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(guò)程中患者體位固定技術(shù)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(yīng)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(dǎo)致其形變程度的改變，影響放療的擺位誤差，從而導(dǎo)致放療的效果下降[2]。本研究旨在探索不同溫度范圍對(duì)放療體位固定熱塑膜的影響，進(jìn)而影響其在放療過(guò)程中對(duì)患者擺位誤差、皮膚吸收劑量和腫瘤內(nèi)靶區(qū)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(jī)數(shù)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(shù)。將患者隨機(jī)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(duì)其放療使用的體位固定熱塑膜進(jìn)行軟化，檢測(cè)相關(guān)參數(shù)。

1.2 方法

設(shè)備：西門(mén)子大孔徑定位CT(SOMATOM Definition AS)，低溫?zé)崴荏w膜(廣州Maidfirm)，恒溫水浴箱 (深圳騰飛宇)，Synergy直線加速器(瑞典醫(yī)科達(dá))，Sun Nuclear輻射劑量檢測(cè)儀(美國(guó))，PTW指形電離室(德國(guó))。

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

1.2.1 放療擺位誤差測(cè)定 分別測(cè)量在不同溫度時(shí)放療的擺位誤差，主要包括治療視野的平移誤差與旋轉(zhuǎn)誤差，通過(guò)將CT掃描的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃射野圖像與CBCT治療射野圖像進(jìn)行比對(duì)。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(zhuǎn)偏差是是指治療射野在患者前后(AP)產(chǎn)生的角度變化。RL方向?yàn)閄軸，SI方向?yàn)閅軸，AP方向?yàn)閆軸。其誤差值為ΔTx，Δty，ΔTz。通過(guò)對(duì)26例患者在不同溫度恒溫水箱軟化的熱塑膜體位固定測(cè)量的放療誤差，分析溫度對(duì)熱塑膜導(dǎo)致的放療擺位誤差的影響。

1.2.2 皮膚下輻射劑量計(jì)算 為了進(jìn)一步檢測(cè)溫度對(duì)體位固定熱塑膜的影響，從而造成對(duì)皮膚表面劑量的影響，我們?cè)诜暖熯^(guò)程中使用醫(yī)科達(dá)Synergy直線加速器在X線能量為6 MV時(shí)測(cè)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(guó)Sun Nuclear劑量?jī)x與PTW0.6cc 指形電離室連接，設(shè)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(cè)量膜體表面及不同深度(皮膚表面、1、3 mm)的吸收劑量。每個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量3次記錄劑量?jī)x讀數(shù)并求平均值。

1.2.3 腫瘤內(nèi)靶體積測(cè)量 為了進(jìn)一步探討胸部腫瘤放療中不同溫度下熱塑膜體位固定對(duì)腫瘤內(nèi)靶區(qū)(internal target volume，ITV)大小的影響，我們將熱塑膜放入恒溫水箱內(nèi)，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(guò)LAP激光燈采用三維等中心放療技術(shù)確定標(biāo)記和左右兩側(cè)的十字交叉線，做好擺位標(biāo)記，勾畫(huà)腫瘤靶區(qū)體積。所有患者均由同一名醫(yī)生勾畫(huà)。靶區(qū)勾畫(huà)定義參照ICRU50和23號(hào)報(bào)告，勾畫(huà)GTV、臨床靶區(qū)(CTV)，同時(shí)勾畫(huà)正常組織器官，將10個(gè)呼吸時(shí)相所勾畫(huà)的CTV進(jìn)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(zhuān)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(cè)扣槽，按下臍部凹陷。囑患者勿動(dòng)，待體膜冷卻后，解開(kāi)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(biāo)記孔處相對(duì)應(yīng)的皮膚上做好標(biāo)記，采用體表體膜雙十字定位掃描。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件分析，統(tǒng)計(jì)量用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用單項(xiàng)方差分析與LSD多重比較，檢測(cè)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 不同溫度軟化熱塑膜對(duì)擺位誤差的影響

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

表1 不同溫度對(duì)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(duì)放療患者皮膚吸收劑量的影響

