熱塑膜在腫瘤放療體位固定中受溫度影響的臨床研究

李 鑫 周 欣

放射治療在腫瘤治療中的作用和地位日益突出，已成為治療惡性腫瘤的主要手段之一，而放療患者的體位固定將直接影響著放療效果。目前臨床上胸部腫瘤放療過程中患者體位固定技術主要包括熱塑體膜固定，真空墊固定和碳纖維固定板固定等[1]。熱塑體膜固定是目前臨床應用最為廣泛且行之有效的方法。然而熱塑膜固定容易受到外界的理化因素的影響，尤其是受其軟化溫度的影響，導致其形變程度的改變，影響放療的擺位誤差，從而導致放療的效果下降[2]。本研究旨在探索不同溫度范圍對放療體位固定熱塑膜的影響，進而影響其在放療過程中對患者擺位誤差、皮膚吸收劑量和腫瘤內靶區體積的改變，目的在于尋找最適合熱塑膜的軟化溫度，從而提升其在臨床治療中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用隨機數字法，選取2014年10月至2015年10月在我院行放射治療胸部惡性腫瘤初診患者78例，其中肺癌44例，食管癌34例；男41例，女37例；年齡39～68歲，平均年齡(48±11.8)歲。所有患者采用熱塑體膜固定，均采用等中心照射三維適形放療技術。將患者隨機分為3組，每組26例。采用64～67 ℃，68～71 ℃，72～75 ℃的3種不同溫度范圍的恒溫水箱對其放療使用的體位固定熱塑膜進行軟化，檢測相關參數。

1.2 方法

設備：西門子大孔徑定位CT(SOMATOM Definition AS)，低溫熱塑體膜(廣州Maidfirm)，恒溫水浴箱 (深圳騰飛宇)，Synergy直線加速器(瑞典醫科達)，Sun Nuclear輻射劑量檢測儀(美國)，PTW指形電離室(德國)。

指標：放療擺位誤差，主要包括治療視野的平移誤差與旋轉誤差；皮膚下輻射劑量；腫瘤內靶區體積(internal target volume，ITV)。

1.2.1 放療擺位誤差測定 分別測量在不同溫度時放療的擺位誤差，主要包括治療視野的平移誤差與旋轉誤差，通過將CT掃描的標準計劃射野圖像與CBCT治療射野圖像進行比對。平移偏差是指治療射野在患者上下(SI)與左右方向(RL)方向的誤差，旋轉偏差是是指治療射野在患者前后(AP)產生的角度變化。RL方向為X軸，SI方向為Y軸，AP方向為Z軸。其誤差值為ΔTx，Δty，ΔTz。通過對26例患者在不同溫度恒溫水箱軟化的熱塑膜體位固定測量的放療誤差，分析溫度對熱塑膜導致的放療擺位誤差的影響。

1.2.2 皮膚下輻射劑量計算 為了進一步檢測溫度對體位固定熱塑膜的影響，從而造成對皮膚表面劑量的影響，我們在放療過程中使用醫科達Synergy直線加速器在X線能量為6 MV時測量膜體表面及不同深度(皮膚表面、1、3 mm)的吸收劑量，具體方法為：將美國Sun Nuclear劑量儀與PTW0.6cc 指形電離室連接，設置偏置電壓為-300 V，在10 cm×10 cm 照射野，100 cm 源皮距的照射條件下，測量膜體表面及不同深度(皮膚表面、1、3 mm)的吸收劑量。每個數據測量3次記錄劑量儀讀數并求平均值。

1.2.3 腫瘤內靶體積測量 為了進一步探討胸部腫瘤放療中不同溫度下熱塑膜體位固定對腫瘤內靶區(internal target volume，ITV)大小的影響，我們將熱塑膜放入恒溫水箱內，待熱塑膜變透明后取出固定于患者胸部，約10 min熱塑膜定形完成后，通過LAP激光燈采用三維等中心放療技術確定標記和左右兩側的十字交叉線，做好擺位標記，勾畫腫瘤靶區體積。所有患者均由同一名醫生勾畫。靶區勾畫定義參照ICRU50和23號報告，勾畫GTV、臨床靶區(CTV)，同時勾畫正常組織器官，將10個呼吸時相所勾畫的CTV進行融合得到ITV。

