头颈部肿瘤（head and neck tumor,HNT）发病率位居人类所有肿瘤疾病的第7位[1]。据统计全球每年新增HNT患者83万例、死亡43万例[2]，我国每年新增37.2万例、死亡8.8万例[3]。其临床类型按发病率从高到低排序前三位依次为甲状腺癌、鼻咽癌和口腔癌[3]。放射治疗（简称放疗）是HNT的主要治疗手段之一，更是鼻咽癌的首选治疗方法[4]。然而，毗邻肿瘤的口腔正常组织在治疗过程中会受到一定剂量的射线照射，导致一系列急性或慢性并发症的发生，常见的急性口腔并发症包括放疗诱导的口腔黏膜炎、吞咽困难、口干症、张口困难[5,6]；晚期较严重的并发症有口干症、吞咽困难、牙关紧闭、放射性骨坏死、放射性龋病、念珠菌病和牙周病等[7,8]。这些并发症影响着HNT患者的治疗，黏膜疼痛使得治疗延迟甚至中断；口干症、张口受限和吞咽困难等影响进食并严重降低了患者的生活质量[5]。因此，预防并减少这些并发症的发生对HNT患者的治疗、预后和生活质量尤为重要。

口腔定位支架（oral positioning stents,OPS）通过推离正常口腔组织远离靶区，减少射线辐射，从而预防不良反应的发生[9]。目前OPS制作方法有传统型和数字化两种。传统型OPS是使用藻酸盐印模材料制取患者上下颌印模并灌制石膏模型，获取开口状态下的咬合记录，制作个性化放疗OPS蜡型，再装盒、充塑、固化，打磨抛光后完成放疗OPS的制作[10]。2017年，Wilke等[11]和丁继平等[12]分别报道了数字化OPS的制作方法：获取患者的上下颌数字化模型，在相应的软件设备中设计打印OPS。传统型OPS已被证实对黏膜炎、口干症、颌骨坏死等有显著的保护作用[13,14,15]，但因其设计复杂、制作繁琐、技术敏感性强，仅在国内个别放疗研究机构中使用[11]。我国大部分地区仍采用的是口咬医用注射器、软木塞等简陋方法固位[16]，存在佩戴不舒适、对正常组织的固定效果差、位置重复率低等问题。近年来，国内外学者研究并设计了不同方法制作数字化OPS，本文主要对数字化OPS的设计制作方法、对口腔并发症的预防以及对摆位误差的影响作一综述，为数字化OPS的临床应用提供参考。

1、数字化OPS制作方法

1.1 通过CT获取解剖结构进行设计

Wilke等[11]通过计算机体层成像（computed to‐mography,CT）方法对上颌和下颌牙列区域进行≤1 mm厚度采样，使用Velocity肿瘤成像信息系统和3D Slicer开源医学成像软件平台重建上下颌骨模型并导出为立体光刻（stereo lithography,STL）文件格式；导入3D建模软件Meshmixer中，下颌骨沿颞下颌关节旋转和移动，模拟生理性下颌骨运动，设置切牙距离为20 mm，用上下颌牙列覆盖矩形模型，通过布尔运算从矩形模型中减去患者的牙列模型，获取具有开口距离的牙列数字印模，去除多余的材料；使用Form 2打印机打印支架。

丁继平等[12]采用120 kV，层厚0.625 mm，层距0.625 mm的螺旋CT断层扫描患者咬合后的印模膏，图像以医学数字成像和通信（digital imaging and communication in medicine,DICOM) 3.0标准存储，Mimics 10.01软件重建上下颌三维模型；在MEDCAD模块中手动填倒凹，运用布尔运算在口腔支架中央设计圆柱形通气道，于前端3个位置勾画不同深度的标记孔，保存为二进制STL格式，将该文件导入3D打印机打印数字化OPS。

孙方方等[17]拍摄开口位锥形束计算机体层成像（cone beam computed tomography,CBCT），导出“.dcm”格式数据。导入设计软件iPD-Stent，模型自动填倒凹；勾画开口部件垫范围后，软件自动生成颌间连结体，开口部件覆盖上颌双侧尖牙至第一磨牙和下颌双侧第一磨牙间所有牙齿，边缘包绕牙冠颊舌面1/3；添加压舌部件，调整压舌部件的位置和大小，后1/3下压，与前2/3约呈15°角，平滑边角后完成数字化OPS的设计。将完成的设计以“.stl”格式导出，导入三维打印软件EnvisionTEC制作OPS。

