基于光學(xué)CT的三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)的研究進(jìn)展

杜 乙，王賢剛

(清華大學(xué) 核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084)

腫瘤放射治療(放療)是利用放射線(xiàn)如放射性同位素產(chǎn)生的α、β、γ射線(xiàn)和各類(lèi)X射線(xiàn)治療機(jī)或加速器產(chǎn)生的X射線(xiàn)、電子束、質(zhì)子束及其他粒子束等治療惡性腫瘤的一種方法。該方法具有定位準(zhǔn)確、毒副作用小、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)每年接受放療的癌癥患者比例約為65%～75%[1]。

放療的效果很大程度上取決于靶區(qū)定位與劑量交付的準(zhǔn)確性。為保證準(zhǔn)確性，放療計(jì)劃需通過(guò)質(zhì)量保證(QA)措施后方可實(shí)施[2]。劑量驗(yàn)證作為放療QA的重要環(huán)節(jié)，要求對(duì)靶區(qū)內(nèi)人體組織的三維吸收劑量進(jìn)行精確測(cè)量[2]。常見(jiàn)的劑量驗(yàn)證方法有電離室法[3-4]、膠片法[5-6]、熱釋光片法，獨(dú)立或搭配組織等效模體(如三維水箱、有機(jī)玻璃)使用，以一維點(diǎn)劑量或二維面劑量來(lái)驗(yàn)證整個(gè)放療劑量沉積的過(guò)程。

目前公認(rèn)的劑量驗(yàn)證技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)(RTAP準(zhǔn)則)要求驗(yàn)證技術(shù)應(yīng)達(dá)到空間分辨率≤1 mm，測(cè)量時(shí)間≤60 min，測(cè)量準(zhǔn)確度≤3%，技術(shù)精確度≤1%[7]。

早期的放療技術(shù)以共面野照射為代表，照射角度固定，射線(xiàn)能量與束流強(qiáng)度恒定，照射野內(nèi)劑量分布的幾何規(guī)則度高，但往往與靶區(qū)符合度不高，造成對(duì)周?chē)＝M織的不必要損傷。隨著臨床對(duì)放療精確性要求的不斷提高和技術(shù)的不斷進(jìn)步，短程放療、調(diào)強(qiáng)放療、立體定向放療、圖像引導(dǎo)放療等新型照射技術(shù)相繼出現(xiàn)，區(qū)別于早期共面野技術(shù)，這些技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為精確放療技術(shù)[8-9]，主要特點(diǎn)是多照射角度、多照射野、射線(xiàn)能量與束流強(qiáng)度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、劑量沉積區(qū)域與靶區(qū)適型度高等[10]。

精確放療技術(shù)在劑量學(xué)方面的特點(diǎn)是劑量梯度大、劑量分布復(fù)雜，照射期間動(dòng)態(tài)變化。新技術(shù)的高給予劑量和復(fù)雜照射過(guò)程增大了實(shí)際交付劑量與預(yù)期劑量間出現(xiàn)較大偏差的概率。

新放療技術(shù)的發(fā)展和對(duì)健康的更加關(guān)注，要求QA措施有效落實(shí)。在劑量驗(yàn)證環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的采用電離室、熱釋光片、膠片等設(shè)備，配合組織等效模體，通過(guò)測(cè)量空間參考點(diǎn)劑量或二維面劑量來(lái)驗(yàn)證三維分布劑量的技術(shù)，受限于劑量計(jì)在幾何尺寸、劑量響應(yīng)等方面的固有不足，空間分辨率、能量范圍、測(cè)量時(shí)間等三維測(cè)量能力不佳，在理論或?qū)嵺`上，難以應(yīng)對(duì)放療技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)的空間復(fù)雜分布劑量測(cè)量的巨大挑戰(zhàn)和RTAP準(zhǔn)則的各項(xiàng)要求，這種潛在困難要求以解決多野動(dòng)態(tài)立體照射下劑量信息保存和測(cè)定為核心的新型劑量測(cè)量手段的出現(xiàn)，以滿(mǎn)足三維吸收劑量與劑量梯度測(cè)量在準(zhǔn)確性、精確度等方面的要求。

