基于OCTAVIUS 1500電離室矩陣的近距離放療相對劑量分布驗證

霍曉慶，王穎拓，劉 波，吳 鵬，孫丹丹，路 平，苗戰(zhàn)會

(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放療中心，河南 衛(wèi)輝 453100；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，河南 衛(wèi)輝 453100)

高劑量率近距離放療是放療的重要組成部分，其在保證靶區(qū)接受高劑量照射的同時，周邊的正常組織中的劑量跌落更快，使得鄰近正常組織的受量較低。因此該放療方法常作為外照射的一種輔助技術(shù)。隨著影像技術(shù)、放射源的制造技術(shù)及三維治療計劃系統(tǒng)的進一步發(fā)展和完善，基于三維圖像引導(dǎo)的高劑量率近距離放療技術(shù)在宮頸癌根治性及姑息性治療中的作用越來越重要，同時也應(yīng)用于皮膚癌、前列腺癌、直腸癌、食管癌等[1-2]。由于射線是從體內(nèi)向體外照射，因而無法直接進行劑量測量，所以近距離放療計劃系統(tǒng)的劑量分布驗證在臨床治療上引起越來越多的關(guān)注。二維電離室矩陣由于具有良好的能量響應(yīng)和劑量線性反應(yīng)的優(yōu)點，目前已被作為調(diào)強放療計劃驗證工具[3-4]。有研究[5-8]提出使用IBA Matrix進行高劑量率的劑量分布驗證，也有研究[9-10]通過SNC Mapcheck和PTW729進行放射源的劑量分布驗證。但是目前許多研究沒有進行放射源活度的校準，而放射源的活度是近距離照射劑量學(xué)的基礎(chǔ)，其決定患者的治療劑量分布準確性及治療效果，因此需要定期對放射源活度進行標稱[11]。OCTAVIUS 1500電離室矩陣具有較高的分辨率和較好的能量響應(yīng)[12]，但是現(xiàn)階段研究沒有探討OCTAVIUS 1500電離室矩陣在高劑量率計劃驗證中的可行性。因此將該電離室矩陣合理應(yīng)用于近距離放療的劑量分布測量有助于提升臨床治療工作的質(zhì)量保障。

1 資料與方法

1.1 設(shè)備與材料用于劑量測量的二維電離室矩陣是德國PTW公司的OCTAVIUS 1500電離室矩陣，該探測器采用電離室探頭，有效的避免了半導(dǎo)體探測器易老化的不良影響。矩陣是由1 405個4.4 mm×4.4 mm×3.0 mm通氣平行板電離室組成棋盤型矩陣，相鄰探頭中心距為7.1 mm，RW3固體水下有效測量深度(8.0±0.2)mm，有效照射野為27.0 cm×27.0 cm，探頭獨特的方形設(shè)計可大范圍覆蓋照射野內(nèi)高達50%的實際面積。掃描設(shè)備采用荷蘭PHILIPS公司的Brilliance Big Bore 16排螺旋大孔徑計算機斷層掃描設(shè)備，后裝治療機為山東新華醫(yī)療器械有限公司XHDR18高劑量率后裝治療機，放射源是192Ir，固體水等效模體采用的是德國PTW公司RW3固體水，用于活度測量的井型電離室是PTW SOURCHECK 4Pi電離室，井型電離室適用于放射性粒子和腔內(nèi)近距離放射源的測量和校準，且符合國際上對后裝放射源校準標準，標稱響應(yīng)為125 fA/MBq，漏電流小于50 fA，最大響應(yīng)點約為距電離室頂端95 mm處。

1.2 方法醫(yī)用192Ir放射源的初始活度一般為10 Ci，半衰期約為74.2 d，衰變過程主要產(chǎn)生γ射線和少量的α及β射線，平均能量為368 KeV。為確保劑量的精確執(zhí)行，放射源強度的校準是近距離治療質(zhì)量保證的重要組成部分。Bondel等[13]研究了基于井型電離室、指形電離室在空氣中、指形電離室在水中的測量，并初步得出井型電離室在放射源活度測量的優(yōu)勢，且推薦使用井型電離室測量法[14]。故本研究采用SOURCHECK 4Pi電離室和UNIDOS E劑量儀進行放射源的活度標定。首先通過測量放射源在井型電離室不同位置的響應(yīng)電流以確定電離室最大響應(yīng)的位置，然后在該位置連續(xù)5次測量60 s的電荷量，計算出其空氣比釋動能，然后乘以校準轉(zhuǎn)換因子，最終得出放射源的源活度，與其計劃系統(tǒng)中的源活度進行對比，檢查是否在其誤差范圍之內(nèi)。

