腫瘤放療熱塑膜伸縮特性的測(cè)試

張寅，李明輝，羅京偉

國(guó)家癌癥中心/國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院 放療科，北京 100021

引言

放療熱塑膜是在腫瘤放療中應(yīng)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(zhì)變得硬而堅(jiān)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(zhǔn)確度，是現(xiàn)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(huì)發(fā)生熱收縮變形，這種特性可能會(huì)對(duì)放療的準(zhǔn)確度帶來不確定影響[4]。本研究主要測(cè)量分析熱塑膜的伸縮特性及其對(duì)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(duì)象，所測(cè)試產(chǎn)品為廣州科萊瑞迪生產(chǎn)的R60S型熱塑膜。拉伸試驗(yàn)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(cè)量。測(cè)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(jìn)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(huì)對(duì)收縮幅度有影響。隨機(jī)選取30例患者的放療熱塑膜，每個(gè)熱塑膜上選6個(gè)部位進(jìn)行測(cè)量（圖1），6個(gè)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(cè)量拉伸定型后的膜片長(zhǎng)度，與同一位置未拉伸時(shí)的膜片的長(zhǎng)度相除，即為拉伸比率。

圖1 放療熱塑膜拉伸比率的測(cè)量

（2）熱塑膜拉伸試驗(yàn)，測(cè)量熱塑膜在拉伸后的收縮幅度。將測(cè)試的熱塑膜片兩端固定在游標(biāo)卡尺的兩個(gè)測(cè)量腳上，在恒溫水箱中加熱至65℃，取出熱塑膜拉伸至一定長(zhǎng)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(zhǎng)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(biāo)卡尺測(cè)量熱塑膜片的長(zhǎng)度，計(jì)算出收縮幅度（膜片成型時(shí)的長(zhǎng)度減去某一時(shí)刻的膜片長(zhǎng)度），分析不同的拉伸比率與收縮幅度的關(guān)系。分別用3組熱塑膜重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，最后計(jì)算3組數(shù)據(jù)的平均值。

圖2 拉伸后的膜片測(cè)量

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 13.0軟件對(duì)不同時(shí)刻收縮率的數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本研究測(cè)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(shí)際上熱塑膜的收縮是在三維立體方向上，同時(shí)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(jì)算，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。熱塑膜的收縮幅度與拉伸比率有相關(guān)性，在1.5～3.0的拉伸比率區(qū)間內(nèi)，收縮幅度保持穩(wěn)定。拉伸比率小于此區(qū)間，拉伸程度越低，收縮幅度越大，這也與臨床使用中的經(jīng)驗(yàn)相符[7-8]。

2 結(jié)果

2.1 拉伸比率的測(cè)量

30例樣本每例在6個(gè)位置處采集數(shù)據(jù)，共收集180組數(shù)據(jù)。拉伸比率的計(jì)算公式為：拉伸比率=（拉伸定型后的熱塑膜長(zhǎng)度-拉伸前的熱塑膜長(zhǎng)度）/拉伸前的熱塑膜長(zhǎng)度。經(jīng)過測(cè)量計(jì)算，臨床放療中使用的熱塑膜拉伸比率處于1.5～3.0區(qū)間的占比97.8%。各個(gè)部位測(cè)量計(jì)算出的拉伸比率數(shù)值分布范圍，見表1。由于人體結(jié)構(gòu)的原因，頸部和額頭部的拉伸比率相對(duì)較?。?.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(xiàn)嚴(yán)重低血糖癥狀，治療期間對(duì)照組出現(xiàn)4例有癥狀低血糖、3例胃腸道反應(yīng)，觀察組出現(xiàn)2例有癥狀低血糖、4例胃腸道反應(yīng)，上述患者均在進(jìn)食或者治療短期內(nèi)緩解，且無需藥物治療。對(duì)照組、觀察組患者的不良反應(yīng)發(fā)生率分別是14.89%、12.5%，兩組不良反應(yīng)的發(fā)生率間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（χ2=0.115，P=0.734）。

