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国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科，北京 100021

[摘要]目的放疗热塑膜在肿瘤放射治疗定位中有广泛应用，本研究测量放疗热塑膜加热拉伸后的伸缩特性，分析此特性对放射治疗精度的影响。方法测量放疗热塑膜自由状态下的收缩幅度：将规格为100 mm×100 mm×3.2 mm的热塑膜片，加热并按一定的拉伸比率在直线方向上拉伸，然后在拉伸后的不同时刻测量热塑膜长度的变化，分析热塑膜的收缩幅度随时间的变化。分别按照不同拉伸比率拉伸膜片，分析不同的拉伸比率与收缩幅度的关系。结果热塑膜热拉伸后的收缩幅度在前20 min内呈近似线性增大，20 min时刻达到最大幅度，半小时后热塑膜的长度即保持稳定。热塑膜的收缩幅度在临床上常用的拉伸比率范围1.5～3.0内是恒定的，平均收缩率为1.5%±0.1%。结论热塑膜的收缩在定型后的20 min内变化最大，提示为患者制作放疗热塑膜时，冷却时间应不少20 min。热塑膜的收缩幅度与膜片的拉伸程度有相关性，提示热拉伸时应均匀拉伸，避免拉伸比率过大或过小。

引言

放疗热塑膜是在肿瘤放疗中应用广泛的一种体位固定工具[1]。它是一种热塑材料，加热到60℃～70℃后变软，可塑造成各种形状，能够完全贴合到人体皮肤表面。待其逐渐冷却后，材质变得硬而坚韧，从而起到塑型和人体固定的效果[2]。放疗热塑膜的使用有效提高了肿瘤放射治疗的准确度，是现代肿瘤放射治疗必不可少的工具之一[3]。由于热塑膜自身的物理特性，在制作人体模具的过程中，会发生热收缩变形，这种特性可能会对放疗的准确度带来不确定影响[4]。本研究主要测量分析热塑膜的伸缩特性及其对放射治疗精度的影响。

1 材料与方法

1.1 临床资料

采用临床上常用的头颈肩部热塑膜作为研究对象，所测试产品为广州科莱瑞迪生产的R60S型热塑膜。拉伸试验用的膜片尺寸为100 mm×100 mm，厚度为3.2 mm。热拉伸的方法为将膜片在65℃的恒温水箱中软化2 min后，沿直线方向均匀拉伸。

1.2 方法

（1）拉伸比率的测量。测量热塑膜在临床上常用的拉伸范围。热塑膜在制作的过程中要进行加热拉伸塑型，人体不同部位膜片的受拉伸程度不同，不同的拉伸比率可能会对收缩幅度有影响。随机选取30例患者的放疗热塑膜，每个热塑膜上选6个部位进行测量（图1），6个部位分别为额头部、鼻尖部、下颌部、颈部、肩胛部、胸部，用软尺测量拉伸定型后的膜片长度，与同一位置未拉伸时的膜片的长度相除，即为拉伸比率。

（2）热塑膜拉伸试验，测量热塑膜在拉伸后的收缩幅度。将测试的热塑膜片两端固定在游标卡尺的两个测量脚上，在恒温水箱中加热至65℃，取出热塑膜拉伸至一定长度，待其定型后松开膜片，在室温（25℃）下水平放置（图2）。将膜片按不同的拉伸比率（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0）在一维方向（长度方向）上分别拉伸，在拉伸成型后的10 min、20 min、30 min、1 h、24 h和若干周后，用游标卡尺测量热塑膜片的长度，计算出收缩幅度（膜片成型时的长度减去某一时刻的膜片长度），分析不同的拉伸比率与收缩幅度的关系。分别用3组热塑膜重复以上实验，最后计算3组数据的平均值。

1.3 统计学分析

采用SPSS 13.0软件对不同时刻收缩率的数据做统计分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 拉伸比率的测量

30例样本每例在6个位置处采集数据，共收集180组数据。拉伸比率的计算公式为：拉伸比率=（拉伸定型后的热塑膜长度-拉伸前的热塑膜长度）/拉伸前的热塑膜长度。经过测量计算，临床放疗中使用的热塑膜拉伸比率处于1.5～3.0区间的占比97.8%。各个部位测量计算出的拉伸比率数值分布范围，见表1。由于人体结构的原因，颈部和额头部的拉伸比率相对较小（1.5～2.5之间），肩胛部和胸部的拉伸比率较大（2.0～3.0之间）。

表1 不同部位测算出的拉伸比率数值分布（%）

试验中使用的膜片长度拉伸前为100 mm，经测量在临床上常用的拉伸比率（1.5～3.0）下，收缩稳定后（30 min后）膜片的收缩幅度为（1.5±0.1）mm。收缩稳定后，在拉伸比率为1.5、2.0、2.5、3.0四组之间，收缩幅度最大差别是0.12 mm。提示在临床上常用的拉伸范围内（1.5～3.0），不同的拉伸率对收缩幅度没有明显影响。但当拉伸率＜1.5时，拉伸率越小，收缩幅度越大；反之拉伸率过大（＞3.0），则膜片收缩不明显，但膜片结构已出现部分破坏，不再有使用价值。

