3D打印阴道模具辅助人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子混悬液热灌注治疗对宫颈癌放射性阴道炎的影响

Effect of 3D printed vaginal mold assisted granulocyte-macrophage colony stimulating factor suspension thermal perfusion on radiation-induced vaginitis of cervical cancer

摘要

目的 分析应用3D打印阴道模具辅助人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子混悬液（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）热灌注治疗宫颈癌放射性阴道炎的疗效，为其临床推广提供理论依据。 方法 将本院收治的行宫颈癌根治性放疗并出现放射性阴道炎的60例患者平均分为对照组和试验组。GM-CSF混悬液的配制方法为：将GM-CSF 400 μg溶于30 mL生理盐水。对照组采用GM-CSF混悬液单纯阴道冲洗，试验组采用自研3D打印阴道模具辅助GM-CSF混悬液阴道热灌注治疗，将GM-CSF混悬液置于恒温箱中加热至42 ℃后行阴道灌注，灌注完成后行微波深部热疗。观察患者的阴道炎症状变化情况；研究者自行拟定满意度调查问卷统计患者的满意度；记录2组患者的阴道pH值、阴道局部体征评分、阴道清洁度评分；记录2组的康复时间、药物不良反应发生情况和使用抗生素的情况。 结果 试验组的总有效率为86.67%，对照组的总有效率为63.33%，2组比较差异有统计学意义（t=2.223，P<0.05）。问卷调查结果显示试验组很满意和基本满意的患者比例明显高于对照组，不满意的患者比例低于对照组（t=2.476，P<0.05），试验组患者恢复性生活的比例高于对照组。试验组患者合并细菌感染的比例为24.36%，明显低于对照组的47.29%，差异有统计学意义（t=1.327，P<0.05）。对照组治疗前阴道pH值与治疗3个月后阴道pH值比较差异无统计学意义（P>0.05），试验组治疗前阴道pH值与治疗3个月后阴道pH值比较差异有统计学意义（P<0.05）；试验组的阴道局部体征评分及阴道清洁度评分均在治疗3个月后明显改善，且与对照组比较差异有统计学意义（P>0.05）。试验组的康复时间为（38.4±14.4） d，对照组的康复时间为（56.2±12.8） d，差异有统计学意义（P<0.05）。2组患者均未发生明显不良反应。 结论 3D打印阴道模具辅助GM-CSF混悬液热灌注治疗宫颈癌放射性阴道炎的疗效确切，不良反应轻微，可在临床推广应用。

Abstract

Objective To analyze the efficacy of using 3D printed vaginal molds to assist in the hot infusion of granulocyte-macrophage colony stimulating factor （GM-CSF） suspension for the treatment of radiation-induced vaginitis in cervical cancer， and provide theoretical basis for its clinical promotion. Methods A retrospective analysis was conducted on 60 patients who underwent radical radiotherapy for cervical cancer and subsequently developed radiation-induced vaginitis. The patients were divided into a control group and an experimental group. The GM-CSF suspension was prepared by dissolving 400 µg of GM-CSF400 in 30 mL of physiological saline. The control group received GM-CSF suspension for vaginal irrigation alone， while the experimental group received the treatment of self-developed 3D printed vaginal molds assisted by GM-CSF suspension for vaginal thermal perfusion. The GM-CSF suspension was heated to 42 ℃ in a constant temperature chamber before vaginal perfusion. Following the perfusion， microwave deep thermal therapy was performed. Efficacy evaluation methods included assessing changes in vaginitis symptoms， a satisfaction survey developed by the researchers to measure patient satisfaction，and recording vaginal pH values， local vaginal sign scores， and vaginal cleanliness scores for both groups. Additionally， rehabilitation time， the occurrence of adverse drug reactions， and antibiotic usage were documented for both groups. Results The total effective rate of the experimental group was 86.67%， compared with 63.33% in the control group， the difference was statistically significant （t=2.223，P<0.05）. The questionnaire survey revealed that the proportion of patients in the experimental group who reported being very satisfied or basically satisfied was significantly higher than that of the control group， while the proportion of dissatisfied patients was lower （t=2.476， P<0.05）. Additionally， a greater proportion of patients in the experimental group resumed sexual activity compared with those in the control group. The incidence of concurrent bacterial infections in the experimental group was 24.36%， which was significantly lower than the 47.29% observed in the control group， the difference was statistically significant （t=1.327， P<0.05）. There was no statistically significant difference in vaginal pH between the control group before treatment and after 3 months of treatment （P>0.05）. However， a statistically significant difference in vaginal pH was observed in the experimental group before and after 3 months of treatment （P<0.05）. Furthermore， the local vaginal sign score and vaginal cleanliness score in the experimental group significantly improved after 3 months of treatment， with statistical significance compared with the control group （P>0.05）. The rehabilitation time for the experimental group was （38.4±14.4） days， while for the control group was （56.2±12.8） days， the difference was statistically significant （P<0.05）. Notably， both groups of patients did not experience significant adverse reactions. Conclusion The use of a 3D printed vaginal mold to assist GM-CSF suspension thermal perfusion therapy for cervical cancer radiation vaginitis demonstrates a definite therapeutic effect with mild adverse reactions， suggesting its potential for clinical promotion.