為固定三維動(dòng)態(tài)劑量，相關(guān)研究人員發(fā)展了凝膠劑量計(jì)，以達(dá)到輻照過(guò)程中固定不同空間位置吸收劑量的目的，自1984年首次用于劑量驗(yàn)證技術(shù)研究以來(lái)[7]，受到了研究人員的廣泛關(guān)注，各項(xiàng)性能也得到了大幅改進(jìn)。早期的研究人員使用核磁共振成像技術(shù)(MR)[11]作為劑量讀出手段，并以此發(fā)展出了基于MR的三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定，能滿(mǎn)足QA的一般要求[12]，但應(yīng)用中存在MR運(yùn)營(yíng)成本高、擠占病患醫(yī)療資源等弊端，限制了技術(shù)的推廣。

Gore等[13-14]于1996年首次提出了基于光學(xué)CT的新型三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)，該技術(shù)利用凝膠劑量計(jì)的光學(xué)特性，相較于傳統(tǒng)劑量驗(yàn)證手段，多方面性能突出，且具較大的機(jī)理研究與性能提升的科研價(jià)值和低成本、適宜推廣的應(yīng)用潛質(zhì)，引起了相關(guān)科研人員與放射科醫(yī)生的廣泛興趣。

本文結(jié)合基于光學(xué)CT的三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展歷史，從技術(shù)角度對(duì)基礎(chǔ)理論和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，重點(diǎn)就常見(jiàn)的凝膠劑量計(jì)與光學(xué)CT技術(shù)路線(xiàn)兩方面內(nèi)容展開(kāi)論述。

1 基于光學(xué)CT的三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)原理與方法

凝膠劑量計(jì)本質(zhì)上是一種化學(xué)劑量計(jì)，其研究工作始于20世紀(jì)50年代，它是按照特定工藝要求將輻射敏感試劑均勻彌散在形態(tài)固定的基底材料中而制成，因最早使用凝膠作為基底材料而得名。輻射敏感試劑在基底材料中的位置較為穩(wěn)定，受照射時(shí)，會(huì)隨局部沉積劑量的不同而發(fā)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，致使劑量計(jì)某些參數(shù)發(fā)生定量變化，以此存儲(chǔ)劑量的位置與強(qiáng)度信息。常用的測(cè)量參數(shù)有弛豫時(shí)間、密度、光衰減系數(shù)等，針對(duì)這些參數(shù)相應(yīng)地發(fā)展出了適于MR、X射線(xiàn)CT、光學(xué)CT等不同成像技術(shù)[15]的劑量測(cè)量技術(shù)。

凝膠劑量計(jì)的研究主要集中在凝膠劑量計(jì)的化學(xué)組成、輻照中劑量沉積的物理化學(xué)機(jī)理、性能評(píng)估與改進(jìn)、制備工藝探索等基礎(chǔ)理論與應(yīng)用方法研究。

光學(xué)CT技術(shù)與X射線(xiàn)CT技術(shù)類(lèi)似，以射線(xiàn)/光線(xiàn)強(qiáng)度在物質(zhì)中傳播發(fā)生指數(shù)衰減為物理基礎(chǔ)，以CT成像為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，獲取物質(zhì)對(duì)射線(xiàn)/光線(xiàn)的衰減系數(shù)分布，經(jīng)校正、刻度、標(biāo)定等操作后，呈現(xiàn)目標(biāo)信息。與X射線(xiàn)CT的主要區(qū)別在于，光學(xué)CT使用可見(jiàn)光源，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自由度大，但易受散射、折射、反射等因素干擾，偽像成因與表現(xiàn)復(fù)雜，校正方法需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)[16]。

光學(xué)CT技術(shù)的研究圍繞以可見(jiàn)光對(duì)凝膠劑量計(jì)中存儲(chǔ)的三維劑量信息進(jìn)行斷層掃描過(guò)程中所涉及的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、重建算法、偽像校正、三維劑量表示等技術(shù)為核心而展開(kāi)。