2.2 热塑膜收缩幅度与时间关系测量

热塑膜片在不同的拉伸率下，在拉伸后不同时间内的收缩幅度，见图3。热塑膜片在成型后的前20 min内，收缩幅度随时间近似线性增加最大，20 min以后，收缩幅度增加量逐渐减小，至30 min后基本不变，在之后的若干周内，不再有明显变化。

图3 不同拉伸比率下收缩幅度随时间的变化

3 讨论

放疗热塑膜是放射治疗中应用比较广的一种体位固定工具，它具有较好的固定效果和较高的体位重复性。由于热塑膜自身的物理特性，在加热拉伸后，会发生回缩。由于治疗中心的定位标记线是贴在热塑膜上的，热塑膜的收缩可能会对靶区的定位带来不利影响[5]。在三维调强放疗计划中，危及器官与靶区距离较近，危及器官与靶区间剂量梯度较大，对摆位精度的要求很高，放疗热塑膜的回缩可能会增大放疗的摆位误差，尤其是增加了系统误差[6]。而三维放疗对系统误差的敏感性明显高于随机误差。

本研究测量的放疗热塑膜的收缩率约为1.5%±0.1%，临床上常用的放疗热塑膜的宽度在190～550 mm之间，理论收缩幅度约为2.8～8.3 mm。但实际上热塑膜的收缩是在三维立体方向上，同时还受到各种外力的牵拉限制，其冷却回缩造成的误差可能要小于理论计算，还需进一步验证。热塑膜的收缩幅度与拉伸比率有相关性，在1.5～3.0的拉伸比率区间内，收缩幅度保持稳定。拉伸比率小于此区间，拉伸程度越低，收缩幅度越大，这也与临床使用中的经验相符[7-8]。

4 结论

在放疗热塑膜制作的过程中，热塑膜定型后的冷却时间从15～25 min不尽相同[9-11]。如果热塑膜冷却时间过短，可能会因为收缩变形而影响放疗定位精度。特别是在头颈部肿瘤的放疗中，由于头颈部肿瘤距离周围的正常组织很近，这种收缩变形可能会对放疗精度带来不利影响[12]。

本研究通过对临床使用的热塑膜进行测试，发现热塑膜片在成型后的前20 min内，收缩幅度最大。30 min后基本不变，达到稳定状态。这与相关文献报道的数据一致[13-14]，提示在制作面罩时冷却时间应不小于20 min。考虑到不同厂家不同型号的热塑膜在物理性能上可能会存在些许差异[15-16]，因此建议在使用一批热塑膜前对其热伸缩性能做些基本性能测试，以便指导日后的使用。

热塑膜的拉伸程度不亦过大或过小，在临床放疗中制作热塑膜时，应保证均匀拉伸，避免部分区域拉伸程度大小不一，导致收缩幅度不同，进而影响肿瘤的定位精度。

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ZHANG Yin, LI Minghui, LUO Jingwei
Department of Radiotherapy, National Cancer Center/National Clinical Research Center for Cancer/Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing Union Medical College Hospital Cancer, Beijing 100021, China

Abstract:ObjectiveRadiotherapy thermoplastic mask has been widely used in tumor radiotherapy localization. This study analyzed the impact of the shrinkage of thermoplastic mask on target positioning accuracy.MethodsThe shrinkage of radiotherapy thermoplastic mask in free state was measured as following. Firstly, the thermoplastic mask with the specification of 100 mm×100 mm×3.2 mm was heated and stretched in a straight direction at a certain tensile ratio. Then the length of thermoplastic mask was measured at different time after stretching, and the shrinkage amplitude of thermoplastic film was analyzed with time. The relationship between different tensile ratios and contraction amplitude was analyzed according to different tensile ratios.ResultsThe shrinkage amplitude of thermoplastic mask after thermal stretching increased approximately linearly in the first 20 minutes, and reached the maximum at the first 20 minutes. The length of thermoplastic mask remained stable after half an hour.The shrinkage of thermoplastic mask was constant within the range of 1.5-3.0, which was commonly used in clinical practice. The average shrinkage rate was 1.5%±0.1%.ConclusionThe shrinkage of thermoplastic mask changed the most within 20 minutes after the stereotyping, indicating that the cooling time should not be less than 20 minutes when radiotherapy thermoplastic mask is made for patients. The shrinkage extent of thermoplastic mask is related to the tensile degree of the film, which indicates that it should be uniformly stretched to avoid excessive or too small tensile ratio.

Key words:thermoplastic mask; shrinkage amplitude; stretching ratio; positioning accuracy

基金项目：国家重点研发计划精准医学研究专项子课题（2016YFC0904603）。

通讯作者：罗京伟，主任医师，主要研究方向为肿瘤放射治疗技术。

肿瘤放疗热塑膜伸缩特性的测试

引言