在近距離治療的劑量分布驗證方面，國內(nèi)外許多研究者對其進行了研究，Yewondwossen[5]提出先用X線刻度電離室矩陣，然后測量放射源的絕對劑量分布；于浪等[7]使用EBT膠片獲取劑量灰度曲線，然后刻度MatriXX電離室矩陣進行放射源的絕對劑量驗證；Cardoso等[6]、劉浩等[8]提出使用二維電離室矩陣MatriXX矩陣系統(tǒng)驗證后裝治療計劃的相對劑量分布情況；唐濤等[9]初步探討了使用Mapcheck電離室矩陣對于后裝相對劑量分布驗證的可行性；趙強等[10]提出使用PTW729電離室矩陣和膠片進行計劃驗證，并對其進行了偏差測試。

本研究針對OCTAVIUS 1500電離室矩陣所測量的劑量分布曲線與后裝治療計劃系統(tǒng)的劑量分布曲線直接進行γ分析[15]。將3根插值針間隔1 cm平行放置在電離室矩陣的表面并進行固定。然后進行CT掃描，掃描層厚為0.25 cm，并將掃描后的圖像傳至后裝治療計劃系統(tǒng)，設(shè)置不同的駐留時間，制作10例3根平行管后裝治療計劃，最后傳至后裝治療機。通過電離室矩陣測量其劑量分布曲線。

2 結(jié)果

標定放射源活度時，分別將5次的測量結(jié)果與計劃系統(tǒng)的活度值進行對比，依據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，發(fā)現(xiàn)均在誤差允許范圍之內(nèi)，放射源活度非常精確，對本實驗研究結(jié)果無影響。將OCTAVIUS 1500電離室矩陣測量的有效深度層面劑量分布曲線與后裝治療計劃系統(tǒng)所得施源器坐標原點層面劑量分布曲線進行相對劑量的γ分析(3 mm/3%),10例3根平行管后裝治療計劃的通過率均大于90%。選取其中1例進行研究，觀察OCTAVIUS 1500電離室矩陣測量的有效深度層面劑量分布曲線和后裝治療計劃系統(tǒng)計算的插值針坐標原點層面的劑量分布曲線，將兩者進行相對劑量的γ分析后的對比結(jié)果顯示，其通過率為98%。

3 討論

高劑量率近距離治療具有近源處劑量極高、劑量與距離的平方近似成反比的特點，在保證靶區(qū)接受高劑量照射的同時，周邊正常組織的受量較低，可以作為外照射的一種輔助技術(shù)或單一的治療技術(shù)，能夠提高患者的生存期，并降低不良反應(yīng)的發(fā)生率[16]。192Ir放射源形成的輻射場分布為兩極稍扁的橢球型，進行測量時需要考慮輻射場各向異性的修正，本研究設(shè)計3根平行管后裝治療方式，并設(shè)置不同駐位置和駐留時間，避免了近源處由于位置誤差導(dǎo)致的劑量誤差。膠片作為放療劑量學(xué)一種常規(guī)測量工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日常治療計劃劑量分布驗證，但是普通膠片沖洗復(fù)雜，曝光麻煩，容易受外界干擾，所得結(jié)果往往誤差較大。免洗膠片很大程度上解決了普通膠片的一些問題，但其缺點也很明顯，價格昂貴，且準確度受掃描儀分辨率、環(huán)境條件等方面影響較大，使得其未能在基層醫(yī)院廣泛推廣使用[17]。由于二維電離室矩陣相對于膠片具有較好的重復(fù)性，同時具有良好的分辨力和能量響應(yīng)，作為外照射計劃的劑量驗證工具已得到廣泛應(yīng)用[18-19]。在近距離治療的劑量分布驗證方面，一些研究已對其可行性進行了初步研究，并表明可用于臨床實踐中。同樣，OCTAVIUS 1500電離室矩陣具有可重復(fù)使用、分辨率高、穩(wěn)定性好、成本低且快速便捷，作為二維劑量驗證工具已被廣泛應(yīng)用于光子線調(diào)強治療中，本研究通過OCTAVIUS 1500電離室矩陣驗證后裝治療計劃的相對劑量分布情況，并取得了較好的結(jié)果，初步驗證了其在后裝治療中的可行性。