基于幽灵算法的剂量验证：针对阴道残端治疗的高剂量率60Co近距离放射疗法，采用EBT3胶片和Geant4蒙特卡洛模拟方法

《Applied Radiation and Isotopes》：Phantom-based dosimetric verification of a high dose rate 60Co brachytherapy for vaginal cuff treatment using EBT3 film and Geant4 Monte Carlo simulations

　　马赫希莎·贾亚科迪（Mahesha Jayakody）| 杰雅辛加姆·杰雅苏吉桑（Jeyasingam Jeyasugiththan）| M.S. 阿提亚曼（M.S. Athiyamaan）| 索尔贾亚·班纳吉（Sourjya Banerjee）| 普贾·MS（Pooja MS）| 克里尚蒂·拉贾苏里亚尔（Chrishanthi Rajasooriyar）| 斯蒂芬·W·彼得森（Stephen W. Peterson）| 杜明达·萨塔拉辛格（Duminda Satharasinghe）| 阿伦·丘古莱（Arun Chougule）| 斯里尼瓦斯·查拉帕利（Srinivas Challapalli）
斯里兰卡科伦坡大学核科学系

**摘要**
**引言**
高剂量率（HDR）阴道环近距离放疗是子宫内膜癌和早期宫颈癌术后标准辅助治疗方法。然而，剂量传递的不确定性可能导致局部复发。

**目的**
本研究旨在使用放射变色胶片（EBT3）和Geant4蒙特卡洛（MC）模拟进行HDR 60Co近距离放疗的剂量学验证，以交叉验证治疗计划系统（TPS）计算出的剂量分布。

**方法**
使用定制设计的有机玻璃平板模型来模拟阴道环的解剖结构。通过单通道阴道施导管施加4 Gy、5 Gy和6 Gy的预定剂量。EBT3胶片剂量测量用于测量吸收剂量，而MC模拟则用于计算剂量预测。对EBT3、MC和TPS的数据进行了比较分析。

**结果**
三种方法之间显示出良好的一致性，偏差在±10%范围内。然而，在临床重要的阴道顶端区域观察到最显著的差异。EBT3胶片和MC方法之间的偏差揭示了TPS剂量估计可能存在问题。

**结论**
使用EBT3胶片和MC方法进行的独立剂量学验证证实了实际传递剂量的准确性，并揭示了基于TPS的剂量预测的局限性，特别是在解剖学敏感区域（如阴道顶端）。这些发现支持将基于胶片和MC的验证纳入HDR-BT的临床质量保证（QA）协议中，以提高治疗可靠性和患者安全性。