基于光學(xué)CT的三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)是凝膠劑量學(xué)與光學(xué)CT技術(shù)在放療劑量驗(yàn)證中的結(jié)合與應(yīng)用，利用劑量計(jì)輻射前后光衰減系數(shù)變化來(lái)表征沉積劑量，使用光學(xué)CT進(jìn)行讀出，劑量驗(yàn)證過(guò)程分為如下4步[17]。

1) 制備組織等效的凝膠劑量計(jì)：根據(jù)受照部位尺寸制作凝膠劑量計(jì)，并與組織等效材料組合，制成半透明的凝膠劑量計(jì)模體。

2) 按照放療計(jì)劃照射：根據(jù)待驗(yàn)證放療計(jì)劃和醫(yī)生處方劑量照射模體。

3) 光學(xué)CT掃描模體讀出劑量：用光學(xué)CT進(jìn)行掃描，重建得到三維圖像，即三維劑量分布。

4) 空間劑量信息表達(dá)：根據(jù)三維劑量分布繪制劑量分布的二維、三維劑量等值線(xiàn)及劑量梯度，與放療計(jì)劃的劑量處方進(jìn)行比對(duì)。

2 常用的凝膠劑量計(jì)

放療劑量驗(yàn)證技術(shù)中的凝膠劑量計(jì)應(yīng)具備如下要求：1) 時(shí)間與空間穩(wěn)定性好；2) 組織等效性好；3) 沉積效應(yīng)與射線(xiàn)能量、劑量率等因素?zé)o關(guān)；4) 易于制作與儲(chǔ)存。

凝膠劑量計(jì)分類(lèi)方法較多，如根據(jù)光衰減物理機(jī)制不同可將其劃分為光吸收型與光散射型2類(lèi)，更常見(jiàn)的是依據(jù)化學(xué)組分與劑量沉積機(jī)理不同而劃分為3類(lèi)[18]：亞鐵類(lèi)、輻射聚合類(lèi)、輻射變色塑料(PRESAGETM)。

2.1 亞鐵類(lèi)凝膠劑量計(jì)

亞鐵類(lèi)凝膠劑量計(jì)出現(xiàn)最早，是在經(jīng)典的Fricke溶液化學(xué)劑量計(jì)基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。亞鐵類(lèi)凝膠劑量計(jì)依靠Fe2+在受照射后發(fā)生定量氧化反應(yīng)生成Fe3+，致使劑量計(jì)光吸收譜線(xiàn)發(fā)生偏移，從而將沉積劑量以光吸收系數(shù)形式進(jìn)行三維固定[19]。它通常以明膠為基底材料，以Fe(NH4)2(SO)2·6H2O作為主反應(yīng)物。

亞鐵類(lèi)凝膠劑量計(jì)主要依靠輻射變色存儲(chǔ)劑量效應(yīng)，屬于光吸收型劑量計(jì)，研究較早，成果豐富，具有基材料衰減系數(shù)小、制備工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)機(jī)理明確、反應(yīng)靈敏度高、組織等效性好等優(yōu)點(diǎn)，但其劑量信息載體(Fe3+)擴(kuò)散現(xiàn)象嚴(yán)重，梯度信息會(huì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)損失掉，時(shí)間與溫度穩(wěn)定性較差，不宜長(zhǎng)期保存[19]。為克服這些不足，在原Fricke配方基礎(chǔ)上，研究人員提出了多種改良方案以減緩擴(kuò)散速度，并取得了一定成果，如添加二甲酚橙作為螯合劑而得到的FXG劑量計(jì)[20]。

2.2 聚合類(lèi)凝膠劑量計(jì)

