CT 引導下后裝插植治療的相對劑量分布驗證

任歡，何高魁，鐘摯

1 中國原子能科學研究院 （北京 102413）；2 常德市第一人民醫院 （湖南常德 415003）

后裝插植治療技術目前被廣泛應用于宮頸癌的腔內近距離治療[1]，該技術將插植針固定于腫瘤病灶位置，通過CT 掃描，可在影像下調整進針位置和深度，并連接后裝治療機，根據臨床劑量需要設置不同的駐留點和駐留時間，以設計治療計劃。放射源通過插植針直接進入腫瘤內部，使腫瘤接受高劑量照射的同時，保證周圍正常組織的照射劑量迅速降低，以保護周圍正常組織和器官[2]。由于插植治療是一種內照射治療方式，射線由體內向體外照射，測量較困難。但插植治療劑量驗證作為后裝質量控制工作的一部分，在臨床上也引發了越來越多的關注。國內外學者通過不同的測量工具和方法對插植治療劑量分布進行研究，但尚未像外照射治療劑量驗證方式一樣達成統一共識[3-4]。膠片劑量法、凝膠劑量計和熱釋光計均能在劑量分布和點劑量測量上取得一定效果，但由于這些設備在國內并不屬于常規設備，醫院較少配置，而常規應用于外照射劑量驗證的電離室矩陣具有良好的能量響應和劑量線性[5]，且可重復測量、實時顯示劑量分布[6-7]。因此，本研究在確保活度準確的前提下，通過電離室矩陣研究不同腫瘤的相對劑量分布情況，提升整個后裝治療的質量控制，使患者得到更安全、有效的治療。

1 材料與方法

1.1 設備儀器

后裝機為瑞典醫科達公司高劑量率10 通道后裝機Flexitron，使用192Ir 放射源，主要放射γ 射線，其次為β 射線，平均能量為380 keV，出廠活度約為10 Ci，半衰期為73.81 d。掃描設備為德國西門子AS40 大孔徑模擬定位CT，井形電離室為德國PTW 公司Sourcheck 4Pi 電離室，已由中國計量科學研究院校準，并在校準有效期內；電離室矩陣為德國PTW 公司Octavius Detector729 及PTW 的RW3 固定等效水。

1.2 活度測量方法

將井形電離室擺放在距離地面與墻壁均1 m的位置，將測量適配器垂直插入井形電離室；在控制系統中預置一個QA 計劃，放射源驅動系統會按照設定的預置程序，由控制裝置自動將放射源經傳輸管送至測量適配器，進而傳輸至電離室底部，井形電離室另一端與靜電計相連接，靜電計設置電離室電壓為400 V，在靜電計上設置單位參數收集電離電荷；放射源每次以步進長度5.0 mm 向下移動，尋找放射源在井形電離室中的最大靈敏（有效）位置，預留時間為30 s，經多次測量找到靜電計讀數最大位置（一般為距離底部5.0 ～5.5 cm 處）；找到后，重新設置一個QA計劃，在讀數最大位置設置一個駐留點，預留時間為60 s，記錄5 個值，取算術平均數，根據公式（1）～（4）計算放射源活度為9.12 Ci[8]。

其中，Sk為空氣比釋動能強度；Mu為靜電計測得電離電荷的平均值，單位為nC/min；Nsk為放射源的空氣比釋動能強度刻度因子，單位為Gy·m2·h-1·A-1；NE為靜電計刻度系數；CT·p為環境溫度氣壓校準因子；Aion為電離電荷校正因子；Q1為全壓時的讀數，Q2為半高壓時的讀數；Aapp為放射源活度；F為放射源空氣比釋動能強度與放射源活度轉換系數，F=4.034×10-3Gy·m2h-1·Ci-1。

1.3 制訂驗證計劃

1.3.1 設備安裝

首先，將4 根插植針等間距固定于電離室矩陣表面，間隔2 cm，互相平行，下面放置5 cm RW3 固定水，在大孔徑模擬定位CT下掃描，掃描層厚為3 mm，掃描條件為120 kV，270 eff.mAs，掃描協議與患者實際治療過程一致，見圖1～2。