1. 引言
高剂量率近距离放疗（HDR-BT）通常用于子宫切除术后子宫内膜癌和宫颈癌患者的辅助治疗[1]。阴道环近距离放疗是HDR-BT的一种特定应用，常用于术后减少阴道环复发。然而，阴道环的剂量不足是导致复发的关键因素[2]。HDR-BT的预定剂量通常由治疗计划系统（TPS）确定，该系统根据施导管的几何形状和患者解剖结构计算辐射分布[3]。然而，由于施导管定位、分次治疗变化、患者解剖结构和组织异质性等因素，精确达到预定剂量具有挑战性[4]。
根据美国协会关于辅助阴道环近距离放疗的共识指南，准确的剂量传递对于防止局部复发至关重要[5]。许多研究强调了阴道环近距离放疗中精确剂量传递的必要性以及需要进行高级剂量学验证以确保预定剂量有效传递[6][7]。
多项研究表明，阴道环的剂量不足是阴道环放疗中肿瘤复发的重要原因[8][9][10][11]。传统的基于CT的治疗计划方法可能严重低估实际传递到阴道环的剂量，主要是因为其无法清晰显示软组织结构[9][12]。Chapman等人[9]报告了基于MRI的剂量学分析，发现69%的患者至少有1立方厘米的阴道环接受到的剂量低于预定剂量的75%，50%的患者有区域接受到的剂量低于50%。这引发了关于因剂量不足导致治疗失败的担忧。解剖结构变异、手术缝合线和施导管定位错误被认为是影响剂量分布的关键因素。Sapienza等人[10]发现阴道顶端占局部复发的60%，表明该区域容易发生剂量不足。此外，Rios-Doria等人[11]研究了I期子宫内膜癌女性的孤立阴道复发（IVR），发现2%的患者经历了IVR，其中69%的复发发生在阴道顶端。这些发现表明阴道顶端是最常见的复发部位。因此，在阴道环近距离放疗中，特别是顶端区域的准确剂量传递至关重要，这强化了需要可靠的剂量验证方法来确保足够的剂量覆盖。
临床证据表明，仅依靠TPS可能无法始终提供精确的剂量计算，这突显了独立剂量学验证的重要性，以交叉验证预定剂量[7][11][12]。这样的验证确保传递的剂量符合治疗目标，并最小化剂量分布的不确定性，从而提高阴道环近距离放疗的整体安全性和效果。
有多种技术可用于验证HDR-BT期间的剂量传递，包括基于模型的剂量测量和蒙特卡洛（MC）剂量计算方法[3][4]。使用放射变色胶片（如EBT3）的基于模型的剂量测量提供了一种直接的方法，用于测量模拟解剖结构中的剂量分布。EBT3胶片在HDR-BT剂量测量中具有多个优势，如高空间分辨率、高剂量灵敏度和能够捕捉复杂几何形状中的剂量分布[13]。这些胶片在辐射暴露下会发生变化颜色，可以定量分析以确定剂量分布。EBT3胶片适用于小体积（如阴道环）中的剂量验证，因为在这些区域准确的剂量分布至关重要[14]。此外，基于EBT3胶片的剂量测量允许精确测量剂量传递，并有助于识别计划剂量与实际传递剂量之间的差异。作为胶片方法的补充，MC模拟提供了一种强大且高度准确的剂量分布计算方法[15][16][17]。在HDR-BT中，MC模拟常用于预测剂量分布，与传统TPS相比提供了更准确的结果[18][19]。Geant4是一种广泛认可的MC工具包，以其详细的粒子相互作用建模和灵活的几何配置而著称，非常适合模拟复杂的近距离放疗设置[20]。
虽然我们之前的研究侧重于使用圆柱形模型进行径向表面剂量验证[21]，但本研究引入了一个解剖学相关的平板模型，用于模拟阴道环的几何形状，并能够沿施导管长度进行纵向剂量分析。这是首次对区域剂量变化进行详细评估，尤其是在阴道顶端（已知的复发风险部位）[2]，并引入了与实验测量结果对齐的空间MC评分。这些方法学和分析上的进步为特定区域的剂量传递准确性提供了新的临床见解。

**目的**
本研究旨在使用EBT3胶片剂量测量和Geant4 MC模拟对阴道环近距离放疗期间的预定剂量进行剂量学评估。开发了一个实验模型以直接测量传递的剂量，并将其与TPS和MC计算出的计划剂量进行比较。此外，本研究旨在建立一种可重复的方法来验证阴道环治疗中的60Co HDR-BT。这种方法预计将提高治疗精度、改善临床结果并降低复发风险。

**材料和方法**
本研究中使用的胶片校准、MC模拟和基于TPS的剂量计算方法遵循我们之前工作中的程序[21]。保留这些经过验证的方法以确保一致性和可靠性，同时本研究引入了修改后的模型几何形状和扩展的空间剂量分析，以调查特别是阴道顶端区域的剂量变化。

**2.1. 模型开发**
本研究使用了一种本地开发的模型来评估阴道环近距离放疗期间的预定剂量。该模型由八块有机玻璃平板（10厘米×10厘米）组成，每块厚度为4.5毫米，总组装厚度为36毫米。材料的密度为1.18克/立方厘米，与软组织的密度相近。虽然有机玻璃在元素组成上与软组织不同，但对于能量高于0.1 MeV的光子，其质量衰减和质量能量吸收系数相对于水或软组织的差异小于2%，使其成为60Co HDR-BT剂量测量的合适组织等效替代物[22]。在顶部第五块平板中制作了一个圆柱形孔道，以容纳直径为5毫米的单通道施导管。该通道定义了系统的纵向（z）轴。在施导管孔道旁边嵌入了一个狭窄的水平槽，并延伸穿过整个模型的宽度，以便准确放置EBT3。将一片胶片连续插入这些槽中，形成U形配置，在施导管区域下方循环并通过相对的槽退出。从施导管中心到每个垂直胶片段的垂直距离为17.5毫米，确保胶片相对于辐射源的位置一致且可重复。使用四根橡胶棒固定平板的四个角，以确保实验过程中的稳定性并防止移动。图1提供了示意图，展示了尺寸和内部配置，包括胶片和施导管槽。该图显示了横截面视图，并代表了胶片的两个臂。为了模拟组织的辐射吸收特性，将模型浸入水模型中。开发的模型和实验设置如图2所示。