聚合類(lèi)凝膠劑量計(jì)以丙烯酰胺等單分子聚合物作為輻射敏感試劑，依靠輻射誘變單分子聚合反應(yīng)，生成散射系數(shù)較大的大分子聚合物，導(dǎo)致劑量計(jì)的光散射系數(shù)發(fā)生變化，以此將沉積劑量分布以光散射系數(shù)的形式固定下來(lái)[17]。

聚合類(lèi)凝膠劑量計(jì)輻照后在外觀(guān)上會(huì)由透明變渾濁，屬于光散射型劑量計(jì)。在性能上，聚合類(lèi)劑量計(jì)溫度與化學(xué)穩(wěn)定性好，可較好地保持劑量梯度信息。由于光衰減主要依靠散射作用，散射信號(hào)會(huì)對(duì)陣列探測(cè)器的相鄰單元產(chǎn)生影響，影響測(cè)量精度與分辨率。

2.3 PRESAGETM劑量計(jì)

PRESAGETM劑量計(jì)以聚氨酯塑料為基材料，以孔雀藍(lán)等輻射敏感染料為輻射敏感試劑，依靠輻射表色染料輻照前后的光吸收系數(shù)變化來(lái)表征劑量信息，屬吸收型劑量計(jì)，于2006年注冊(cè)成為專(zhuān)利[21]。

PRESAGETM劑量計(jì)有許多優(yōu)良性能[22-23]：首先，由于使用塑料(聚氨酯)作為基材料，模體剛度得以提升，樣品無(wú)需容器盛放，消除了容器壁產(chǎn)生的反射與折射信號(hào)的影響，并能加工成任意形狀；其次，由于屬于吸收型劑量計(jì)，散射影響小，輻射變色試劑在633 nm處存在吸收峰值，非常適合使用He-Ne激光器進(jìn)行光學(xué)CT掃描，提高了測(cè)量靈敏度；同時(shí)，PRESAGETM劑量計(jì)的擴(kuò)散效應(yīng)小，不會(huì)被空氣氧化，穩(wěn)定性顯著，利于長(zhǎng)期保存。

PRESAGETM劑量計(jì)也存在一定不足，如組織等效性不如凝膠；基材剛度較大，制備時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋，形成散射/折射核而引起偽像。

3類(lèi)常用凝膠劑量計(jì)的性能列于表1[18]。除上述3種劑量計(jì)外，還有交聯(lián)凝膠劑量計(jì)[24-26]等多種新型凝膠劑量計(jì)，關(guān)于新型凝膠劑量計(jì)的開(kāi)發(fā)研究一直在積極開(kāi)展中。

表1 3種凝膠劑量計(jì)的性能

3 三維光學(xué)CT劑量讀出技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀

1996年Gore等[13]設(shè)計(jì)出了第一臺(tái)用于凝膠劑量計(jì)掃描的三維光學(xué)CT實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。

與X射線(xiàn)CT技術(shù)類(lèi)似，光學(xué)CT掃描方式也有筆形束掃描、平行束掃描和錐形束掃描。早期受探測(cè)器技術(shù)限制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以筆形束掃描為主，隨著技術(shù)的進(jìn)步，研究人員先后提出了基于陣列探測(cè)器的錐形束與平行束掃描技術(shù)方案。

3.1 筆形束掃描

早期的光學(xué)CT系統(tǒng)普遍采用筆形束掃描方式，如圖1所示。它以激光器作為點(diǎn)光源(如He-Ne激光器)、以光電二極管為點(diǎn)探測(cè)器，進(jìn)行筆形束/平行束掃描，并在旋轉(zhuǎn)-升降系統(tǒng)的配合下，完成三維數(shù)據(jù)采集。為減少光學(xué)界面的干擾，光學(xué)CT系統(tǒng)將樣品置于裝有匹配液的水箱中。