Graphical abstract

关键词

宫颈癌 / 放射性阴道炎 / 3D打印阴道模具 / 人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子

Key words

cervical cancer / radiation vaginitis / 3D printed vaginal mold / granulocyte-macrophage colony stimulating factor / granulocyte-macrophage colony stimulating factor

放射治疗是中晚期宫颈癌治疗的重要手段之一，宫颈癌放射治疗可引起放射性阴道炎，严重影响患者的生活质量，尤其对于中老年患者来说尤为高发^［1］。患者往往表现为阴道疼痛、出血、反复感染和分泌物异常增多。治疗放射性阴道炎对改善患者的生活质量具有重要意义。据报道，人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）混悬液阴道灌洗对放射性黏膜损伤有确切疗效^［2］，深部热疗对机体黏膜慢性炎症有改善作用^［3］。因此，本研究分析应用自研3D打印阴道模具辅助GM-CSF混悬液热灌注治疗宫颈癌放射性阴道炎的的临床疗效。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取河北省沧州中西医结合医院2021年1月—2023年12月行宫颈癌根治性放疗并出现放射性阴道炎的60例宫颈癌患者作为研究对象，分为试验组和对照组，试验组年龄为（48.0±10.2） 岁，对照组年龄为（51.0±8.2） 岁。本研究经河北省沧州中西医结合医院伦理委员会审核、批准。

纳入标准：自愿加入本研究，并签署知情同意书者；宫颈癌有明确组织病理学诊断，并经根治性同步放化疗者；经阴道镜检查诊断为放射性阴道炎者。

排除标准：患者大量阴道出血；宫颈癌术后经放疗的患者；阴道狭窄无法进行3D打印阴道模具填塞者。

放射性阴道炎的分级标准采用急性放射损伤分级标准（radiation therapy oncology group，RTOG）黏膜损伤分级标准^［4］：Ⅰ级可以出现充血，可以伴有轻度疼痛，但不需要药物治疗；Ⅱ级表现为片状黏膜炎，或者有炎性血清分泌物，或者是有中度疼痛需要止痛药物治疗；Ⅲ级表现为融合的纤维性黏膜炎，可以伴有重度疼痛，需要麻醉药物治疗；Ⅳ级伴有溃疡出血和坏死。患者的一般资料见表1。

1.2 3D打印阴道模具的制作和选择

研究者根据临床常见的阴道宽度将热灌注模具设置为大、中、小3种型号，在Mimics Research 20.0软件上建立模具的3D数字模型。将数据导入模板制作系统Unicorn 3D template system V3.1中，建立三维模型，输入3D打印机（EP-A650），打印出与患者阴道适形的3D阴道模具，见图1。该模具已获得国家实用新型专利（专利号：ZL 2020 2 1847271.8）^［5］。根据研究者对患者妇科查体的结果，选择不同型号的模具进行治疗，保证模具与阴道的高度适形。

1.3 治疗方法

所有患者治疗前均使用生理盐水清洗阴道分泌物。

试验组：采用3D打印阴道模具辅助GM-CSF混悬液（通用名称：注射用人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子）阴道热灌注治疗。混悬液的配制方法为：将GM-CSF 400 μg溶于30 mL生理盐水中，并放置在恒温仪加热至42 ℃。3D打印阴道模具设置为大、中、小3种型号，根据患者阴道的宽度由研究者选择相应型号的模具。灌注完成后行微波深部热疗（热疗机型号：诺万N9000/9001型），治疗温度为（41±1） ℃，每次60 min，工作频率为60~100 W，热疗隔日进行1次，共8次，共治疗14 d。