**2.2. 治疗计划**
治疗计划使用SagiPlan? 2.2版本的治疗计划系统（TPS）进行。所有治疗计划均使用单通道60Co HDR源（BEBIG Co0.A86）。根据AAPM TG-43公式，TPS在假设固定散射特性的情况下计算水介质中的剂量率，并假定BT源是封装且圆柱对称的。使用直径为5毫米的施导管，沿10.0厘米的治疗长度分布18个停留位置。施导管的定位使得第一个停留位置距离端点6.4毫米，后续停留位置间隔5毫米。预定剂量定义在阴道圆柱体（直径3.5厘米）的表面。TPS优化了停留时间，使100%等剂量线符合圆柱体表面，导致沿源路径的停留时间不均匀。100%等剂量代表目标表面剂量，大致相当于圆柱体表面上所有剂量点的平均剂量。该配置的等剂量曲线显示在图3中，其中XZ、YZ和XY平面的2D剖面图显示了剂量分布。生成了三种不同预定剂量水平（4 Gy、5 Gy和6 Gy）的剂量分布。所有TPS计算的剂量均基于源的空气-克尔马强度进行了归一化。

**2.3. EBT3胶片剂量学研究**
使用Gafchormic EBT3胶片在模型中进行剂量测量。在剂量学研究之前进行了校准程序。胶片接受从0到2 Gy（以0.25 Gy为增量）和从2到10 Gy（以0.5 Gy为增量）的已知剂量照射。为了考虑辐照后的聚合和颜色稳定，所有胶片在扫描前静置24小时。扫描使用EPSON Expression 11000 XL平板扫描仪进行，胶片读数使用PTW Mephysto Navigator软件处理。
根据Devic等人描述的方法计算每张胶片的净光学密度（Net OD）[13]。然后建立了一个将Net OD与吸收剂量相关的校准曲线，并拟合了数学模型以确定最佳拟合函数。随后，将胶片在模型中进行辐照作为剂量学研究的一部分。在不同点测量的Net OD值使用建立的校准方程转换为吸收剂量值。EBT3 Gafchormic胶片响应校准曲线显示在图4中。在胶片剂量测量研究中，每张胶片放置在模型平板的水平槽中，沿施导管平面对齐，并以横向方式扫描以保持一致性。该幻影设计确保了薄膜位置的可重复性以及最小的角度偏差。下载：下载高分辨率图像（198KB）下载：下载完整尺寸图像

图4. EBT3 Gafchormic薄膜的剂量校准曲线与净光密度的关系。

2.4. Geant4蒙特卡洛研究
本研究使用的MC代码是GEANT4（版本10.7.1），这是一个开源的MC模拟平台，支持用户友好的成像、放射治疗和剂量学模拟[20]，[23]。本研究使用的源模型是60Co BEBIG Co0.A86源[15]。应用了10 keV的能量截止，即使能量降低到1 keV，剂量差异也小于0.5%。为了获得吸收剂量，模拟了高达2 × 10^9的光子轨迹。此外，所有MC模拟的原始数据均使用ROOT数据分析框架进行了分析[24]。幻影模型的尺寸与实验幻影相匹配，以确保准确复制。能量评分是使用体积为1 mm^3的小盒子体素进行的，这些体素沿着导管平面排列。这些模拟是在南非CSIR校区的高性能计算中心（CHPC）的两个节点上，使用48个中央处理单元（CPU）执行的（每个节点24个CPU）。

2.5. 数据分析
进行了定量分析，以评估三种剂量学方法之间的 consistency：TPS、MC模拟和EBT3 Gafchormic薄膜测量结果。计算了每个处方水平（4 Gy、5 Gy和6 Gy）的平均剂量值，并在三种方法之间进行了比较。计算了与处方剂量的百分比偏差，以评估剂量学的准确性。空间范围进一步划分为三个区域：左侧（0-71 mm）、顶点（71-119 mm）和右侧（119-200 mm），以研究不同区域的偏差情况。此外，还计算了每种方法（TPS、MC和EBT3）与其相应处方剂量的百分比偏差。所有分析和可视化均使用R软件版本4.1.2（2021-11-01）进行。