圖1 筆形束掃描方案示意圖

類(lèi)似于第一代CT掃描方式，筆形束掃描的光學(xué)CT系統(tǒng)探測(cè)器一致性好、信噪比高、折射少、測(cè)量準(zhǔn)確度好、視野不受探測(cè)器尺寸限制、對(duì)樣品光衰減類(lèi)型無(wú)要求，是光路分析、誤差與偽像分析的優(yōu)秀研究平臺(tái)。但此類(lèi)系統(tǒng)存在掃描耗時(shí)長(zhǎng)、分辨率受限等不足，雖不斷有改進(jìn)方案出現(xiàn)，如以鏡面旋轉(zhuǎn)取代光源-探測(cè)器平移的掃描方式[16]，但性能提升有限。

3.2 錐形束掃描

Wolodzko等[27]于1999年首次提出了采用面光源的錐形束掃描方案。如圖2所示。與筆形束掃描相比，錐形束掃描的入射光線(xiàn)呈錐形穿過(guò)被測(cè)樣品，無(wú)升降-平移環(huán)節(jié)，每次掃描獲取二維陣列投影數(shù)據(jù)，極大地縮短了數(shù)據(jù)采集時(shí)間，掃描時(shí)間僅為幾min[28-29]。由于陣列探測(cè)器的像素單元小、像素高、投影數(shù)據(jù)密集度高，具有高分辨率測(cè)量的潛質(zhì)，但易受散射信號(hào)影響，故不適合測(cè)量光散射型樣品，同時(shí)由于樣品內(nèi)光路呈錐形束分布，在重建圖像前的投影數(shù)據(jù)預(yù)處理環(huán)節(jié)中需加入幾何校正部分，否則重建圖像中會(huì)出現(xiàn)徑向幾何畸變。

圖2 錐形束掃描方案示意圖

3.3 平行束掃描

Doran等[30]于2001年首次提出了采用聚焦透鏡的平行束掃描方案，如圖3所示。該方案將點(diǎn)光源經(jīng)聚焦透鏡后形成平行光場(chǎng)，入射光線(xiàn)平行穿過(guò)被測(cè)樣品，以陣列探測(cè)器(如CCD相機(jī))采集投影，每次掃描獲取二維陣列投影數(shù)據(jù)。

圖3 平行束掃描方案示意圖

相較于錐形束掃描，平行束掃描同樣具有掃描快速、探測(cè)像素小的優(yōu)點(diǎn)與高分辨率測(cè)量的潛質(zhì)，也不適合掃描光散射型樣品。聚焦透鏡的使用，使樣品內(nèi)光路相互平行，消除了與入射角度有關(guān)的徑向畸變問(wèn)題，但增加了圖像鏈的長(zhǎng)度與系統(tǒng)的復(fù)雜度[31-32]。

以上3種掃描方式的部分通用參數(shù)列于表2。

表2 3種掃描方式參數(shù)

4 三維凝膠劑量驗(yàn)證研究中需研究的科學(xué)問(wèn)題

基于凝膠劑量計(jì)-光學(xué)CT的放療劑量驗(yàn)證技術(shù)經(jīng)10余年發(fā)展，積累了許多研究成果，但依然存在多方面問(wèn)題未能得到很好解決，目前的研究熱點(diǎn)也多圍繞這些方面而展開(kāi)。

4.1 凝膠劑量計(jì)研究

凝膠劑量計(jì)本質(zhì)上是一種化學(xué)劑量計(jì)，也是三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)的重要組成部分，不同化學(xué)組分、不同制備條件、不同劑量響應(yīng)機(jī)理均會(huì)影響劑量計(jì)的各項(xiàng)性能，并最終影響系統(tǒng)的測(cè)量精度[33]。輻照過(guò)程中的劑量沉積與固定機(jī)理探索是一個(gè)重要的基礎(chǔ)研究方向，改進(jìn)或開(kāi)發(fā)性能更加優(yōu)良的新型凝膠劑量計(jì)是凝膠劑量學(xué)的研究熱點(diǎn)，同時(shí)也是提高系統(tǒng)性能的重要手段。

