用于高剂量率（HDR）近距离放疗中时间分辨源追踪的七探针光纤探测器：临床前实验评估

《MEDICAL PHYSICS》：Seven-probe fiber detector for time-resolved source tracking in HDR-brachytherapy: Pre-clinical experimental evaluation

高剂量率远程插植放射治疗中，七通道生物相容性探测器通过多维度实时监测验证了在10-36mm间距和0.1-19.5秒 dwell时间的临床适用性，检测精度达亚毫米级并成功识别系统误差。

　　

摘要

背景

体内剂量测量（IVD）越来越被认为是验证高剂量率（HDR）近距离放疗（HDR-BT）治疗效果的关键工具。诸如源追踪等时间分辨技术能够实现实时错误检测，并减少剂量传递的不确定性。然而，到目前为止，多通道检测系统仅在有限的条件下进行了测试，这些条件无法反映临床HDR-BT场景的全部多样性。

目的

本研究评估了一种紧凑型、生物相容的七探针闪烁体探测器（7SD），用于监测代表大多数HDR-BT技术的不同停留时间和源-探针间距下的治疗过程。同时，还评估了7SD检测源插入错误的能力。

方法

7SD由七个检测单元组成，每个单元由$$材料制成，直径为0.28$$ × 0.02毫米，长度为0.43$$ × 0.02毫米，这些检测单元连接到直径为110微米的硅光纤维的微结构尖端。探针沿光纤轴间距为15毫米，组装成一个总直径小于0.45毫米的束。7SD在$$$$的模体中进行了测试，使用的是连接到BT不锈钢间质针的MicroSelectron 9.1 Ci Ir-192 HDR后装器。检测信号以0.06秒的间隔由配备有色滤光片的sCMOS相机采集，以消除虚假的切伦科夫信号。探针的校准是在二维空间中进行的，未依赖于AAPM-TG43公式。通过结合所有七个探针的检测信号来监测停留时间和位置。此外，还进行了细胞毒性测试以确认7SD的生物相容性。

结果

共分析了4040个停留位置，涵盖了10至36毫米的源-探针间距和62毫米的源移动范围，停留时间从0.1秒到19.5秒不等。7SD成功识别出了99.5%的停留位置。在圆柱坐标系中，测量得到的停留位置与计划值的偏差为0.224$$ × 0.155毫米（径向）和0.077$$ × 0.181毫米（轴向，源移动方向）。平均偏差为0.006$$ × 0.061秒。99.4%的停留位置测量值在1毫米的可靠性阈值范围内。剩余的0.6%的偏差一致出现在治疗序列的初始停留位置，似乎是由后装器的系统源定位错误引起的。此外，该探测器能够以亚毫米级的精度准确识别故意的针头错位情况。

结论

基于$$的7SD，结合sCMOS相机，证明了其在HDR-BT治疗过程中进行时间分辨IVD的适用性。7SD显著扩展了监测体积，覆盖了源的轴向路径和正交的径向方向，能够在代表多种HDR-BT程序的治疗几何结构中实现精确的源追踪。通过检测微小的后装器故障，7SD提供了一种评估HDR-BT设置和程序完整性的精确且有价值的方法。其高分辨率的监测能力、经过验证的生物相容性、可扩展性以及与标准BT针头、导管和施用器的兼容性，凸显了其在临床应用中的潜力。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。