圖1 插植針等間距固定示意圖

圖2 插植針CT 掃描示意圖

1.3.2 驗證計劃

掃描后將圖像傳輸至后裝機計劃系統，導入圖像，設置插值針管道，根據管道位置逐層描點，設置施源器參數indexer 為1 149 mm，offset 為10.4，從左到右的順序依次為編碼1 號管、2 號管、3 號管、4 號管。后裝機步進精度為1 mm，此計劃中每隔4 mm 設置一個駐留點，平均分配各駐留點駐留時間，設置總劑量為650 cGy，劑量參考點為放射源外1 cm，優化計算劑量分布后導出計劃至控制系統，準備執行，將電離室矩陣移至后裝機房連接插植針，此過程中需保證插植針和電離室矩陣的相對位置固定不動（在患者實際治療中，臨床采用專用后裝轉運床保證患者的體位，后裝轉運床設有卡槽和帶腿部固定的可移動床板，可確保插管、掃描、治療整個流程中患者體位固定不動），保證計劃系統中對應的劑量分布能夠與實際照射劑量分布在空間位置上的一致性。計劃1 中每根管的駐留點數目相同，均為20 個，間隔4 mm 均勻分布，劑量分布近似方形，模擬比較規則的腫瘤（見圖3）；計劃2 中每根管從左到右駐留點逐漸減少，第1 管20 個，第2 管14 個，第3 管8 個，第4 管4 個，劑量分布近似梯形，模擬偏心腫瘤（見圖4）；計劃3 中兩端的駐留點為20 個，中間兩管減少為4 個，劑量分布近似凹字形，模擬病變向兩邊生長，中間需要降低正常組織劑量的腫瘤（見圖5）；計劃4 與計劃3 相反，兩端的駐留點減少，劑量分布近似凸字形，模擬病變居中，兩邊有需要降低正常組織劑量的腫瘤（見圖6）；計劃5 則是一長一短的交叉設計，長針21個駐留點，短針4個駐留點，交錯分布，模擬極不規則形狀的腫瘤形狀（見圖7）。

圖3 計劃1 模擬病變示意圖

圖4 計劃2 模擬病變示意圖

圖5 計劃3 模擬病變示意圖

圖6 計劃4 模擬病變示意圖

圖7 計劃5 模擬病變示意圖

1.4 采集數據

依次執行各計劃，使用PTW729 采集照射信息，將帶有坐標信息的體積劑量圖文件導出至PTW verisoft 軟件進行分析，打開文件的冠狀面等劑量曲線，找到電離室矩陣有效測量深度的坐標，可將顯示的劑量分布圖與測量的劑量分布圖對比，見圖8。

圖8 劑量分布圖對比

2 結果

放射源活度測量結果與系統活度9.17 Ci相符，偏差值為0.5%，符合國家規范（±5%）。5 例計劃采用相對劑量的γ 分析方法，設置3 mm/3%的評判標準[9]，20%的閾值范圍。結果顯示，5 例驗證計劃通過率均為90%以上，見表1。

表1 計劃驗證通過結果

3 總結

后裝插植治療絕對劑量和相對劑量的準確性是質量控制工作的重點[10]。相比外照射放療，后裝插植治療的射線由患者體內向體外放射，劑量分布具有近源處較高、遠源處較低、劑量分布不均勻等特點，給測量工作帶來了一定困難。本研究使用井形電離室測量放射源活度，其測量值與計劃系統中的計算值偏差為0.5%，偏差值較小，符合WS 262-2017《后裝γ 源近距離治療質量控制檢測規范》，且規范要求每次更換源、維修后和每季度質控檢查時需要對放射源活度進行檢測。電離室矩陣在外照射調強劑量驗證方面應用較成熟，規范了測量操作流程和劑量比對評判方法，而后裝插植治療方面還未發現理想的測量工具和測量方法[11]。很多醫療機構由于后裝插植治療患者數量不多，對相關質控工作重視不夠，并未進行劑量驗證工作。本研究設計的5 例后裝插植計劃充分考慮了腫瘤在不同形態中可能出現的不同劑量分布，最大程度模擬了整個治療過程，良好的計劃通過率說明電離室矩陣在后裝插值治療的劑量驗證工作中是可行的。趙強等[13]利用井形電離室進行駐留位置和駐留時間的檢測，江芬芬等[14]使用Matrixx 電離室矩陣對位置和精度做了研究，均充分利用現有測量設備對后裝插植治療的各個質控環節進行檢測，有效節約了醫療成本，保證了醫療質量和醫療安全。

本研究尚存在一些不足之處，如插植針直接固定于測量矩陣表面，未充分考慮設備表面的散射影響，應在今后的研究設計中不斷改進；CT 掃描在后裝插值治療中也會存在一定的不確定性[12]。

綜上所述，井形電離室可用于放射源到位精度檢測，電離室矩陣可用于驗證插植治療的相對劑量分布，且具有操作方便、使用快捷、成本低等優點。