1.2 光学或激光获取解剖结构进行设计

Zaid等[18]采用传统方法获得患者的上下颌模型，使用aluwax架记录切牙间距20 mm的颌位关系，使用3D扫描仪EinScan-Pro扫描上颌和下颌模型，以及记录咬合关系的架和模型，使用Mesh‐mixer软件手动调整或通过MeshLab 1.2.1软件自动调整上颌、下颌和咬合关系的网格配准程度；导入到3D建模软件Meshmixer中设计数字化压舌定位支架，使用Form 2打印机打印支架。

Bruno等[19]运用TRIOS3口腔扫描仪获取上颌牙列、下颌牙列和牙尖交错位时的图像；将文件导入牙科数字模型设计软件ceramill mind中，使用ceramill M-Splint插件进行侧向支架和压舌板设计，在数字化架上设置虚拟距离参数，Bennett和髁导斜度分别是10°和35°，前牙开口距离为10 mm；使用Autodesk Meshmixer软件优化设计OPS；使用Varseo 3D打印机打印OPS。

前3种方法[11,12,17]是采用CT获取图像设计制作数字化OPS。螺旋CT扫描获取的解剖模型体素较大[20]，大的体素尺寸会影响牙齿咬合面的精度，产生不精确OPS；在适应证上，要满足没有金属修复体或汞合金产生的明显的金属成像伪影，伪影的存在可能降低上下颌牙列勾画和重建的准确性[21]。后2种[18,19]则是采用扫描牙列模型或口内扫描获取的牙列图像设计制作OPS。获取的牙列数据尺寸精度和形态精度较前3种更好[22]。有3种设计方法[11,18,19]的开口距离是在建模软件或数字化架中生成的，与患者真实开口时的颞下颌关节、髁道斜度以及切道斜度有一定的偏差，对OPS在口内的就位有一定影响。

有4种设计方法[11,12,18,19]需依托商用牙科与工业软件Meshmixer、MEDCAD和ceramill mind等才能完成定位支架的数字化设计，其设计时间长，软件成本费用高，技术敏感性强，都有待进一步改进。有一项研究[17]研发了放疗口腔定位支架专用设计软件iPD-Stent，支架设计耗时仅需约15 min，可兼容开口位CBCT数据、开口位口内扫描数据、牙列模型和开口位颌位关系记录及其模型扫描数据；自动识别面解剖形态；软件自带压舌、推舌、推颊等模型。该方法[17]设计制作简易，操作性强，耗时短，方便推广。

还有学者[23]对压舌部位及连接热塑膜部位进行改进，在数字化OPS咬合精确度、舌的位置再现性以及患者摆位时间缩短方面具有重要作用。

2、OPS对口腔并发症的作用

2.1 放疗诱发性口腔黏膜炎（radiation therapy-in‐duced oral mucositis,RIOM)

RIOM是常见的HNT放疗并发症之一，是HNT在放疗后出现以口腔溃疡为主的损害，患者会出现严重疼痛不适，影响进食、吞咽和说话。累计辐射剂量达到10～30 Gy时，表现出黏膜红肿、深大溃疡和假膜覆盖，有灼热感、进食刺激痛或明显疼痛[24]。RIOM的发生率约为80%，Ⅲ级和Ⅳ级的发生率为42%～56%,35%RIOM患者会因辐射的不良反应而减少或中止治疗[24]。有文献报道，佩戴传统型OPS可将鼻咽癌患者的口腔平均辐射剂量降低至（32.98±1.91) Gy，将Ⅲ级黏膜炎并发症的概率降至22.83%，比不佩戴者降低了2.52%[25]，并可将上颌窦癌等Ⅲ级RIOM的发生时间推迟1周，其Ⅲ级RIOM发病率比不佩戴者降低了19.4%[26]。传统型OPS还能够减轻扁桃体癌和鼻咽癌13%～58.12%患者的味觉损害[13,27]。然而，OPS在预防口干症上存在争议，Goel等[14]和Mall等[28]认为传统型OPS能够预防口干症的发生，且有研究[15,25]发现OPS降低鼻咽癌和舌癌等腮腺的平均辐射剂量至28.0～35.0 Gy，但Stieb等[27]的发现不支持这一结论。另有研究[29]发现数字化OPS可分别减少舌癌患者上唇、上颊以及腭部56%、53%、40%～72%的平均辐射剂量；也可减少鼻咽癌患者舌13.32%的平均辐射剂量[17]。综上所述，数字化OPS能够减少放疗过程中唇、颊、舌和腭的平均辐射剂量；但在临床症状研究中，数字化OPS对口干症严重程度的影响，味觉障碍的种类、严重程度与放疗辐射剂量的关系仍有待进一步研究。