結(jié)果表明，在68～71 ℃軟化熱塑膜條件下，皮膚吸收劑量相對(duì)其他溫度條件下最小(P<0.05)，放療效果相對(duì)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(jiàn)，相對(duì)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(guò)程中影響精確治療非常關(guān)鍵的因素之一，由于擺位誤差的存在，可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤內(nèi)靶區(qū)得不到足夠的輻射劑量，治療效果差，易導(dǎo)致局部復(fù)發(fā)，或正常組織受到過(guò)量的輻射劑量，而導(dǎo)致并發(fā)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(guò)程中由于患者體位改變而導(dǎo)致的擺位誤差，保持患者治療體位的可重復(fù)性，增強(qiáng)放療的近期與遠(yuǎn)期療效[4]。戴忠陽(yáng)等[5]報(bào)道不同熱塑膜定位方式對(duì)食管癌放療擺位誤差有很大的影響，其結(jié)果表明加強(qiáng)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(jiǎn)單，增加了患者的舒適度，值得關(guān)注并推廣。彭慶國(guó)等[6]的研究表明，3種體位固定技術(shù)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?zé)崴荏w膜具有較好的效果。雖然上述研究都關(guān)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(zhì)地與形變導(dǎo)致的擺位誤差沒(méi)有深入的研究，我們的研究采用不同溫度軟化熱塑膜，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在68～71 ℃的水浴箱中軟化熱塑膜時(shí)，其軟化程度，質(zhì)地及形變程度效果相對(duì)其他溫度條件最好，其引起的放療擺位誤差也是相對(duì)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(dòng)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(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的形變程度不同，從而導(dǎo)致體膜的收縮程度不同，由此產(chǎn)生的擺位誤差也不同。

皮膚表面輻射劑量是另一評(píng)價(jià)熱塑體膜影響臨床放療效果的重要指標(biāo)。最近的研究表明熱塑體膜會(huì)導(dǎo)致皮膚放療輻射劑量的增加，其理論依據(jù)有以下三點(diǎn)：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(shí)大，而在百分深度劑量曲線建成區(qū)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(gè)非常重要原因。②光子束穿過(guò)物質(zhì)的厚度密度值越大，與物質(zhì)發(fā)生相互作用的光子數(shù)越多，物質(zhì)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(jīng)不同密度兩種物質(zhì)界面時(shí)原來(lái)建立的次級(jí)電子平衡被打破，次級(jí)電子較多堆積在密度較小一側(cè)致使在界面處劑量發(fā)生突變。在臨床放療過(guò)程應(yīng)用中熱塑體膜密度大于皮膚及軟組織密度因此較多次級(jí)電子堆積在皮膚及軟組織一側(cè)導(dǎo)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(dǎo)致皮膚表面輻射劑量的改變。湯銳明等[10]研究結(jié)果顯示在有熱塑體膜時(shí)的吸收劑量為2.094 Gy，比 無(wú) 體 膜 時(shí) 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(fā)現(xiàn)在68～71 ℃軟化熱塑膜條件下，皮膚吸收劑量相對(duì)其他溫度條件下較小，68～71 ℃相對(duì)來(lái)說(shuō)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(fā)生改變時(shí)，其固化溫度高，高分子材料再交聯(lián)密度降低，導(dǎo)致其對(duì)射線吸收發(fā)生改變，這是引起皮膚表面吸收劑量發(fā)生變化的主要原因[7]。

