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头颈部肿瘤放疗中精准定位至关重要，热塑面罩常需开口但开口位置与固定效果关系不明。研究人员通过建立有限元模型，分析不同开口模式下的位移分布。结果显示开口位置显著影响固定效果，前额开口影响尤甚。该研究为个性化定位治疗提供参考。
在医疗技术飞速发展的当下，癌症治疗手段日益丰富，放疗作为头颈部肿瘤的重要治疗方式，发挥着不可或缺的作用。然而，放疗过程中的精准定位问题却如同拦路虎，阻碍着治疗效果的进一步提升。头颈部肿瘤患者在接受放疗时，需要借助热塑面罩进行体位固定，以确保每次放疗时肿瘤位置的一致性。但在实际临床操作中，因患者个体差异和治疗需求，常常需要在热塑面罩上开口 ，比如部分患者会因面罩带来的封闭感产生幽闭恐惧症，还有患者需要进行鼻饲、气管插管等特殊操作，都要求在面罩特定位置开口。可长期以来，面罩开口的位置、形状等因素与固定效果之间的关系却并不明确，这使得放疗的精准性难以得到有效保障，患者的治疗体验和预后也受到影响 。为了攻克这一难题，来自山西白求恩医院癌症中心、山西医科大学第三医院等机构的研究人员开展了一项关于头颈部热塑面罩开口模式的研究，相关成果发表在《Radiation Oncology》杂志上。
研究人员采用了有限元分析（FEA）这一强大的技术手段。他们首先选取了一位鼻窦癌患者的头颈部 CT 定位图像，经一系列处理后构建出个性化的头颈部固定膜模型。随后，设计了 10 种常见的开口条件，模拟临床中可能出现的各种开口情况。为了更贴近实际，研究人员选用了 5 种不同的热塑膜材料，并通过标准拉伸试验测定其弹性模量和泊松比等材料属性。同时，考虑到临床中常用的固定膜厚度不同，设置了 1.6mm、2.0mm、2.4mm 和 3.0mm 这 4 种厚度。在有限元商业软件 Abaqus 2020 中，模拟了头部在左旋转和屈曲两种工况下各模型的应力和位移情况，总共进行了 400 次模拟计算。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 面罩弹性模量：通过拉伸试验得到 5 种材料的位移 - 力曲线，计算出弹性模量，其结果与前人研究相近，这为后续分析提供了可靠的材料参数基础。
- 厚度对变形的影响：当材料模量设为M1时，研究发现随着面罩厚度增加，10 种开口类型的头颈部肩固定面罩在两种载荷下的最大变形逐渐减小。例如，1.6mm 厚时变形范围为 2.15cm - 3.95cm，3.0mm 厚时则缩小至 0.31cm - 0.69cm 。这表明增加厚度可有效减少固定面罩的变形，有助于降低定位误差。但同时也指出，过厚的面罩可能加重患者的幽闭恐惧症，还会影响患者皮肤剂量，所以临床应用时需平衡固定需求与患者心理承受能力。
- 材料属性对变形的影响：当材料厚度设为 2.4mm 时，研究发现 10 种开口类型的固定面罩在两种载荷下的最大变形均随材料弹性模量的增加而线性减小。这意味着材料弹性模量越高，使用头颈部肩固定面罩时的定位误差越小。不过，实际中的固定面罩并非理想的线性弹性材料，研究中将其简化是因为材料本构关系复杂且模拟加载条件下变形较小，应力 - 应变关系近似线性，而且不同厂家产品弹性模量存在差异，所选材料仅作参考。
- 开口位置对变形的影响：在旋转载荷下，开口类型 A（嘴、鼻孔和额头）和 C（嘴、鼻孔、眼睛和额头）的最大位移出现在鼻子附近，分别为 0.9cm 和 1.1cm，其余 8 种开口方式的最大位移出现在头颈部固定面罩底部边缘，范围是 0.75cm - 1.2cm 。在向上载荷下，A、B、H 和 J 模型的固定性能较差，最大位移范围为 0.55cm - 1.22cm。研究还发现，开口面积与固定效果并非简单的线性关系，不能仅依据开口面积判断固定效果，还需综合考虑面罩结构设计、开口形状和受力分布等因素。
在研究结论与讨论部分，该研究明确了热塑面罩开口位置对固定效果影响显著，尤其是前额区域的开口对脸部固定效果影响最为突出，因此临床上面罩前额开口设计需谨慎。研究人员也指出了研究存在的局限性，如未考虑人体与固定面罩间的摩擦力、实际面罩多为多孔材料而研究中简化为固体材料、未深入探究开口尺寸和形状对固定性能的影响以及无法直接量化面罩变形对剂量分布的影响等 。尽管如此，这项研究为热塑面罩的固定效果和舒适性提供了有价值的见解，为未来个性化医疗应用提供了重要参考，有望推动头颈部肿瘤放疗技术朝着更精准、更人性化的方向发展，提高患者的治疗效果和生活质量。