2.2 张口困难

张口困难，又称张口受限，指患者开口度小于正常值或完全不能开口。患者端坐或直立，在最大张口时上下颌中切牙切缘间的距离为最大开口度；对于无牙颌患者，最大开口度为测量最大张口状态下，上、下颌牙槽嵴顶之间的距离；健康成人的正常开口度为37～45 mm，张口困难的评价标准即最大开口度≤35 mm[30]。放疗后，HNT患者张口受限的发生率为5%～30.7%，张口受限的发生率可随辐射剂量的递增而增加[31]，有研究[7]表明翼内肌接受的辐射剂量越大，每增加10 Gy辐射量，张口困难的发生率增加24%。张口受限在靠近舌根、扁桃体、磨牙后三角区、软腭、咬肌、翼肌和颞下颌关节等部位的肿瘤放疗后尤其常见[8]。张口受限还与颞下颌关节、翼外肌、咬肌等咀嚼肌肌肉纤维化有关[32]。数字化OPS的使用使下颌处于开口颌位状态，有可能会将翼内肌、翼外肌、咬肌和颞下颌关节推离高剂量区域并减少受照面积，从而降低张口受限的发生率。综上所述，数字化OPS在预防张口受限中，还需严谨充足的数据对咀嚼肌和颞下颌关节接受的辐射剂量进行分析；在临床症状研究中，也需补充张口受限发生率的数据。

2.3 吞咽困难

在接受放射治疗和化学治疗（简称放化疗）的头颈部肿瘤患者中，超过76%的患者出现吞咽困难，其中根治性同步放化疗患者吞咽困难的发生率为60%[33]。吞咽系统包括口腔、咽和喉。正常的吞咽过程包括自主的口腔阶段和不自主的咽部阶段：在口腔中，需要牙齿、唇、颊、舌、下颌骨和舌骨的协调运动咀嚼食物；舌将食物推入咽部，随后舌根、软腭和会厌分别关闭口腔、鼻咽腔及气管与咽腔通道；食物在咽缩肌、下咽负压吸引和重力作用下进入食管[34]。在HNT放疗过程中，吞咽系统与肿瘤位置临近，极易受到辐射损伤，口咽部黏膜容易发生溃疡疼痛，舌根运动无力，会厌反射能力减弱，喉部抬高水平降低，咽部肌肉收缩时间延长，吞咽功能缺乏协调性，从而导致吞咽困难。有研究[35]结果显示，舌肌、咽缩肌、声门、喉前庭和食管上括约肌受到的辐射剂量与后期吞咽困难的发生密切相关，当上、中咽缩肌接受的平均辐射剂量高于60 Gy时，吞咽困难的发生率明显升高。Feng等[36]发现当咽缩肌受到的辐射剂量降至52～55 Gy时，吞咽困难的发生率可降低30%；喉前庭接受辐射剂量<55 Gy，吞咽困难的发生率可降低20%。会厌V60（会厌接受60 Gy辐射剂量的体积占会厌总体积的百分比）<60%和颏舌骨肌、下颌舌骨肌接受的辐射剂量≤69 Gy时可减少吞咽障碍的发生[35]。另有研究[37]发现，放疗引起的Ⅲ级和Ⅳ级黏膜炎能够加重吞咽困难。研究[27]发现，佩戴传统型OPS可使吞咽困难的发生率由31%降至21%。咽上缩肌起于翼突下颌缝、下颌舌骨线后端和舌根侧缘，与对侧同名肌汇总形成咽正中缝，数字化OPS使下颌处于开口颌位状态，并使舌固定于口底或一侧，牵拉咽上缩肌、颏舌骨肌和下颌舌骨肌，将舌根和会厌推离高剂量照射区域，减少这些解剖结构的受照面积，从而降低吞咽困难的发生率。综上所述，数字化OPS有可能改善吞咽功能，未来应对数字化OPS是否能够减少咽缩肌、颏舌骨肌、下颌舌骨肌、舌根和会厌接受的辐射剂量进行深入研究，并且在临床症状中获取科学的数据进行分析。