3. 结果
图5显示了4 Gy、5 Gy和6 Gy处方水平的EBT3薄膜剂量分布的热图。在所有三种方法中，阴道顶点的平均剂量值分别在TPS、MC模拟数据以及通过选择与施用器中心平面相交的感兴趣区域（ROI）从EBT3薄膜中计算得出。对于4 Gy处方，平均剂量分别为3.99 Gy（TPS）、4.01 Gy（MC）和3.99 Gy（EBT3）。在5 Gy水平上，相应的平均剂量分别为4.99 Gy（TPS）、5.02 Gy（MC）和5.00 Gy（EBT3）。同样地，对于6 Gy处方，记录的平均剂量分别为5.99 Gy（TPS）、6.02 Gy（MC）和5.99 Gy（EBT3）。在所有处方剂量水平（4 Gy、5 Gy和6 Gy）上，三种方法之间观察到了良好的一致性。与处方剂量的百分比偏差范围如下：TPS：从?7.97%到+6.85%，MC：从?6.98%到+5.89%，EBT3：从?11.35%到+6.41%。

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图5. 依次显示了对应于4 Gy、5 Gy和6 Gy处方水平的EBT3薄膜条的热图。在薄膜上选择与施用器中心平面对应的轴向位置的感兴趣区域（ROI），用于计算阴道顶点的剂量。

图6展示了4 Gy、5 Gy和6 Gy处方水平的EBT3、MC和TPS剂量分布的箱形图。TPS和MC方法的四分位数范围较窄，且紧密围绕各自的处方剂量，表明其精度和准确性较高。相比之下，EBT3的测量结果表现出更大的变异性，四分位数范围较宽。图7对比分析了来自EBT3薄膜测量、MC模拟和TPS的三种处方水平下的剂量分布。每个子图显示了沿测量剖面的剂量空间分布，便于直观评估三种剂量学方法之间的一致性。误差条用于表示相关的测量和模拟不确定性，从而更清晰地指示报告的剂量值的变异性。

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图6. 4 Gy、5 Gy和6 Gy处方水平的EBT3、MC和TPS方法剂量分布的箱形图。

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图7. 比较了(a) 4 Gy、(b) 5 Gy和(c) 6 Gy处方水平的EBT3薄膜、蒙特卡洛（MC）模拟和治疗计划系统（TPS）的剂量分布。误差条表示EBT3薄膜测量和MC模拟中的相关不确定性。

图8显示了三种方法之间的百分比偏差，揭示了不同解剖区域剂量输送的一致性模式。为了清晰起见，剂量区域用蓝色（左侧）、红色（顶点）和绿色（右侧）进行颜色编码；左侧和右侧区域统称为非顶点区域。图中虚线表示0%的偏差，点线表示±5%和±10%的临床相关容忍阈值。虽然MC和TPS在所有区域的偏差均在±4%到±5%范围内一致，但EBT3在顶点区域的偏差较大。特别是较低处方水平下，EBT3的偏差超过±5%。然而，大多数偏差仍保持在临床可接受的±10%范围内，这支持了这些方法之间的总体一致性，除了顶点区域外，观察到明显的差异：EBT3与TPS之间的最大偏差为?16.46%，EBT3与MC之间的偏差为?14.75%。同样，图9显示了TPS、MC和EBT3剂量分布与其相应处方水平的百分比偏差，突出了每种方法在输送预期剂量方面的准确性。这些偏差分析表明，MC和TPS在大多数区域的偏差通常保持在约±7%范围内。相比之下，EBT3的测量结果显示出更大的波动，特别是在4 Gy剖面上，EBT3的百分比偏差范围为?11.35%到+4.70%、5 Gy为?4.73%到+4.70%、6 Gy为?6.14%到+6.41%。这些结果表明TPS和MC方法的一致性和准确性较高，同时也强调了EBT3薄膜测量相对较高的变异性，尤其是在较低和较高剂量水平上。

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图8. 比较了三种处方水平（4 Gy、5 Gy和6 Gy）下EBT3与蒙特卡洛（MC）、EBT3与TPS以及MC与TPS的百分比偏差。行代表不同的剂量水平，列对应于方法比较。剂量区域用颜色编码：左侧（0-71 mm，蓝色）、顶点（71-119 mm，红色）和右侧（119-200 mm，绿色）。虚线表示0%的偏差，而±5%（橙色）和±10%（紫色）的点线表示临床相关的容忍阈值。