对照组：仅进行GM-CSF混悬液的阴道冲洗，每日1次，治疗时间为14 d。

1.4 观察指标

疗效评价参考《临床疾病诊断与疗效判定标准》^［6］中的相关标准。治愈：阴道黏膜恢复正常，假膜、红斑、性交疼痛完全消失、阴道分泌物正常；好转：阴道红斑、溃疡减轻，假膜逐渐恢复正常，性交疼痛减轻；无效：阴道黏膜症状、接触疼痛无任何缓解。总有效率=［（治愈例数+好转例数）/总例数］×100%。治疗前、治疗3个月后，取2组患者阴道分泌物送检，记录阴道pH值，并评价阴道局部体征评分（总分为0~12分）、阴道清洁度评分（总分为0~3分）^［7］。研究者自行拟定满意度调查问卷并发放给每名患者，患者认真填写，满意度调查问卷分为很满意、基本满意和不满意3个程度。记录2组患者的康复时间、药物不良反应发生情况、使用麻醉药品及抗生素的比例。

1.5 统计学方法

应用SPSS 19.0软件进行统计学分析。计数资料以（\overline{x}\pms）表示，率的比较采用χ²检验，2组治疗效果的比较采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗效果的比较

2.1.1 治疗效果

试验组的总有效率为86.67%，对照组的总有效率为63.33%，差异有统计学意义（t=2.223，P<0.05）。试验组的治愈患者为26例，对照组的治愈患者为17例。试验组患者合并细菌感染的比例为24.36%，明显低于对照组的47.29%，差异有统计学意义（t=0.327，P<0.05）。见表2。

2.1.2 阴道pH值及阴道症状

对照组治疗前的阴道pH值与治疗3个月后比较差异无统计学意义（P>0.05）；试验组治疗前阴道pH值与治疗3个月后比较差异有统计学意义（P<0.05）；试验组的阴道局部体征评分及阴道清洁度评分均在治疗3个月后明显改善，且与对照组比较差异有统计学意义（P<0.05）。

2.2 问卷调查结果的比较

问卷调查结果显示，试验组很满意和基本满意患者的比例明显高于对照组，不满意患者的比例低于对照组（t=0.476，P<0.05），见表4。治疗过程中需要使用麻醉药品改善症状的患者试验组为8例，对照组为14例。试验组患者在治疗结束3个月后恢复性生活的例数为16例，性交疼痛及接触性出血者6例，而对照组恢复性生活的例数仅7例，性交疼痛及接触性出血者为4例。

2.3 康复时间及不良反应的比较

试验组的康复时间为（38.4±14.4） d，组照组的康复时间为（56.2±12.8） d，试验组的阴道炎康复时间明显短于对照组（P<0.05）。2组患者均未发生明显不良反应。试验组的主要不良反应为皮肤烫伤，未见Ⅱ度及以上程度损伤，无需特殊治疗。

3 讨论

放射性阴道炎是宫颈癌根治性放疗的常见并发症，早期表现为阴道水肿、出血，晚期表现为阴道纤维化缩窄，严重影响患者的生活质量及病情随访，患者往往羞于就医，给患者带来巨大心理负担^［8］。国内外对放射性阴道炎的研究多集中在药物选择上，常见的治疗药物包括妇保康栓剂、纳米银凝胶、乳酸菌阴道胶囊、比亚芬凝胶等，这些药物具有一定的疗效^［9］，但达不到患者的理想要求。本研究创新性地将3D打印阴道模具应用于放射性阴道炎患者，并引入微波热疗作为辅助治疗措施，通过将GM-CSF混悬液进行阴道热灌注治疗，使阴道局部升温的同时，延长药物留驻阴道时间，是放射性阴道炎的创新性治疗方法。