1.3 體位固定方法

囑患者脫去上衣，呈仰臥位于體架上，頭下墊專用配套頭枕呈舒適體位，恒溫水箱熱水軟化熱塑體膜至透明，擦去水珠，將膜均勻鋪在患者體部，覆蓋劍突，使用夾具扣好兩側扣槽，按下臍部凹陷。囑患者勿動，待體膜冷卻后，解開扣槽壓板，取下體膜，擦去皮膚及身體上的水珠，重新扣上，在體膜上下兩端及標記孔處相對應的皮膚上做好標記，采用體表體膜雙十字定位掃描。

1.4 統計學方法

數據采用SPSS 13.0軟件分析，統計量用均數±標準差表示，采用單項方差分析與LSD多重比較，檢測水準α=0.05。

2 結果

2.1 不同溫度軟化熱塑膜對擺位誤差的影響

結果表明相對其他溫度條件下，68～71 ℃軟化熱塑膜時放療的擺位誤差較小(表1)。

表1 不同溫度對熱塑膜固定放療患者擺位誤差的影響

2.2 不同溫度軟化熱塑膜對放療患者皮膚吸收劑量的影響

結果表明，在68～71 ℃軟化熱塑膜條件下，皮膚吸收劑量相對其他溫度條件下最小(P<0.05)，放療效果相對更佳(表2)。

2.3 不同溫度軟化熱塑膜ITV體積

64～67 ℃軟化熱塑膜組ITV平均體積為(222.66±20.34)cm3，68～71℃軟化熱塑膜組ITV平均體積為(173.68 ±12.45)cm3，72～75 ℃活化熱塑膜組ITV平均體積為(193.21±20.23)cm3，可見，相對其他溫度條件下，68～71 ℃軟化熱塑膜組ITV平均體積最小(F=48.49，P<0.05)。

表2 不同溫度軟化熱塑膜固定放療患者的皮膚吸收劑量

3 討論

放射治療是目前臨床治療各種惡性腫瘤的有效手段之一。擺位誤差是放射治療過程中影響精確治療非常關鍵的因素之一，由于擺位誤差的存在，可能會導致腫瘤內靶區得不到足夠的輻射劑量，治療效果差，易導致局部復發，或正常組織受到過量的輻射劑量，而導致并發癥的增加[3]。采用熱塑膜固定患者體位能夠有效減少放療過程中由于患者體位改變而導致的擺位誤差，保持患者治療體位的可重復性，增強放療的近期與遠期療效[4]。戴忠陽等[5]報道不同熱塑膜定位方式對食管癌放療擺位誤差有很大的影響，其結果表明加強型熱塑膜能夠顯著的減小食管癌放療擺位誤差，并且操作簡單，增加了患者的舒適度，值得關注并推廣。彭慶國等[6]的研究表明，3種體位固定技術在盆腔腫瘤放療中在減小擺位誤差方面存在差異，其采用低溫熱塑體膜具有較好的效果。雖然上述研究都關注到熱塑膜減小放療擺位誤差的效果，但具體軟化溫度影響熱塑膜的質地與形變導致的擺位誤差沒有深入的研究，我們的研究采用不同溫度軟化熱塑膜，進一步發現，在68～71 ℃的水浴箱中軟化熱塑膜時，其軟化程度，質地及形變程度效果相對其他溫度條件最好，其引起的放療擺位誤差也是相對最小。熱塑膜的主要成分是高分子材料聚醚酯酰胺，其在常溫下像橡膠一樣彈性形變，又能在高溫下如塑料一樣塑化變形,兼具橡膠的彈性和塑料的熔體流動性，但受溫度影響較大[7]。正是由于熱塑膜自身分子材料在不同溫度區間內產生的形變程度不同，從而導致體膜的收縮程度不同，由此產生的擺位誤差也不同。

