CT 引导下后装插植治疗的相对剂量分布验证

任欢，何高魁，钟挚

1 中国原子能科学研究院 （北京 102413）；2 常德市第一人民医院 （湖南常德 415003）

后装插植治疗技术目前被广泛应用于宫颈癌的腔内近距离治疗[1]，该技术将插植针固定于肿瘤病灶位置，通过CT 扫描，可在影像下调整进针位置和深度，并连接后装治疗机，根据临床剂量需要设置不同的驻留点和驻留时间，以设计治疗计划。放射源通过插植针直接进入肿瘤内部，使肿瘤接受高剂量照射的同时，保证周围正常组织的照射剂量迅速降低，以保护周围正常组织和器官[2]。由于插植治疗是一种内照射治疗方式，射线由体内向体外照射，测量较困难。但插植治疗剂量验证作为后装质量控制工作的一部分，在临床上也引发了越来越多的关注。国内外学者通过不同的测量工具和方法对插植治疗剂量分布进行研究，但尚未像外照射治疗剂量验证方式一样达成统一共识[3-4]。胶片剂量法、凝胶剂量计和热释光计均能在剂量分布和点剂量测量上取得一定效果，但由于这些设备在国内并不属于常规设备，医院较少配置，而常规应用于外照射剂量验证的电离室矩阵具有良好的能量响应和剂量线性[5]，且可重复测量、实时显示剂量分布[6-7]。因此，本研究在确保活度准确的前提下，通过电离室矩阵研究不同肿瘤的相对剂量分布情况，提升整个后装治疗的质量控制，使患者得到更安全、有效的治疗。

1 材料与方法

1.1 设备仪器

后装机为瑞典医科达公司高剂量率10 通道后装机Flexitron，使用192Ir 放射源，主要放射γ 射线，其次为β 射线，平均能量为380 keV，出厂活度约为10 Ci，半衰期为73.81 d。扫描设备为德国西门子AS40 大孔径模拟定位CT，井形电离室为德国PTW 公司Sourcheck 4Pi 电离室，已由中国计量科学研究院校准，并在校准有效期内；电离室矩阵为德国PTW 公司Octavius Detector729 及PTW 的RW3 固定等效水。

1.2 活度测量方法

将井形电离室摆放在距离地面与墙壁均1 m的位置，将测量适配器垂直插入井形电离室；在控制系统中预置一个QA 计划，放射源驱动系统会按照设定的预置程序，由控制装置自动将放射源经传输管送至测量适配器，进而传输至电离室底部，井形电离室另一端与静电计相连接，静电计设置电离室电压为400 V，在静电计上设置单位参数收集电离电荷；放射源每次以步进长度5.0 mm 向下移动，寻找放射源在井形电离室中的最大灵敏（有效）位置，预留时间为30 s，经多次测量找到静电计读数最大位置（一般为距离底部5.0 ～5.5 cm 处）；找到后，重新设置一个QA计划，在读数最大位置设置一个驻留点，预留时间为60 s，记录5 个值，取算术平均数，根据公式（1）～（4）计算放射源活度为9.12 Ci[8]。

其中，Sk为空气比释动能强度；Mu为静电计测得电离电荷的平均值，单位为nC/min；Nsk为放射源的空气比释动能强度刻度因子，单位为Gy·m2·h-1·A-1；NE为静电计刻度系数；CT·p为环境温度气压校准因子；Aion为电离电荷校正因子；Q1为全压时的读数，Q2为半高压时的读数；Aapp为放射源活度；F为放射源空气比释动能强度与放射源活度转换系数，F=4.034×10-3Gy·m2h-1·Ci-1。

1.3 制订验证计划

1.3.1 设备安装

首先，将4 根插植针等间距固定于电离室矩阵表面，间隔2 cm，互相平行，下面放置5 cm RW3 固定水，在大孔径模拟定位CT下扫描，扫描层厚为3 mm，扫描条件为120 kV，270 eff.mAs，扫描协议与患者实际治疗过程一致，见图1～2。