內(nèi)靶區(qū)(ITV)是對(duì)每個(gè)呼吸周期分為0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%10個(gè)呼吸時(shí)相大體腫瘤體積(gross tumor volume，GTV)的勾畫(huà)，之后進(jìn)行融合10個(gè)時(shí)相中的GTV得到ITV，ITV是腫瘤精確放療的重要指標(biāo)[11]。在放療過(guò)程中，患者器官生理運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的靶區(qū)移動(dòng)是影響精確放療的重要因素。許多因素會(huì)造成靶區(qū)移動(dòng)，目前研究發(fā)現(xiàn)的主要原因有呼吸運(yùn)動(dòng)、心臟和大血管搏動(dòng)、食管等消化系統(tǒng)器官蠕動(dòng)以及放療過(guò)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(duì)ITV影響目前有許多研究報(bào)道，楊定強(qiáng)等研究表明，采用熱塑膜固定體位后ITV平均體積為比無(wú)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(fā)現(xiàn)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(duì)熱塑膜的主要成分聚醚酯酰胺軟化時(shí)，倘若溫度過(guò)高，高分子材料再交聯(lián)完全打開(kāi)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)斷裂或松弛，當(dāng)溫度下降后無(wú)法良好塑形影響使用。若溫度過(guò)低，聚醚酯酰胺無(wú)法充分打開(kāi)，膜體的柔韌性降低，導(dǎo)致不能拉伸無(wú)法塑形，最終影響放療的精確性。我們的研究結(jié)論顯示在68～71 ℃軟化熱塑膜時(shí)是相對(duì)的合適溫度，其減小ITV的體積變化程度相對(duì)其他溫度條件最大，進(jìn)一步證實(shí)了溫度會(huì)影響熱塑體膜固定患者的放療效果，且結(jié)果也充分說(shuō)明68～71 ℃軟化熱塑膜相對(duì)其他溫度來(lái)說(shuō)效果最佳。

綜上結(jié)果，我們的研究發(fā)現(xiàn)，溫度能通過(guò)影響熱塑膜質(zhì)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(nèi)靶區(qū)體積，進(jìn)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(nèi)靶區(qū)體積相對(duì)來(lái)說(shuō)變化最小，值得臨床推廣。

[1] 李擁軍,蔡正斌,歐寶權(quán),等.熱塑體膜體位固定技術(shù)在胸腹部腫瘤放射治療中的應(yīng)用價(jià)值〔J〕.現(xiàn)代消化及介入診療,2015,20(4):407-409.

[2] 郭 飛,李賢富,謝 力,等.熱塑膜固定聯(lián)合 π 形尺擺位在腹部腫瘤患者放療中的應(yīng)用〔J〕.中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2015,30(4):96-97.

[3] Xing-De L,Jin Z,Fu-Shan Z,et al.The clinical application of in-house double lower limb auxiliary device in treating pelvic tumors〔J〕.J Cancer Res Ther,2016,12(1):43.

[4] Goyal U,Locke A,Smith-Raymond L,et al.Simple shielding reduces dose to the contralateral breast during prone breast cancer radiotherapy〔J〕.Med Dosimetry,2016,41(2):159-165.

[5] 戴忠陽(yáng),徐 艷,劉潔文.不同熱塑膜定位方式對(duì)食管癌放療擺位誤差的影響〔J〕.當(dāng)代醫(yī)學(xué),2016,22(30):19-20.

[6] 彭慶國(guó),尹 勇,余寧莎,等.三種體位固定技術(shù)在盆腔腫瘤放療中的應(yīng)用比較〔J〕.中華腫瘤防治雜志,2015,22(12):974-977.

[7] 賈利軍,雷 毅,張 凱.聚醚酰胺樹(shù)脂的研究進(jìn)展〔J〕.絕緣材料,2003,36(2):17-19.

[8] 趙艷群,黎 杰,吳麗萍,等.熱塑膜對(duì) X 射線治療劑量影響的研究〔J〕.中華放射腫瘤學(xué)雜志,2010 (4):336-339.

[9] 王興安,譚麗娜,孫曉歡,等.Bolus 與皮膚間隙大小對(duì)皮膚表面劑量影響的研究〔J〕.中華放射腫瘤學(xué)雜志,2015,24(3):299-299.

[10] 湯銳明,宋慧勝,馮正富,等.放射治療中熱塑體膜對(duì)皮膚劑量的影響〔J〕.中國(guó)當(dāng)代醫(yī)藥,2013,20(16):188-189.

[11] Alrowaili ZA,Lerch MLF,Carolan M,et al.2D mapping of the MV photon fluence and 3D dose reconstruction in real time for quality assurance during radiotherapy treatment〔J〕.J Instrum,2015,10(9):P09019.

[12] Scorsetti M,Franceschini D,De Rose F,et al.Stereotactic body radiation therapy:A promising chance for oligometastatic breast cancer 〔J〕.Breast,2016,26:11-17.