4.2 掃描方案與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一般而言，X射線(xiàn)CT掃描方法均可用在光學(xué)CT上，如螺旋掃描、偏置掃描等，同時(shí)可見(jiàn)光源與探測(cè)器的形式多于X射線(xiàn)CT，如不同波長(zhǎng)的單色光源、多種CCD和CMOS探測(cè)器，光路走向也可借助相關(guān)器件進(jìn)行調(diào)節(jié)，如平面鏡、聚焦透鏡，這增加了光學(xué)CT方案設(shè)計(jì)的自由度，故光學(xué)CT在掃描方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面存在很大的靈活性[34]。

新型優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一直是光學(xué)CT的主要研究方向之一。例如，目前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)普遍使用匹配水箱來(lái)消除介質(zhì)面對(duì)光傳播的影響，但諸如匹配液不易配置、水箱壁面沾污等問(wèn)題會(huì)引起嚴(yán)重偽像，為此研究人員提出了“干式”掃描的概念。干式掃描更方便用戶(hù)使用，相關(guān)研究工作也取得了一定進(jìn)展[35]。

4.3 重建算法與迭代重建算法

光學(xué)CT中，入射光線(xiàn)往往會(huì)由于物質(zhì)散射與截面折射而發(fā)生光路偏折，從而引起局部測(cè)量偏差，傳統(tǒng)的濾波反投影算法會(huì)在反投影過(guò)程中將這種局部偏差擴(kuò)展至整條投影線(xiàn)，導(dǎo)致重建圖像中出現(xiàn)環(huán)形或帶狀偽像[36]。采用濾波或平滑的方法雖能緩解某些偽像的影響，但犧牲了圖像邊緣信息，不利于了解劑量梯度變化和繪制等劑量曲線(xiàn)。

相較于濾波反投影算法，迭代重建算法可將系統(tǒng)中實(shí)際存在的某些物理干擾因素通過(guò)建模的方法融合進(jìn)系統(tǒng)矩陣，重建過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)物理修正，同時(shí)，選擇合適的目標(biāo)函數(shù)，可對(duì)噪聲、測(cè)量偏差乃至壞數(shù)據(jù)的影響進(jìn)行抑制，并對(duì)邊緣信息進(jìn)行合理增強(qiáng)[37]，非常適合光學(xué)CT圖像重建與劑量分布信息獲取。

目前，大部分研究人員在使用光學(xué)CT進(jìn)行圖像重建時(shí)，仍沿用傳統(tǒng)的濾波反投影算法，而近年來(lái)在X射線(xiàn)CT領(lǐng)域取得較大發(fā)展的迭代重建算法并未在光學(xué)CT中得到較好應(yīng)用。如何結(jié)合光學(xué)CT中光線(xiàn)傳播機(jī)制與圖像感興趣信息建立相應(yīng)的迭代重建算法，尚需系統(tǒng)而細(xì)致的深入研究。

4.4 偽像成因與校正方法研究

偽像問(wèn)題作為影響圖像質(zhì)量的重要因素，一直是CT領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。一般而言，基于射線(xiàn)衰減規(guī)律和反投影重建的幾種常見(jiàn)偽像，如環(huán)形、帶狀、硬化偽像，均會(huì)在光學(xué)CT中出現(xiàn)。同時(shí)，光學(xué)CT中特有的光反射、折射和散射現(xiàn)象，在不同光介面作用下，均可能引起特殊形態(tài)的偽像，如徑向幾何畸變、拱形偽像[28-29]。此外，一些外界因素，如光路中的障礙物、外界雜散光線(xiàn)、環(huán)境條件變化引起的系統(tǒng)漂移等，也可能會(huì)形成偽像[38]。

光學(xué)CT中偽像形成的機(jī)理分析研究與相應(yīng)的校正算法研究，對(duì)光學(xué)CT的測(cè)量結(jié)果和圖像質(zhì)量影響巨大，同樣是目前光學(xué)CT研究中的主要問(wèn)題之一。

