新型G-GAAB凝胶脑模体在非共面IMRT和VMAT放射治疗剂量测量中的应用研究

本研究针对现有商业PSQA模体在非共面放射治疗剂量验证中的局限性，开发了基于牛明胶-阿拉伯胶醛交联（G-GAAB）凝胶的新型脑组织等效模体。通过30例脑肿瘤病例的IMRT和VMAT验证计划，证实该模体在3D剂量分布（标准偏差0.803-0.889）和点剂量测量（P值>0.975）方面与TPS计划高度一致，为复杂放射治疗技术提供了更精准的QA工具。

　　

在精准放射治疗领域，脑肿瘤治疗面临一个关键挑战：商业化的患者特异性质量保证（PSQA）模体由于材质刚性，难以准确模拟脑组织对非共面射束（如IMRT和VMAT技术常用的大角度斜入射）的剂量响应。现有模体多采用固定平面探测器布局，无法评估三维空间剂量分布，且塑料材质与脑组织的辐射衰减特性存在差异。这些问题可能导致临床剂量验证出现偏差，影响治疗效果。

印度空间科学与技术研究所（Indian Institute of Space Science and Technology）与政府医学院（Government Medical College）的研究团队创新性地开发了G-GAAB凝胶脑模体。这种以牛明胶为基质、阿拉伯胶醛为交联剂的材料，不仅具有与脑组织匹配的CT值（Hounsfield Unit）和电子密度，其柔性特性还允许在任意位置插入探测器。研究通过30例回顾性脑肿瘤病例的IMRT/VMAT计划验证，发现该模体测量的点剂量与治疗计划系统（TPS）计算结果差异无统计学意义（P>0.975），三维剂量分布的γ通过率（Gamma passing rate）达到临床标准。相关成果发表在《Radiation Physics and Chemistry》上，为复杂放射治疗技术提供了革命性的验证工具。

关键技术包括：1）采用20cm×15cm×15cm有机玻璃盒装载G-GAAB凝胶，设置多平面探测器插槽；2）基于6MV X射线进行3DCRT、IMRT和VMAT照射；3）使用0.6cc FC、0.65cc FC和Semiflex三种电离室进行绝对剂量测量；4）通过DVH、适形度指数（CI）和均匀性指数（HI）评估计划质量；5）EPID门户剂量学进行二维剂量验证。

【材料与方法】
研究团队在有机玻璃盒中制备G-GAAB凝胶模体，插入PTV和OAR轮廓的探测器。通过TPS创建验证计划，采用6MV X射线实施照射，比较电离室测量值与TPS计算值的差异。标准操作流程包括CT模拟、靶区勾画、计划优化和γ分析（3%/3mm标准）。

【结果与讨论】
剂量学验证显示：1）三种电离室的标准偏差为0.803-0.889，证实凝胶的测量重复性；2）等剂量线分布显示GTV和PTV的覆盖率分别达100%和95%；3）非共面点剂量测量中，所有角度的P值>0.975，最大差异<2%。这些数据表明G-GAAB凝胶能准确反映脑组织在复杂射野下的剂量沉积特性。

【结论】
该研究证实G-GAAB凝胶模体兼具组织等效性和几何适应性，能有效解决非共面放射治疗的3D剂量验证难题。其柔性结构支持任意角度的探测器布置，为标准PSQA流程提供了更接近真实解剖的测试平台。该技术对提升脑肿瘤放射治疗精度具有重要临床价值，未来可拓展至其他器官的剂量学研究。