热塑膜在肿瘤放疗体位固定中受温度影响的临床研究

李 鑫 周 欣

放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一，而放疗患者的体位固定将直接影响着放疗效果。目前临床上胸部肿瘤放疗过程中患者体位固定技术主要包括热塑体膜固定，真空垫固定和碳纤维固定板固定等[1]。热塑体膜固定是目前临床应用最为广泛且行之有效的方法。然而热塑膜固定容易受到外界的理化因素的影响，尤其是受其软化温度的影响，导致其形变程度的改变，影响放疗的摆位误差，从而导致放疗的效果下降[2]。本研究旨在探索不同温度范围对放疗体位固定热塑膜的影响，进而影响其在放疗过程中对患者摆位误差、皮肤吸收剂量和肿瘤内靶区体积的改变，目的在于寻找最适合热塑膜的软化温度，从而提升其在临床治疗中的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用随机数字法，选取2014年10月至2015年10月在我院行放射治疗胸部恶性肿瘤初诊患者78例，其中肺癌44例，食管癌34例；男41例，女37例；年龄39～68岁，平均年龄(48±11.8)岁。所有患者采用热塑体膜固定，均采用等中心照射三维适形放疗技术。将患者随机分为3组，每组26例。采用64～67 ℃，68～71 ℃，72～75 ℃的3种不同温度范围的恒温水箱对其放疗使用的体位固定热塑膜进行软化，检测相关参数。

1.2 方法

设备：西门子大孔径定位CT(SOMATOM Definition AS)，低温热塑体膜(广州Maidfirm)，恒温水浴箱 (深圳腾飞宇)，Synergy直线加速器(瑞典医科达)，Sun Nuclear辐射剂量检测仪(美国)，PTW指形电离室(德国)。

指标：放疗摆位误差，主要包括治疗视野的平移误差与旋转误差；皮肤下辐射剂量；肿瘤内靶区体积(internal target volume，ITV)。

1.2.1 放疗摆位误差测定 分别测量在不同温度时放疗的摆位误差，主要包括治疗视野的平移误差与旋转误差，通过将CT扫描的标准计划射野图像与CBCT治疗射野图像进行比对。平移偏差是指治疗射野在患者上下(SI)与左右方向(RL)方向的误差，旋转偏差是是指治疗射野在患者前后(AP)产生的角度变化。RL方向为X轴，SI方向为Y轴，AP方向为Z轴。其误差值为ΔTx，Δty，ΔTz。通过对26例患者在不同温度恒温水箱软化的热塑膜体位固定测量的放疗误差，分析温度对热塑膜导致的放疗摆位误差的影响。

1.2.2 皮肤下辐射剂量计算 为了进一步检测温度对体位固定热塑膜的影响，从而造成对皮肤表面剂量的影响，我们在放疗过程中使用医科达Synergy直线加速器在X线能量为6 MV时测量膜体表面及不同深度(皮肤表面、1、3 mm)的吸收剂量，具体方法为：将美国Sun Nuclear剂量仪与PTW0.6cc 指形电离室连接，设置偏置电压为-300 V，在10 cm×10 cm 照射野，100 cm 源皮距的照射条件下，测量膜体表面及不同深度(皮肤表面、1、3 mm)的吸收剂量。每个数据测量3次记录剂量仪读数并求平均值。

1.2.3 肿瘤内靶体积测量 为了进一步探讨胸部肿瘤放疗中不同温度下热塑膜体位固定对肿瘤内靶区(internal target volume，ITV)大小的影响，我们将热塑膜放入恒温水箱内，待热塑膜变透明后取出固定于患者胸部，约10 min热塑膜定形完成后，通过LAP激光灯采用三维等中心放疗技术确定标记和左右两侧的十字交叉线，做好摆位标记，勾画肿瘤靶区体积。所有患者均由同一名医生勾画。靶区勾画定义参照ICRU50和23号报告，勾画GTV、临床靶区(CTV)，同时勾画正常组织器官，将10个呼吸时相所勾画的CTV进行融合得到ITV。

1.3 体位固定方法

嘱患者脱去上衣，呈仰卧位于体架上，头下垫专用配套头枕呈舒适体位，恒温水箱热水软化热塑体膜至透明，擦去水珠，将膜均匀铺在患者体部，覆盖剑突，使用夹具扣好两侧扣槽，按下脐部凹陷。嘱患者勿动，待体膜冷却后，解开扣槽压板，取下体膜，擦去皮肤及身体上的水珠，重新扣上，在体膜上下两端及标记孔处相对应的皮肤上做好标记，采用体表体膜双十字定位扫描。

1.4 统计学方法

数据采用SPSS 13.0软件分析，统计量用均数±标准差表示，采用单项方差分析与LSD多重比较，检测水准α=0.05。

2 结果

2.1 不同温度软化热塑膜对摆位误差的影响

结果表明相对其他温度条件下，68～71 ℃软化热塑膜时放疗的摆位误差较小(表1)。

表1 不同温度对热塑膜固定放疗患者摆位误差的影响

2.2 不同温度软化热塑膜对放疗患者皮肤吸收剂量的影响

结果表明，在68～71 ℃软化热塑膜条件下，皮肤吸收剂量相对其他温度条件下最小(P<0.05)，放疗效果相对更佳(表2)。

2.3 不同温度软化热塑膜ITV体积

64～67 ℃软化热塑膜组ITV平均体积为(222.66±20.34)cm3，68～71℃软化热塑膜组ITV平均体积为(173.68 ±12.45)cm3，72～75 ℃活化热塑膜组ITV平均体积为(193.21±20.23)cm3，可见，相对其他温度条件下，68～71 ℃软化热塑膜组ITV平均体积最小(F=48.49，P<0.05)。

