放疗中聚合物凝胶剂量计的R2值评估：自旋回波多回波与T2 mapping技术的对比研究

本研究针对传统MRI扫描中自旋回波多回波(SE-multi echo)技术耗时长、影响R2值准确性的问题，首次系统比较了SE-multi echo与快速T2 mapping技术在聚合物凝胶剂量计(PAGAT)放疗剂量评估中的应用。结果显示，T2 mapping法测得的R2值(2.73±0.47)显著高于SE-multi echo法(1.76±0.59)，但两者剂量响应曲线高度相关(相关系数0.75-0.79)，证实T2 mapping可用于10-20 Gy高剂量评估，为MR-Linac等精准放疗提供更高效的剂量验证方案。

　　

在精准放疗时代，强度调制放疗(IMRT)和重粒子治疗等新技术对剂量验证提出更高要求。传统电离室剂量计在超高剂量或磁共振引导放疗(MR-Linac)场景下存在局限，而聚合物凝胶剂量计因其三维剂量分布可视化能力成为研究热点。这类剂量计通过辐射交联反应形成网状分子结构，其交联密度与照射剂量正相关，通常采用磁共振成像(MRI)测量T₂弛豫时间（其倒数即R₂值）来量化剂量。然而常规自旋回波(SE)技术扫描耗时长达数十分钟，不仅导致凝胶温度变化影响R₂值准确性，还可能因明胶熔点低(25.1-31.2°C)引发凝胶融化。

为解决这一技术瓶颈，研究人员创新性地将临床新兴的T₂ mapping技术引入凝胶剂量评估领域。该技术采用T₂预准备脉冲(T₂-prep)结合真实稳态进动快速成像(True FISP)序列，能大幅缩短扫描时间。研究团队制备了含3%丙烯酰胺的PAGAT凝胶，使用6 MV X射线照射0-20 Gy剂量梯度后，在3.0 T MRI上同步采集SE-multi echo和T₂ mapping数据。

关键技术包括：1) PAGAT凝胶标准化制备流程；2) 双MRI序列扫描参数优化；3) 基于Spearman秩相关的统计学分析；4) 剂量响应曲线建模。结果显示，T₂ mapping法测得R₂值中位数(2.46 s^-1)显著高于SE-multi echo法(1.44 s^-1)，但两者存在强相关性(ρ=0.75)。剂量增量ΔR₂值同样呈现T₂ mapping法(0.34±0.49)低于SE-multi echo法(0.46±0.60)但高度相关(ρ=0.79)的特点。值得注意的是，SE-multi echo法的剂量响应斜率(0.072 Gy^-1s^-1)显著高于T₂ mapping法(0.056 Gy^-1s^-1)。

讨论部分指出，这种差异可能源于两种技术的信号衰减模型差异：SE-multi echo采用多指数衰减拟合，而T₂ mapping使用双T₂-prep时间的简化模型。尽管存在绝对值差异，但高度一致的剂量响应趋势表明T₂ mapping可用于临床高剂量(10-20 Gy)评估，其快速扫描特性尤其适合MR-Linac等需实时剂量验证的场景。该研究为放疗剂量验证提供了新方法，未来可通过优化T₂-prep时间进一步提高精度。论文发表于《Radiation Physics and Chemistry》，为凝胶剂量计标准化应用奠定重要基础。