腫瘤放療熱塑膜伸縮特性的測試

張寅，李明輝，羅京偉

國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫學研究中心/中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院 放療科，北京 100021

引言

放療熱塑膜是在腫瘤放療中應用廣泛的一種體位固定工具[1]。它是一種熱塑材料，加熱到60℃～70℃后變軟，可塑造成各種形狀，能夠完全貼合到人體皮膚表面。待其逐漸冷卻后，材質變得硬而堅韌，從而起到塑型和人體固定的效果[2]。放療熱塑膜的使用有效提高了腫瘤放射治療的準確度，是現代腫瘤放射治療必不可少的工具之一[3]。由于熱塑膜自身的物理特性，在制作人體模具的過程中，會發生熱收縮變形，這種特性可能會對放療的準確度帶來不確定影響[4]。本研究主要測量分析熱塑膜的伸縮特性及其對放射治療精度的影響。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

采用臨床上常用的頭頸肩部熱塑膜作為研究對象，所測試產品為廣州科萊瑞迪生產的R60S型熱塑膜。拉伸試驗用的膜片尺寸為100 mm×100 mm，厚度為3.2 mm。熱拉伸的方法為將膜片在65℃的恒溫水箱中軟化2 min后，沿直線方向均勻拉伸。

1.2 方法

（1）拉伸比率的測量。測量熱塑膜在臨床上常用的拉伸范圍。熱塑膜在制作的過程中要進行加熱拉伸塑型，人體不同部位膜片的受拉伸程度不同，不同的拉伸比率可能會對收縮幅度有影響。隨機選取30例患者的放療熱塑膜，每個熱塑膜上選6個部位進行測量（圖1），6個部位分別為額頭部、鼻尖部、下頜部、頸部、肩胛部、胸部，用軟尺測量拉伸定型后的膜片長度，與同一位置未拉伸時的膜片的長度相除，即為拉伸比率。

圖1 放療熱塑膜拉伸比率的測量

（2）熱塑膜拉伸試驗，測量熱塑膜在拉伸后的收縮幅度。將測試的熱塑膜片兩端固定在游標卡尺的兩個測量腳上，在恒溫水箱中加熱至65℃，取出熱塑膜拉伸至一定長度，待其定型后松開膜片，在室溫（25℃）下水平放置（圖2）。將膜片按不同的拉伸比率（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0）在一維方向（長度方向）上分別拉伸，在拉伸成型后的10 min、20 min、30 min、1 h、24 h和若干周后，用游標卡尺測量熱塑膜片的長度，計算出收縮幅度（膜片成型時的長度減去某一時刻的膜片長度），分析不同的拉伸比率與收縮幅度的關系。分別用3組熱塑膜重復以上實驗，最后計算3組數據的平均值。

圖2 拉伸后的膜片測量

1.3 統計學分析

采用SPSS 13.0軟件對不同時刻收縮率的數據做統計分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

本研究測量的放療熱塑膜的收縮率約為1.5%±0.1%，臨床上常用的放療熱塑膜的寬度在190～550 mm之間，理論收縮幅度約為2.8～8.3 mm。但實際上熱塑膜的收縮是在三維立體方向上，同時還受到各種外力的牽拉限制，其冷卻回縮造成的誤差可能要小于理論計算，還需進一步驗證。熱塑膜的收縮幅度與拉伸比率有相關性，在1.5～3.0的拉伸比率區間內，收縮幅度保持穩定。拉伸比率小于此區間，拉伸程度越低，收縮幅度越大，這也與臨床使用中的經驗相符[7-8]。

2 結果

2.1 拉伸比率的測量

30例樣本每例在6個位置處采集數據，共收集180組數據。拉伸比率的計算公式為：拉伸比率=（拉伸定型后的熱塑膜長度-拉伸前的熱塑膜長度）/拉伸前的熱塑膜長度。經過測量計算，臨床放療中使用的熱塑膜拉伸比率處于1.5～3.0區間的占比97.8%。各個部位測量計算出的拉伸比率數值分布范圍，見表1。由于人體結構的原因，頸部和額頭部的拉伸比率相對較小（1.5～2.5之間），肩胛部和胸部的拉伸比率較大（2.0～3.0之間）。

兩組均未出現嚴重低血糖癥狀，治療期間對照組出現4例有癥狀低血糖、3例胃腸道反應，觀察組出現2例有癥狀低血糖、4例胃腸道反應，上述患者均在進食或者治療短期內緩解，且無需藥物治療。對照組、觀察組患者的不良反應發生率分別是14.89%、12.5%，兩組不良反應的發生率間無統計學差異（χ2=0.115，P=0.734）。