GM-CSF具有多重作用机制，可防治放疗带来的黏膜损伤^［10］。首先，GM-CSF可促进中性粒细胞和巨噬细胞的趋化和活化，提高其吞噬活性和杀菌能力，刺激巨噬细胞生成与创面愈合相关的生长因子^［11］。其次，GM-CSF可刺激内皮细胞、角质细胞和黏膜上皮细胞的增殖、分化和迁移，加速溃疡创面的再上皮化^［12］。最后，GM-CSF可促进成纤维细胞表达α-肌动蛋白，促进伤口收缩，参与形成肉芽组织，填补伤口组织缺损，为表皮细胞的覆盖创造条件^［13］。另外，有研究发现，高水平GM-CSF可使炎性树突状细胞（DCs细胞）转向生成免疫性DCs细胞，增加促炎因子的分泌，提高抗原的递呈或者交叉递呈能力，增强DCs细胞的存活能力，从而改善阴道的免疫环境，改善局部炎症^［14］。YANG J F等^［15］研究发现，GM-CSF含漱液能有效降低鼻咽癌患者放射性口腔黏膜炎的发生率及严重程度。

热疗作为一种绿色、安全的肿瘤治疗手段，目前在临床上常作为放疗和化疗的辅助疗法，其在局部的免疫诱导和抗炎作用也受到广泛重视。研究表明^［16］，发热可以控制淋巴细胞的转运，在小鼠或癌症患者的核心体温升高到约39.5 ℃后，体温范围内的全身热疗法会导致循环T细胞短暂下降，白细胞介素-6作为一种热敏转运效应因子，控制淋巴细胞和内皮细胞的黏附。另外，热疗可诱导免疫原性细胞死亡，导致新抗原的释放^［17］，因此热疗可以促进免疫细胞在阴道聚集并发挥抗炎作用。此外，热疗可以通过促进趋化因子的释放，将效应T细胞吸引到肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME），通过突破血管屏障，促进T细胞的浸润^［18］。还有研究发现，全身热水浴减少了外周血B细胞和T细胞的总数，而CD8⁺T细胞显著增加，这表明热疗可以提高身体细胞免疫功能^［19］。本研究将微波深部热疗与GM-CSF混悬液联合应用，具有抗炎、促修复的协同作用，加上3D打印阴道模具的封堵效应，药物的留驻时间得到延长，治疗效果明显好于单纯GM-CSF混悬液灌注，治疗有效率增高，并且能够调节宫颈癌放射性阴道炎患者的阴道pH值，改善阴道体征及阴道清洁度，是宫颈癌放射性阴道炎的优化治疗方案。

综上所述，3D打印阴道模具辅助GM-CSF混悬液热灌注治疗宫颈癌放射性阴道炎的效果显著，患者满意度高，康复时间短且安全性好，适合临床推广应用。本研究样本量有限，研究结果可能存在偏差，研究者将在未来开展更大样本量的随机对照研究，进一步阐明3D打印阴道模具辅助GM-CSF混悬液热灌注治疗宫颈癌放射性阴道炎的优势。

参考文献

[1] HADDAD N C， SOARES BROLLO L C， PINHO OLIVEIRA M A， et al. Diagnostic methods for vaginal stenosis and compliance to vaginal dilator use： A systematic review‍［J］. J Sex Med， 2021， 18（3）： 493-514.

[2] 陈凤， 李全福， 金高娃， 等. 重组人粒细胞刺激因子治疗急性放射性黏膜炎的疗效观察［J］. 中国辐射卫生， 2016， 25（6）： 749-752.

[3] CHEN Feng， LI Quanfu， JIN Gaowa， et al. Effect of recombinant human granulocyte colony-stimulating factor on acute radiation mucositis‍［J］. Chinese Journal of Radiological Health， 2016， 25（6）： 749-752.

[4] 王霞. 深部热疗治疗机体黏膜组织慢性炎症的疗效观察［J］. 医学理论与实践， 2012， 25（22）： 2776-2777.

[5] WANG Xia. Observation of the therapeutic effect of deep hyperthermia on chronic inflammation of mucosal tissue in the body‍［J］. The Journal of Medical Theory and Practice， 2012， 25（22）： 2776-2777.

[6] SADIQ S， SHAHID A， MASOOD M， et al. Acute side effects with high dose rate computed tomography-guided three-dimensional brachytherapy in carcinoma cervix‍［J］. J Coll Physicians Surg Pak， 2020， 30（6）： 638-642.

[7] 河北省沧州中西医结合医院. 一种3D打印阴道热灌注辅助器： CN202010887769.5［P］. 2020-08-28.