表1 不同部位測(cè)算出的拉伸比率數(shù)值分布（%）

放療熱塑膜是放射治療中應(yīng)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(fù)性。由于熱塑膜自身的物理特性，在加熱拉伸后，會(huì)發(fā)生回縮。由于治療中心的定位標(biāo)記線是貼在熱塑膜上的，熱塑膜的收縮可能會(huì)對(duì)靶區(qū)的定位帶來不利影響[5]。在三維調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃中，危及器官與靶區(qū)距離較近，危及器官與靶區(qū)間劑量梯度較大，對(duì)擺位精度的要求很高，放療熱塑膜的回縮可能會(huì)增大放療的擺位誤差，尤其是增加了系統(tǒng)誤差[6]。而三維放療對(duì)系統(tǒng)誤差的敏感性明顯高于隨機(jī)誤差。

2.2 熱塑膜收縮幅度與時(shí)間關(guān)系測(cè)量

熱塑膜片在不同的拉伸率下，在拉伸后不同時(shí)間內(nèi)的收縮幅度，見圖3。熱塑膜片在成型后的前20 min內(nèi)，收縮幅度隨時(shí)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(nèi)，不再有明顯變化。

圖3 不同拉伸比率下收縮幅度隨時(shí)間的變化

3 討論

試驗(yàn)中使用的膜片長(zhǎng)度拉伸前為100 mm，經(jīng)測(cè)量在臨床上常用的拉伸比率（1.5～3.0）下，收縮穩(wěn)定后（30 min后）膜片的收縮幅度為（1.5±0.1）mm。收縮穩(wěn)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(nèi)（1.5～3.0），不同的拉伸率對(duì)收縮幅度沒有明顯影響。但當(dāng)拉伸率＜1.5時(shí)，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(jié)構(gòu)已出現(xiàn)部分破壞，不再有使用價(jià)值。

LRH-250CL低溫生化培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器公司；3k15高速冷凍離心機(jī)，美國(guó) Sigma公司；FD5-Serious真空冷凍干燥機(jī)，GOLD SIM儀器公司；SPARK酶標(biāo)儀，瑞士TECAN儀器公司；K9860全自動(dòng)凱氏定氮儀，濟(jì)南海能儀器公司；哈西多功能 pH計(jì)，上海哈西分析儀器有限公司。

1.3.1 引物制作 參照文獻(xiàn)合成[3]， ER-β基因的擴(kuò)增Rsa I位點(diǎn)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(kuò)增AluI位點(diǎn)：P1：5′-TTTTTGTCCCCATAGTAACA-3′， P2：5′-AATGAGGGACCACAGCA-3′。

4 結(jié)論

在放療熱塑膜制作的過程中，熱塑膜定型后的冷卻時(shí)間從15～25 min不盡相同[9-11]。如果熱塑膜冷卻時(shí)間過短，可能會(huì)因?yàn)槭湛s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(huì)對(duì)放療精度帶來不利影響[12]。

級(jí)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(biāo)對(duì)于后期路面的行車舒適性有較大影響，因此有必要對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。本文根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10—2006），采用3m直尺法對(duì)試驗(yàn)段路基平整度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表4所示。

本研究通過對(duì)臨床使用的熱塑膜進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)熱塑膜片在成型后的前20 min內(nèi)，收縮幅度最大。30 min后基本不變，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)據(jù)一致[13-14]，提示在制作面罩時(shí)冷卻時(shí)間應(yīng)不小于20 min。考慮到不同廠家不同型號(hào)的熱塑膜在物理性能上可能會(huì)存在些許差異[15-16]，因此建議在使用一批熱塑膜前對(duì)其熱伸縮性能做些基本性能測(cè)試，以便指導(dǎo)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(shí)，應(yīng)保證均勻拉伸，避免部分區(qū)域拉伸程度大小不一，導(dǎo)致收縮幅度不同，進(jìn)而影響腫瘤的定位精度。