表1 不同部位測算出的拉伸比率數值分布（%）

放療熱塑膜是放射治療中應用比較廣的一種體位固定工具，它具有較好的固定效果和較高的體位重復性。由于熱塑膜自身的物理特性，在加熱拉伸后，會發生回縮。由于治療中心的定位標記線是貼在熱塑膜上的，熱塑膜的收縮可能會對靶區的定位帶來不利影響[5]。在三維調強放療計劃中，危及器官與靶區距離較近，危及器官與靶區間劑量梯度較大，對擺位精度的要求很高，放療熱塑膜的回縮可能會增大放療的擺位誤差，尤其是增加了系統誤差[6]。而三維放療對系統誤差的敏感性明顯高于隨機誤差。

2.2 熱塑膜收縮幅度與時間關系測量

熱塑膜片在不同的拉伸率下，在拉伸后不同時間內的收縮幅度，見圖3。熱塑膜片在成型后的前20 min內，收縮幅度隨時間近似線性增加最大，20 min以后，收縮幅度增加量逐漸減小，至30 min后基本不變，在之后的若干周內，不再有明顯變化。

圖3 不同拉伸比率下收縮幅度隨時間的變化

3 討論

試驗中使用的膜片長度拉伸前為100 mm，經測量在臨床上常用的拉伸比率（1.5～3.0）下，收縮穩定后（30 min后）膜片的收縮幅度為（1.5±0.1）mm。收縮穩定后，在拉伸比率為1.5、2.0、2.5、3.0四組之間，收縮幅度最大差別是0.12 mm。提示在臨床上常用的拉伸范圍內（1.5～3.0），不同的拉伸率對收縮幅度沒有明顯影響。但當拉伸率＜1.5時，拉伸率越小，收縮幅度越大；反之拉伸率過大（＞3.0），則膜片收縮不明顯，但膜片結構已出現部分破壞，不再有使用價值。

LRH-250CL低溫生化培養箱，上海一恒科學儀器公司；3k15高速冷凍離心機，美國 Sigma公司；FD5-Serious真空冷凍干燥機，GOLD SIM儀器公司；SPARK酶標儀，瑞士TECAN儀器公司；K9860全自動凱氏定氮儀，濟南海能儀器公司；哈西多功能 pH計，上海哈西分析儀器有限公司。

1.3.1 引物制作 參照文獻合成[3]， ER-β基因的擴增Rsa I位點為：上游的引物是：5′-TCTTGCTTTCCCCAGGCTTT-3′，下游的引物是：5′-ACCTGTCCAGAACAAGATCT-3′。ER-β基因的擴增AluI位點：P1：5′-TTTTTGTCCCCATAGTAACA-3′， P2：5′-AATGAGGGACCACAGCA-3′。

4 結論

在放療熱塑膜制作的過程中，熱塑膜定型后的冷卻時間從15～25 min不盡相同[9-11]。如果熱塑膜冷卻時間過短，可能會因為收縮變形而影響放療定位精度。特別是在頭頸部腫瘤的放療中，由于頭頸部腫瘤距離周圍的正常組織很近，這種收縮變形可能會對放療精度帶來不利影響[12]。

級配碎石基層由于其本身工程特性限制，在施工中難以控制其平整度，但該指標對于后期路面的行車舒適性有較大影響，因此有必要對該指標進行檢測。本文根據《公路路基施工技術規范》（JTG F10—2006），采用3m直尺法對試驗段路基平整度進行檢測，結果如表4所示。

本研究通過對臨床使用的熱塑膜進行測試，發現熱塑膜片在成型后的前20 min內，收縮幅度最大。30 min后基本不變，達到穩定狀態。這與相關文獻報道的數據一致[13-14]，提示在制作面罩時冷卻時間應不小于20 min。考慮到不同廠家不同型號的熱塑膜在物理性能上可能會存在些許差異[15-16]，因此建議在使用一批熱塑膜前對其熱伸縮性能做些基本性能測試，以便指導日后的使用。

熱塑膜的拉伸程度不亦過大或過小，在臨床放療中制作熱塑膜時，應保證均勻拉伸，避免部分區域拉伸程度大小不一，導致收縮幅度不同，進而影響腫瘤的定位精度。