[8] 王蔚文， 湖南省医院协会. 临床疾病诊断与疗效判断标准［M］. 北京： 科学技术文献出版社， 2010.

[9] 中华人民共和国卫生部医政司. 全国临床检验操作规程［M］. 南京： 东南大学出版社， 1991.

[10] 郜蕾， 袁香坤， 胡建伟， 等. 清热解毒方中药灌洗治疗宫颈癌放疗患者放射性阴道炎的疗效观察［J］. 世界中西医结合杂志， 2022， 17（11）： 2232-2235.

[11] GAO Lei， YUAN Xiangkun， HU Jianwei， et al. Effect of lavage with qingrejiedu decoction on radiation-induced vaginitis in patients after cervical cancer radiotherapy‍［J］. World Journal of Integrated Traditional and Western Medicine， 2022， 17（11）： 2232-2235.

[12] 刘中静. 纳米银凝胶联合乳酸菌阴道胶囊治疗放射性阴道炎疗效观察［J］. 皮肤病与性病， 2019， 41（6）： 880-881.

[13] LIU Zhongjing. Clinical observation of nano silver gel combined with lactobacillus vaginal capsule in the treatment of radioactive vaginitis‍［J］. Journal of Dermatology and Venereology， 2019， 41（6）： 880-881.

[14] HU D， ZHANG Y， CAO R， et al. The protective effects of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor against radiation-induced lung injury‍［J］. Transl Lung Cancer Res， 2020， 9（6）： 2440-2459.

[15] 高宇辉， 邓唯唯， 魏春燕. 分泌型CTLA-4融合恶性疟原虫核酸疫苗联合GM-CSF增强小鼠免疫反应［J］. 基础医学与临床， 2018， 38（5）： 616-621.

[16] GAO Yuhui， DENG Weiwei， WEI Chunyan. Secreted CTLA-4 fusion Plasmodium falciparum DNA vaccine combined with GM-CSF enhances immune response of mice‍［J］. Basic & Clinical Medicine， 2018， 38（5）： 616-621.

[17] VILALTA M， BRUNE J， RAFAT M， et al. The role of granulocyte macrophage colony stimulating factor （GM-CSF） in radiation-induced tumor cell migration‍［J］. Clin Exp Metastasis， 2018， 35（4）： 247-254.

[18] RUFFOLO L I， JACKSON K M， KUHLERS P C， et al. GM-CSF drives myelopoiesis， recruitment and polarisation of tumour-associated macrophages in cholangiocarcinoma and systemic blockade facilitates antitumour immunity‍［J］. Gut， 2022， 71（7）： 1386-1398.

[19] SINGPIEL A， KRAMER J， MAUS R， et al. Adenoviral vector-mediated GM-CSF gene transfer improves anti-mycobacterial immunity in mice-role of regulatory T cells［J］. Immunobiology， 2018， 223（3）： 331-341.

[20] YANG J F， REN H， LI C， et al. Application of rhGM-CSF gargles in the prevention and treatment of radiation-induced oral mucositis in patients with nasopharyngeal cancer［J］. Cancer Res， 2016， 28： 340-342.

[21] KOZŁOWSKI H M， SOBOCIŃSKA J， JĘDRZEJEWSKI T， et al. Fever-range whole body hyperthermia leads to changes in immune-related genes and miRNA machinery in Wistar rats‍［J］. Int J Hyperthermia， 2023， 40（1）： 2216899.

[22] NISHIKAWA A， SUZUKI Y， KANEKO M， et al. Combination of magnetic hyperthermia and immunomodulators to drive complete tumor regression of poorly immunogenic melanoma‍［J］. Cancer Immunol Immunother， 2023， 72（6）： 1493-1504.

[23] DOU Y N， DUNNE M， HUANG H， et al. Thermosensitive liposomal cisplatin in combination with local hyperthermia results in tumor growth delay and changes in tumor microenvironment in xenograft models of lung carcinoma‍［J］. J Drug Target， 2016， 24（9）： 865-877.

[24] WAN MOHD ZAWAWI W F A， HIBMA M H， SALIM M I， et al. Hyperthermia by near infrared radiation induced immune cells activation and infiltration in breast tumor‍［J］. Sci Rep， 2021， 11（1）： 10278.