图1 插植针等间距固定示意图

图2 插植针CT 扫描示意图

1.3.2 验证计划

扫描后将图像传输至后装机计划系统，导入图像，设置插值针管道，根据管道位置逐层描点，设置施源器参数indexer 为1 149 mm，offset 为10.4，从左到右的顺序依次为编码1 号管、2 号管、3 号管、4 号管。后装机步进精度为1 mm，此计划中每隔4 mm 设置一个驻留点，平均分配各驻留点驻留时间，设置总剂量为650 cGy，剂量参考点为放射源外1 cm，优化计算剂量分布后导出计划至控制系统，准备执行，将电离室矩阵移至后装机房连接插植针，此过程中需保证插植针和电离室矩阵的相对位置固定不动（在患者实际治疗中，临床采用专用后装转运床保证患者的体位，后装转运床设有卡槽和带腿部固定的可移动床板，可确保插管、扫描、治疗整个流程中患者体位固定不动），保证计划系统中对应的剂量分布能够与实际照射剂量分布在空间位置上的一致性。计划1 中每根管的驻留点数目相同，均为20 个，间隔4 mm 均匀分布，剂量分布近似方形，模拟比较规则的肿瘤（见图3）；计划2 中每根管从左到右驻留点逐渐减少，第1 管20 个，第2 管14 个，第3 管8 个，第4 管4 个，剂量分布近似梯形，模拟偏心肿瘤（见图4）；计划3 中两端的驻留点为20 个，中间两管减少为4 个，剂量分布近似凹字形，模拟病变向两边生长，中间需要降低正常组织剂量的肿瘤（见图5）；计划4 与计划3 相反，两端的驻留点减少，剂量分布近似凸字形，模拟病变居中，两边有需要降低正常组织剂量的肿瘤（见图6）；计划5 则是一长一短的交叉设计，长针21个驻留点，短针4个驻留点，交错分布，模拟极不规则形状的肿瘤形状（见图7）。

图3 计划1 模拟病变示意图

图4 计划2 模拟病变示意图

图5 计划3 模拟病变示意图

图6 计划4 模拟病变示意图

图7 计划5 模拟病变示意图

1.4 采集数据

依次执行各计划，使用PTW729 采集照射信息，将带有坐标信息的体积剂量图文件导出至PTW verisoft 软件进行分析，打开文件的冠状面等剂量曲线，找到电离室矩阵有效测量深度的坐标，可将显示的剂量分布图与测量的剂量分布图对比，见图8。

图8 剂量分布图对比

2 结果

放射源活度测量结果与系统活度9.17 Ci相符，偏差值为0.5%，符合国家规范（±5%）。5 例计划采用相对剂量的γ 分析方法，设置3 mm/3%的评判标准[9]，20%的阈值范围。结果显示，5 例验证计划通过率均为90%以上，见表1。

表1 计划验证通过结果

3 总结

后装插植治疗绝对剂量和相对剂量的准确性是质量控制工作的重点[10]。相比外照射放疗，后装插植治疗的射线由患者体内向体外放射，剂量分布具有近源处较高、远源处较低、剂量分布不均匀等特点，给测量工作带来了一定困难。本研究使用井形电离室测量放射源活度，其测量值与计划系统中的计算值偏差为0.5%，偏差值较小，符合WS 262-2017《后装γ 源近距离治疗质量控制检测规范》，且规范要求每次更换源、维修后和每季度质控检查时需要对放射源活度进行检测。电离室矩阵在外照射调强剂量验证方面应用较成熟，规范了测量操作流程和剂量比对评判方法，而后装插植治疗方面还未发现理想的测量工具和测量方法[11]。很多医疗机构由于后装插植治疗患者数量不多，对相关质控工作重视不够，并未进行剂量验证工作。本研究设计的5 例后装插植计划充分考虑了肿瘤在不同形态中可能出现的不同剂量分布，最大程度模拟了整个治疗过程，良好的计划通过率说明电离室矩阵在后装插值治疗的剂量验证工作中是可行的。赵强等[13]利用井形电离室进行驻留位置和驻留时间的检测，江芬芬等[14]使用Matrixx 电离室矩阵对位置和精度做了研究，均充分利用现有测量设备对后装插植治疗的各个质控环节进行检测，有效节约了医疗成本，保证了医疗质量和医疗安全。

本研究尚存在一些不足之处，如插植针直接固定于测量矩阵表面，未充分考虑设备表面的散射影响，应在今后的研究设计中不断改进；CT 扫描在后装插值治疗中也会存在一定的不确定性[12]。

综上所述，井形电离室可用于放射源到位精度检测，电离室矩阵可用于验证插植治疗的相对剂量分布，且具有操作方便、使用快捷、成本低等优点。