计学软件进行数据分析,计量资料以表示,采用t检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

两组患者术后辅助放疗的辅助剂量学参数比较结果显示,观察组患者的Dmax、Dmean、D2%、D50%、D98%、HL参数明显优于对照组,组间比较,差异具有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 两组患者乳腺癌术后辅助剂量学参数比较(x±s)


3 讨论

随着我国科学技术的不断创新,3D打印技术在各个行业中已经得到了广泛的运用[6]。3D打印技术最开始的应用领域主要是各种工业生产行业,当前在医学领域也能看到3D打印技术的使用,尤其是在各种骨科以及肝胆科的精准治疗中获得了较好的疗效,对于医学技术的发展起到了非常重要的作用[7,8]。当前国际方面对于3D打印技术的乳腺癌研究已经有了新的发展方向,美国相关研究人员提出使用3D打印技术对血管进行模拟,展示了一种制造具有模拟组织血管功能的纸基细胞培养支架的方法[9]。这种模拟方式能够直接在印刷纸质设备通道中培养内皮细胞,在周围的基质中建立血管系统,并培养乳腺癌细胞来创建乳腺癌组织模型,具有根据组织类型定制微通道的灵活性[10]。对于3D打印技术的乳腺癌术后辅助放疗,已经有国内的相关医学者进行了研究,患者手术之后利用3D打印技术将乳腺切线照射对乳腺肿块的区域进行同时照射,能够确保乳腺切线机量分布均匀,减少对患者机体内部的损伤,同时还能有效地减少照射的时间。

饶南燕[11]利用3D打印技术完成了钛合金骨盆肿瘤假体植入术,患者术后1个月可下地行走,躯体功能及外形均恢复。有学者利用3D打印技术进行了一例跟骨肿瘤切除术后肿瘤假体植入术,手术过程顺利,术后患者恢复良好,已恢复行走功能。由此可以看出,采用3D打印技术制备的假体更具有解剖空间精确性,有利于骨与软组织的贴服与整合,更有利于组织功能的恢复。卢泳庄等[12]研究结果显示,3D打印采用MRI图像数据,MRI对于宫颈癌肿瘤组织及周围组织的分辨率明显优于CT图像,重建出来的3D模型能反映肿瘤的实际情况,对于放疗的指导更有价值。数字建模和3D打印技术有利于医务人员对宫颈癌腔内近距离放射治疗,进行放疗前规划、放疗中精准施源、放疗后确保疗效。冯家乐等[13]研究结果显示,3D打印技术可利用不断丰富的材料,个体化剂量验证模体的设计将更便利,价格更经济。使用基于3D打印和组织等效技术所设计的个体化放疗模体进行剂量验证,很大限度地模拟了人体的解剖结构、轮廓外形、肿瘤解剖结构及其他危险器官等组织的解剖结构,制作出合理有效的剂量验证模体[14]。它可以获得人体肿瘤实际的受照剂量及剂量分布情况,为放射治疗的实施提供更加真实的测量数据,从而为改进治疗计划、增加肿瘤的受照剂量及减少危及器官的受照剂量提供更有力的依据,提升肿瘤治愈率,降低肿瘤复发率。3D打印技术在乳腺癌术中能够直接通过3D重建模型的形式清晰地观察患者乳腺解剖结构、肿瘤所在的三维空间及周围血供,为精准查找患者肿瘤位置提供准确的数据支撑,同时在后期手术过程中能够最大限度保全腺体组织,减少手术的时间和风险[15]。

从理论上分析,3D打印的实体模型形成是基于乳腺癌术后的胸壁改变(即3D打印补偿膜与胸壁间一种类似“锁钥关系”的贴合度,较传统补偿膜贴合度更理想)。为了进一步探索基于3D打印技术治疗恶性肿瘤的效果,依据入排标准,本研究选择我院收治的乳腺癌患者作为研究对象,分别对入组患者进行术后辅助放疗。研究结果表明,观察组患者靶区剂量学参数明显优于对照组,组间比较,差异具有统计学意义(P<0.05);本研究从临床实践上亦提示3D打印产品(补偿膜)与患者皮肤表面有更佳的适形度。3D打印补偿膜能有效提高肿瘤的治疗精度并减少误差,降低正常组织辐射剂量,提高治疗效果,改善患者生存质量。不仅如此,3D打印技术的相关数据从放疗前模拟定位、CT扫描、数据传输、靶区勾画到DVH计划评估分析均可全程、准确跟踪,便于动态分析和总结,也有利于控制放疗质量,以尽最大可能降低定位、复位、验证、放疗误差。

综上所述,本研究通过比较两组患者术后辅助放疗的剂量学参数发现,观察组患者剂量学参数优势明显,3D打印技术形成的补偿膜在乳腺癌术后辅助放疗的适形度更优,对于患者的辅助放疗能起到较好的帮助作用,术后辅助放疗可显著提高肿瘤的控制率和减少并发症。3D打印技术的辅助放疗研究对于其他恶性肿瘤也有借鉴意义,值得临床进一步研究和探讨。