5 結(jié)論

基于光學(xué)CT的三維凝膠劑量驗(yàn)證技術(shù)，采用凝膠劑量計(jì)固定三維劑量分布、光學(xué)CT掃描讀出劑量分布信息，并給出交付劑量的等劑量曲線(xiàn)，在三維劑量分布驗(yàn)證方面具有很大優(yōu)勢(shì)，可能成為臨床劑量驗(yàn)證的有效手段。同時(shí)，該方法作為輻射物理、凝膠化學(xué)、光學(xué)技術(shù)與CT成像技術(shù)的交叉領(lǐng)域，尚有一系列科學(xué)問(wèn)題需進(jìn)行深入探討，具有很大的研究和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] SHAW E, KLINE R, GILLIN M, et al. Radiation therapy oncology group: Radiosurgery quality assurance guidelines[J]. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, 1993, 27(5): 1 231-1 239.

[2] IBBOTT G S. QA in radiation therapy: The RPC perspective[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2010, 250(1): 012001.

[3] LéTOURNEAU D, GULAM M, YAN D, et al. Evaluation of a 2D diode array for IMRT quality assurance[J]. Radiotherapy and Oncology, 2004, 70(2): 199-206.

[4] GUTIéRREZ A N, CALVO O. Diode arrays and QA of advanced techniques[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2010, 250(1): 012049.

[5] ZHU X R, JURSINIC P A, GRIMM D F, et al. Evaluation of Kodak EDR2 film for dose verification of intensity modulated radiation therapy delivered by a static multileaf collimator[J]. Medical Physics, 2002, 29(8): 1 687-1 692.

[6] MOUTSATSOS A, PETROKOKKINOS L, ZOURARI K, et al. Gamma knife relative dosimetry using VIP polymer gel and EBT radiochromic films[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2009, 164(1): 012053.

[7] OLDHAM M, SIEWERDSEN J H, KUMAR S, et al. Optical-CT gel-dosimetry, Ⅰ: Basic investigations[J]. Medical Physics, 2003, 30: 623-534.

[8] BUCCI M K, BEVAN A, ROACH M. Advances in radiation therapy: Conventional to 3D, to IMRT, to 4D, and beyond[J]. CA: A Cancer Journal for Clinicians, 2005, 55(2): 117-134.

[9] GERBER D E, CHAN T A. Recent advances in radiation therapy[J]. American Family Physician, 2008, 78(11): 1 254-1 262.

[10] IKUSHIMA H. Radiation therapy: State of the art and the future[J]. The Journal of Medical Investigation, 2010, 57(1): 2-11.

[11] GORE J C, KANG Y S. Measurement of radiation dose distributions by nuclear magnetic resonance (NMR) imaging[J]. Physics in Medicine and Biology, 1984, 29(10): 1 189-1 197.

[12] DING X, OLSEN J, BEST R, et al. High resolution polymer gel dosimetry for small beam irradiation using a 7T micro-MRI scanner[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2010, 250(1): 012094.

[13] GORE J C, RANADE M, MARYANSKI M J, et al. Radiation dose distributions in three dimensions from tomographic optical density scanning of polymer gels, Ⅰ: Development of an optical scanner[J]. Physics in Medicine and Biology, 1996, 41(12): 2 695-2 704.

[14] MARYANSKI M J, ZASTAVKER Y Z, GORE J C. Radiation dose distributions in three dimensions from tomographic optical density scanning of polymer gels, Ⅱ: Optical properties of the BANG polymer gel[J]. Physics in Medicine and Biology, 1996, 41(12): 2 705-2 717.

[15] JIRASEK A. Alternative imaging modalities for polymer gel dosimetry[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2010, 250(1): 012070.

[16] DORAN S J. The history and principles of optical computed tomography for scanning 3-D radiation dosimeters: 2008 update[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2009, 164(1): 012020.

[17] BALDOCK C, De DEENE Y, DORAN S, et al. Polymer gel dosimetry[J]. Physics in Medicine and Biology, 2010, 55(5): R1-R63.

[18] DORAN S J. The history and principles of chemical dosimetry for 3-D radiation fields: Gels, polymers and plastics[J]. Applied Radiation and Isotopes, 2009, 67(3): 393-398.

