NIPAM 凝胶联合 MRI 的 R2映射：精准验证射波刀剂量分布的新突破

为验证射波刀剂量分布，研究人员用 NIPAM 凝胶联合 MRI 的 R2映射开展研究，发现该方法有效可行。

　　在癌症治疗的战场上，放疗一直是重要的 “武器” 之一。其中，立体定向体部放疗（SBRT）因能高效控制局部肿瘤且副作用小，被广泛用于肺癌和肝癌患者的治疗。而射波刀（CyberKnife）放疗系统更是放疗界的 “精准射手”，它配备了机器人操纵器、紧凑型直线加速器、六维机器人治疗床和图像引导系统，能从多个角度发射小剂量辐射，还能追踪肿瘤运动，仅需 1 - 5 次治疗就能完成，大大提高了治疗效率。

但这把 “精准射手” 也有难题。由于其剂量分布高度精确且剂量梯度变化陡峭，传统的剂量分布验证工具，如离子室，就显得有些 “力不从心”。传统的二极管或电离室阵列的间距和空间分辨率太粗糙，根本无法准确捕捉射波刀使用的小束流。在这样的背景下，寻找一种更有效的剂量验证方法迫在眉睫。

来自中国医科大学（台湾）、中国医科大学新竹医院（台湾）、国立台湾大学医院（台湾）等机构的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光投向了 N - 异丙基丙烯酰胺（NIPAM）凝胶剂量测定法，结合磁共振成像（MRI）的横向弛豫率（R²）映射技术，试图验证射波刀系统的剂量分布。该研究成果发表在《Journal of Medical and Biological Engineering》上。

研究人员采用了以下关键技术方法：首先制备 NIPAM 聚合物凝胶，以 5% 明胶为基础，添加多种成分混合后倒入容器冷却固化，并用铝箔包裹防止光聚合。之后，使用射波刀 ? M6 FIM 治疗计划系统，以 6 MV X 射线束对 24 个凝胶样本进行照射，这些样本被分为 8 个剂量组，每组 3 个用于重复测量。照射 24 小时后，利用 3T MRI 扫描仪获取凝胶的 MR 图像，并通过 MATLAB 软件分析 R²映射来对应剂量分布。

下面来看看具体的研究结果：

1. R²值与照射剂量的关系：研究发现，R²值会随着照射剂量的增加而升高。经过多次重复实验，不同照射剂量下的平均 R²值呈现出明显的上升趋势。剂量 - 反应曲线的斜率为 0.1688 Gy^-1 s^-1，这反映了凝胶剂量计的敏感性，且二者相关性很强（R²=0.85，p=0.001）。在 0 - 9 Gy 的剂量范围内，R²值与剂量的线性关系更好，敏感性更高（R²=0.97，p=0.017）。而且，实验结果的变异系数较小，表明 NIPAM 凝胶剂量计具有良好的重复性和稳定性。
2. R²值随深度的变化：R²值会随着深度的增加而上升，在辐射野内的剂量中心（D_center）点达到峰值，之后随着深度的进一步增加而逐渐下降。这表明剂量从 NIPAM 凝胶剂量计的表面开始积累，在辐射野内达到最大值，随后逐渐减少。

研究结论和讨论部分意义重大。该研究证实了使用 NIPAM 凝胶剂量测定结合 MRI 的 R²映射来验证射波刀剂量分布的可行性。NIPAM 凝胶能够准确捕捉射波刀产生的精细剂量梯度，R²值在 D_center点达到峰值，有效记录了辐射剂量的三维分布，弥补了传统剂量计无法捕捉详细剂量分布的缺陷。不过，研究也存在一些局限性，比如没有与其他凝胶配方进行比较，且未评估 NIPAM 凝胶在不同环境条件下的长期稳定性。但总体而言，NIPAM 凝胶剂量测定法为在高剂量、复杂辐射场（如射波刀治疗）中的三维剂量验证提供了一种有效的替代方法，有望在未来的放疗剂量验证中发挥重要作用。