皮膚表面輻射劑量是另一評價熱塑體膜影響臨床放療效果的重要指標。最近的研究表明熱塑體膜會導致皮膚放療輻射劑量的增加，其理論依據有以下三點：①熱塑體膜能在射線入射路徑上水模體中，同一深度處加蓋膜后的有效深度比不加膜時大，而在百分深度劑量曲線建成區劑量大小隨深度增加而增大[8]，這是熱塑體膜增加皮膚劑量的一個非常重要原因。②光子束穿過物質的厚度密度值越大，與物質發生相互作用的光子數越多，物質吸收的劑量越大，這也使得緊挨著它的皮膚表面得輻射劑量增加值大。③X射線在路經不同密度兩種物質界面時原來建立的次級電子平衡被打破，次級電子較多堆積在密度較小一側致使在界面處劑量發生突變。在臨床放療過程應用中熱塑體膜密度大于皮膚及軟組織密度因此較多次級電子堆積在皮膚及軟組織一側導致皮膚表面劑量增加[9]。溫度能夠顯著的影響熱塑體膜的密度，影響X線的入射路徑以及改變百分深度劑量曲線，最終導致皮膚表面輻射劑量的改變。湯銳明等[10]研究結果顯示在有熱塑體膜時的吸收劑量為2.094 Gy，比 無 體 膜 時 增 加36.2%，表明使用熱塑體膜能顯著增加皮膚表面吸收劑量。我們的研究也發現在68～71 ℃軟化熱塑膜條件下，皮膚吸收劑量相對其他溫度條件下較小，68～71 ℃相對來說是最適合的臨床軟化熱塑體膜的溫度。由于熱塑膜的主要成分聚醚酯酰胺在軟化溫度發生改變時，其固化溫度高，高分子材料再交聯密度降低，導致其對射線吸收發生改變，這是引起皮膚表面吸收劑量發生變化的主要原因[7]。

內靶區(ITV)是對每個呼吸周期分為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%10個呼吸時相大體腫瘤體積(gross tumor volume，GTV)的勾畫，之后進行融合10個時相中的GTV得到ITV，ITV是腫瘤精確放療的重要指標[11]。在放療過程中，患者器官生理運動導致的靶區移動是影響精確放療的重要因素。許多因素會造成靶區移動，目前研究發現的主要原因有呼吸運動、心臟和大血管搏動、食管等消化系統器官蠕動以及放療過程中腫瘤退縮和形變等，ITV體積越大其放療的精確性越差。熱塑膜固定體位后其對ITV影響目前有許多研究報道，楊定強等研究表明，采用熱塑膜固定體位后ITV平均體積為比無固定組平均增大體積減小，熱塑膜能有效減小胸部腫瘤患者放射治療中的ITV體積[12]。在我們的研究中，也發現了采用熱塑體膜固定體位后能顯著減小ITV體積變化。其可能原因是由于不同溫度對熱塑膜的主要成分聚醚酯酰胺軟化時，倘若溫度過高，高分子材料再交聯完全打開，導致其結構斷裂或松弛，當溫度下降后無法良好塑形影響使用。若溫度過低，聚醚酯酰胺無法充分打開，膜體的柔韌性降低，導致不能拉伸無法塑形，最終影響放療的精確性。我們的研究結論顯示在68～71 ℃軟化熱塑膜時是相對的合適溫度，其減小ITV的體積變化程度相對其他溫度條件最大，進一步證實了溫度會影響熱塑體膜固定患者的放療效果，且結果也充分說明68～71 ℃軟化熱塑膜相對其他溫度來說效果最佳。

綜上結果，我們的研究發現，溫度能通過影響熱塑膜質地、形變程度，最終影響放療患者的擺位誤差、皮膚吸收劑量與腫瘤內靶區體積，進一步研究表明，68～71 ℃條件下軟化的熱塑膜，患者放療的擺位誤差，皮膚吸收劑量，腫瘤內靶區體積相對來說變化最小，值得臨床推廣。

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