[19] SCHREINER L J. Review of Fricke gel dosimeters[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2004, 3 (1): 9-21.

[20] HEALY B, BRINDHA S, ZAHMATKESH M, et al. Characterisation of the ferrous-xylenol orange-gelatin (FXG) gel dosimeter[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2004, 3(1): 142-145.

[21] ADAMOVICS J A. Three-dimensional dosimeter for penetrating radiation and method of use: US, 7098463[P]. 2006-08-29.

[22] SAKHALKAR H S, ADAMOVICS J, IBBOTT G, et al. A comprehensive evaluation of the PRESAGE/optical-CT 3D dosimetry system[J]. Medical Physics, 2009, 36: 71-82.

[23] MOSTAAR A, HASHEMI B, ZAHMATKESH M H, et al. A basic dosimetric study of PRESAGE: The effect of different amounts of fabricating components on the sensitivity and stability of the dosimeter[J]. Physics in Medicine and Biology, 2010, 55(3): 903-912.

[24] BABIC S, BATTISTA J, JORDAN K. Micelle hydrogels for three-dimensional dose verification[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2009, 164(1): 012044.

[25] JORDAN K, AVVAKUMOV N. Radiochromic leuco dye micelle hydrogels, Ⅰ: Initial investigation[J]. Physics in Medicine and Biology, 2009, 54(22): 6 773-6 789.

[26] BABIC S, BATTISTA J, JORDAN K. Radiochromic leuco dye micelle hydrogels, Ⅱ: Low diffusion rate leuco crystal violet gel[J]. Physics in Medicine and Biology, 2009, 54(22): 6 791-6 808.

[27] WOLODZKO J G, MARSDEN C, APPLEBY A. CCD imaging for optical tomography of gel radiation dosimeters[J]. Medical Physics, 1999, 26: 2 508-2 513.

[28] OLDING T, HOLMES O, SCHREINER L J. Cone beam optical computed tomography for gel dosimetry, Ⅰ: Scanner characterization[J]. Physics in Medicine and Biology, 2010, 55(10): 2 819-2 840.

[29] OLDING T, SCHREINER L J. Cone-beam optical computed tomography for gel dosimetry, Ⅱ: Imaging protocols[J]. Physics in Medicine and Biology, 2011, 56(5): 1 259-1 279.

[30] DORAN S J, KOERKAMP K K, BERO M A, et al. A CCD-based optical CT scanner for high-resolution 3D imaging of radiation dose distributions: Equipment specifications, optical simulations and preliminary results[J]. Physics in Medicine and Biology, 2001, 46(12): 3 191-3 213.

[31] THOMAS A, NEWTON J, ADAMOVICS J, et al. Commissioning and benchmarking a 3D dosimetry system for clinical use[J]. Medical Physics, 2011, 38: 4 846-4 857.

[32] THOMAS A, OLDHAM M. Fast, large field-of-view, telecentric optical-CT scanning system for 3D radiochromic dosimetry[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2010, 250(1): 012007.

[33] JORDAN K. Review of recent advances in radiochromic materials for 3D dosimetry[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2010, 250(1): 012043.

[34] BALDOCK C. Historical overview of the development of gel dosimetry: Another personal perspective[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2009, 164(1): 012002.

[35] RAMM D, RUTTEN T P, SHEPHERD J, et al. Optical CT scanner for in-air readout of gels for external radiation beam 3D dosimetry[J]. Physics in Medicine and Biology, 2012, 57(12): 3 853-3 868.

[36] OLDHAM M, KIM L. Optical-CT gel-dosimetry, Ⅱ: Optical artifacts and geometrical distortion[J]. Medical Physics, 2004, 31: 1 093-1 104.

[37] BEISTER M, KOLDITZ D, KALENDER W A. Iterative reconstruction methods in X-ray CT[J]. Physica Medica, 2012, 28(2): 94-108.

[38] OLDHAM M. 3D dosimetry by optical-CT scanning[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2006, 56(1): 58-71.