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，S_k 为 空 气 比 释 动 能 强 度；M_u 为 静电计测得电离电荷的平均值，单位为 nC/min；N^sk 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；N_E 为静电计刻度系数；C_T·p 为环境温度气压校准因子；A_ion 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；A_app 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·m² h^-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 PTWverisoft 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 ^[12] 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 ^[13]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 ^[14]。

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。

【参考文献】

［1］田淑贞，王运贤，田梦圆，等 . 宫旁组织间插植术在中晚期宫颈癌放疗中的应用价值 [J]. 肿瘤基础与临床，2018，31（5）：379-382.

［2］Rivard MJ, Coursey BM, DeWerd LA, et al. Update of AAPM Task Group No. 43 Report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations[J]. Med Phys, 2004, 31(3): 633-674.

［3］Yewondwossen M. Characterization and use of a 2D-array of ion chambers for brachytherapy dosimetric quality assurance[J]. Med Dosim, 2012, 37(3): 250-256.

［4］Palmer AL, Diez P, Gandon L, et al. A multicentre 'end to end' dosimetry audit for cervix HDR brachytherapy treatment[J]. Radiother Oncol, 2015, 114(2): 264-271.

［5］霍晓庆，王颖拓，刘波，等 . 基于 OCTAVIUS 1500 电离室矩阵的近距离放疗相对剂量分布验证 [J]. 肿瘤基础与临床，2021，34（4）：327-329.

［6］Zeman J, Valenta J, Gabris F, et al. Feasibility of MatriXX 2D detector array for HDR brachytherapy planning system assessment[J]. Metrologia, 2012, 49(5): S237-S240.

［7］朗锦义 . 后装治疗机的质量控制和质量保证 [J]. 中华放射肿瘤学杂志，2020，29（9）：705.

［8］罗斌，李贤富，郭飞，等 . 利用井型电离室测量后装放射源 ~(192)Ir 活度的方法及放射源活度的验证 [J]. 中国医学物理学杂志，2021，38（4）：416-421.

［9］Miften M, Olch A, Mihailidis D, et al. Tolerance limits and methodologies for IMRT measurement-based verification QA: Recommendations of AAPM Task Group No. 218[J]. Med Phys, 2018, 45(4): e53-e83.

［10］于浪 . 宫颈癌腔内近距离治疗质控体系的建立与研究 [D]. 北京：北京协和医学院，2018.

［11］Jayakody M, Jeyasugiththan J, Rajasooriyar C, et al. Dosimetry procedure to verify dose in High Dose Rate (HDR) brachytherapy treatment of cancer patients: A systematic review[J]. Phys Med, 2022, 96: 70-80.

［12］赵强，吴湘阳，常晓斌，等 . 基于井型电离室源驻留位置和驻留时间检测方法研究 [J]. 中华放射肿瘤学杂志，2021，30（3）：278-282.

［13］江芬芬，胡本辉 . MatriXX 测量近距离放疗放射源驻留时间精度的方法研究 [J]. 中国医学物理学杂志，2021，38（5）：551-555.

［14］Duane FK, Langan B, Gillham C, et al. Impact of delineation uncertainties on dose to organs at risk in CT guided intracavitary brachytherapy[J]. Brachytherapy,2014, 13(2): 210-218.

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