2.4 其他口腔并发症

放射性颌骨坏死是HNT放疗后发生的最严重并发症之一，主要表现为牙龈红肿，牙齿松动脱落，牙槽骨外露以及死骨排出，颌面部软组织炎性肿胀、流脓，窦道形成，局部麻木感；口内外贯通逐渐扩大引起颌面部溃烂，将严重影响患者的生活质量甚至危及生命[38]。放射性颌骨坏死约95%发生于下颌骨，放射性下颌骨坏死发病率为5%～15%,70%～90%的放射性颌骨坏死发生于放疗结束后3年内[39]。研究[17]发现，数字化OPS可将下颌骨接受的平均辐射剂量降至（35.34±3.98)Gy，减少了10.12%的辐射剂量。

放射相关龋病[40,41]是一种出现于头颈部放疗后的快速进展性疾病，HNT放疗患者患龋率为24%～57%，龋均为3.6，是导致患者放疗后失牙的主要原因之一。有研究[15]发现舌癌和口底癌患者在调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy,IMRT）期间，佩戴传统型OPS可将上颌骨牙齿接受的平均辐射剂量降至（20.9±13.1) Gy，减少了41.62%的平均辐射剂量。综上所述，还需前瞻性研究数字化OPS对牙齿接受辐射剂量的影响和对放射相关龋病发生率的预防效果。OPS影响头颈部肿瘤放疗患者口腔并发症的相关研究总结见表1。

3、数字化OPS对放疗摆位误差的影响

在HNT放疗中，肿瘤周围解剖结构复杂，视神经、脑干、腮腺、脊髓等重要的正常组织和器官相互毗邻。为了减少正常组织的并发症，在三维适形放疗技术中，因为高剂量的肿瘤区域和其周围需要保护的重要器官剂量骤跌的特点，需要减少摆位误差提高治疗效果，所以对于精度摆位提出了更高的要求[42]。头颈部肿瘤精准放疗技术主要包括体位固定、计划设计和精确放疗三部分，其中准确的体位固定是精确放疗的首要环节[43]。现头颈部肿瘤的放疗体位固定方式是将头颈部热塑膜与体部固定装置结合在一起。有研究[44]发现，头颈部热塑膜材质在冷却后有一定伸缩性，在放疗过程中膜球变形量达30%，产生一定的摆位误差。因为头颈部热塑膜材质的特性、面部肌肉的不自主活动、体重的减轻和发泡胶颈部的形状，所以下颈部框和下颈部椎体框在腹背方向和旋转角度存在较大的摆位误差，其中下颈部框及下颈部椎体框腹背部摆位偏差大于0.3 cm的占比分别为22.36%和31.48%[45]。樊文慧等[46]发现使用热塑膜结合发泡胶固定技术并佩戴可分离式数字化OPS能够降低头颈部腹背部摆位误差至（0.046±0.036) cm，整体矢状旋转角度的摆位误差降至0.54°±0.24°。因此，数字化OPS能够减小HNT放疗患者的摆位误差，今后应对摆位重复性差的舌、下颌骨和颈椎进行深入研究，观察对摆位误差的影响；以及根据摆位误差，计算临床靶区扩至计

划靶区时的外放边界是否能够减少。

表1 OPS对HNT放疗患者口腔并发症的影响研究总结  

4、小结与展望

本文总结了数字化OPS的设计制作方法、OPS对HNT放疗并发症的重要作用以及数字化OPS在放疗摆位误差方面的影响。与传统型OPS相比，数字化OPS能够降低OPS制作技术的敏感性，降低时间、经济成本，方便应用于基层放疗机构，加强口腔中心与放疗机构的联合诊疗，协助提高放疗医师的摆位效率，降低HNT患者放疗的并发症，减轻放疗并发症对患者的负担，改善HNT患者的放疗后生活质量。根据现有临床证据，数字化OPS在对放疗并发症口干症、张口受限、吞咽困难、放射性颌骨坏死以及放射性龋病的预防方面仍需要更高质量、更大样本和更长时间的随访研究予以验证。

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基金资助:山西省“四个一批”科技兴医创新计划项目(2022XM41)~~;

文章来源:和子慕,李风兰.数字化口腔定位支架在头颈部肿瘤放射治疗中的应用现状[J].国际口腔医学杂志,2024,51(01):28-35.