表2 不同温度软化热塑膜固定放疗患者的皮肤吸收剂量

3 讨论

放射治疗是目前临床治疗各种恶性肿瘤的有效手段之一。摆位误差是放射治疗过程中影响精确治疗非常关键的因素之一，由于摆位误差的存在，可能会导致肿瘤内靶区得不到足够的辐射剂量，治疗效果差，易导致局部复发，或正常组织受到过量的辐射剂量，而导致并发症的增加[3]。采用热塑膜固定患者体位能够有效减少放疗过程中由于患者体位改变而导致的摆位误差，保持患者治疗体位的可重复性，增强放疗的近期与远期疗效[4]。戴忠阳等[5]报道不同热塑膜定位方式对食管癌放疗摆位误差有很大的影响，其结果表明加强型热塑膜能够显著的减小食管癌放疗摆位误差，并且操作简单，增加了患者的舒适度，值得关注并推广。彭庆国等[6]的研究表明，3种体位固定技术在盆腔肿瘤放疗中在减小摆位误差方面存在差异，其采用低温热塑体膜具有较好的效果。虽然上述研究都关注到热塑膜减小放疗摆位误差的效果，但具体软化温度影响热塑膜的质地与形变导致的摆位误差没有深入的研究，我们的研究采用不同温度软化热塑膜，进一步发现，在68～71 ℃的水浴箱中软化热塑膜时，其软化程度，质地及形变程度效果相对其他温度条件最好，其引起的放疗摆位误差也是相对最小。热塑膜的主要成分是高分子材料聚醚酯酰胺，其在常温下像橡胶一样弹性形变，又能在高温下如塑料一样塑化变形,兼具橡胶的弹性和塑料的熔体流动性，但受温度影响较大[7]。正是由于热塑膜自身分子材料在不同温度区间内产生的形变程度不同，从而导致体膜的收缩程度不同，由此产生的摆位误差也不同。

皮肤表面辐射剂量是另一评价热塑体膜影响临床放疗效果的重要指标。最近的研究表明热塑体膜会导致皮肤放疗辐射剂量的增加，其理论依据有以下三点：①热塑体膜能在射线入射路径上水模体中，同一深度处加盖膜后的有效深度比不加膜时大，而在百分深度剂量曲线建成区剂量大小随深度增加而增大[8]，这是热塑体膜增加皮肤剂量的一个非常重要原因。②光子束穿过物质的厚度密度值越大，与物质发生相互作用的光子数越多，物质吸收的剂量越大，这也使得紧挨着它的皮肤表面得辐射剂量增加值大。③X射线在路经不同密度两种物质界面时原来建立的次级电子平衡被打破，次级电子较多堆积在密度较小一侧致使在界面处剂量发生突变。在临床放疗过程应用中热塑体膜密度大于皮肤及软组织密度因此较多次级电子堆积在皮肤及软组织一侧导致皮肤表面剂量增加[9]。温度能够显著的影响热塑体膜的密度，影响X线的入射路径以及改变百分深度剂量曲线，最终导致皮肤表面辐射剂量的改变。汤锐明等[10]研究结果显示在有热塑体膜时的吸收剂量为2.094 Gy，比 无 体 膜 时 增 加36.2%，表明使用热塑体膜能显著增加皮肤表面吸收剂量。我们的研究也发现在68～71 ℃软化热塑膜条件下，皮肤吸收剂量相对其他温度条件下较小，68～71 ℃相对来说是最适合的临床软化热塑体膜的温度。由于热塑膜的主要成分聚醚酯酰胺在软化温度发生改变时，其固化温度高，高分子材料再交联密度降低，导致其对射线吸收发生改变，这是引起皮肤表面吸收剂量发生变化的主要原因[7]。

内靶区(ITV)是对每个呼吸周期分为0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%10个呼吸时相大体肿瘤体积(gross tumor volume，GTV)的勾画，之后进行融合10个时相中的GTV得到ITV，ITV是肿瘤精确放疗的重要指标[11]。在放疗过程中，患者器官生理运动导致的靶区移动是影响精确放疗的重要因素。许多因素会造成靶区移动，目前研究发现的主要原因有呼吸运动、心脏和大血管搏动、食管等消化系统器官蠕动以及放疗过程中肿瘤退缩和形变等，ITV体积越大其放疗的精确性越差。热塑膜固定体位后其对ITV影响目前有许多研究报道，杨定强等研究表明，采用热塑膜固定体位后ITV平均体积为比无固定组平均增大体积减小，热塑膜能有效减小胸部肿瘤患者放射治疗中的ITV体积[12]。在我们的研究中，也发现了采用热塑体膜固定体位后能显著减小ITV体积变化。其可能原因是由于不同温度对热塑膜的主要成分聚醚酯酰胺软化时，倘若温度过高，高分子材料再交联完全打开，导致其结构断裂或松弛，当温度下降后无法良好塑形影响使用。若温度过低，聚醚酯酰胺无法充分打开，膜体的柔韧性降低，导致不能拉伸无法塑形，最终影响放疗的精确性。我们的研究结论显示在68～71 ℃软化热塑膜时是相对的合适温度，其减小ITV的体积变化程度相对其他温度条件最大，进一步证实了温度会影响热塑体膜固定患者的放疗效果，且结果也充分说明68～71 ℃软化热塑膜相对其他温度来说效果最佳。

综上结果，我们的研究发现，温度能通过影响热塑膜质地、形变程度，最终影响放疗患者的摆位误差、皮肤吸收剂量与肿瘤内靶区体积，进一步研究表明，68～71 ℃条件下软化的热塑膜，患者放疗的摆位误差，皮肤吸收剂量，肿瘤内靶区体积相对来说变化最小，值得临床推广。

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