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图9. TPS、蒙特卡洛（MC）和EBT3剂量分布与其相应处方水平（4 Gy、5 Gy和6 Gy）的百分比偏差。剂量剖面分为三个区域：左侧（0-71 mm，蓝色）、顶点（71-119 mm，红色）和右侧（119-200 mm，绿色）。虚线参考线表示0%的偏差，而点线橙色和紫色线分别表示±5%和±10%的阈值。

进行了不确定性分析，以量化与EBT3薄膜剂量学和MC剂量计算相关的主要误差来源。不确定性成分被分类为A型（统计）或B型（系统），这些成分要么作为本研究的一部分实验确定（来源a），要么从先前发表的文献中采用（来源b）。对于EBT3薄膜剂量学，A型不确定性包括扫描仪的可重复性（0.2%，来源b [25]）和薄膜响应的可重复性（2.5%，来源a）。B型不确定性来源于方向效应（1.0%，来源b [25]）、薄膜内部均匀性（1.0%，来源b [26]）和校准曲线拟合（2.3%，来源a）。当这些成分组合时，薄膜测量的总相对标准不确定性（k = 1）为3.69%。对于MC模拟，A型不确定性主要来源于每个体素的统计不确定性（0.5%，来源a），而B型不确定性包括物理和截面建模（1.0%，来源b [27]）、体素化效应（0.5%，来源b [28]）和传输截止参数（0.5%，来源b [28]）。MC模拟的总相对标准不确定性为1.32%（k = 1）。当将薄膜剂量学和MC计算的不确定性结合起来时，获得的总相对标准不确定性为3.92%。

4. 讨论
本研究使用EBT3薄膜剂量学和Geant4 MC模拟对HDR 60Co阴道袖带近距离放射治疗进行了全面的基于幻影的剂量学验证。主要目的是独立验证TPS计算，并研究当前规划技术的可靠性以及解剖敏感区域剂量输送的潜在差异。在所有处方剂量水平（4 Gy、5 Gy和6 Gy）上，TPS、MC和EBT3薄膜测量结果之间观察到了总体一致性，与处方剂量的全球偏差通常在±10%范围内。所选的剂量水平代表了HDR阴道袖带近距离放射治疗中常用的处方剂量。这些值的选择旨在反映标准临床实践，并评估剂量学验证方法在代表性治疗场景中的一致性和可靠性。EBT3在较低剂量水平上表现出略微更高的变异性。这可能反映了薄膜剂量学的固有灵敏度限制以及在具有复杂几何形状的区域（如阴道顶点）真实的剂量不足。剂量剖面的空间分析显示，所有三种方法在顶点区域的平均剂量一致较低。对于4 Gy处方，顶点处的剂量偏差分别为TPS为?1.50%、MC为?2.33%、EBT3为?7.04%。相比之下，非顶点区域的偏差很小，TPS和MC的偏差范围为+0.30%到+1.17%，EBT3的偏差范围为?2.59%到?0.82%。顶点处观察到的剂量减少主要是由于密封HDR源的纵向各向异性和施用器的几何排列，这在MC模拟和TPS计算中都有反映。TPS、MC和EBT3在不同方法中一致观察到顶点剂量减少的现象表明，这种效应不是由单一剂量学方法造成的，而是施用器-源配置的几何和物理因素共同作用的结果。这些结果表明，在解剖学上弯曲的区域（如顶点）实现均匀剂量覆盖具有挑战性，但所有方法都一致捕捉到了这种变化，其中EBT3由于具有更高的空间分辨率而显示出更明显的差异。方法之间的百分比偏差（如EBT3与TPS、EBT3与MC以及MC与TPS在顶点区域）进一步支持了这一观察结果。例如，在4 Gy处，EBT3与TPS的偏差为?5.62%，EBT3与MC的偏差为?4.82%，MC与TPS的偏差为?0.85%。在非顶点区域，方法之间的偏差较小，所有值都在±1.7%范围内。这些跨剂量水平的一致模式表明在顶点区域实现均匀剂量分布的难度，并强调了多方法验证的价值。尽管在顶点区域观察到了显著的变化，尤其是在4 Gy时，EBT3相对于处方剂量低估了7.04%，但所有其他偏差仍在BRachytherapy剂量学验证通常接受的±10%容忍范围内，正如AAPM TG-56和IAEA TECDOC-1583 [29]，[30]所推荐的。值得注意的是，在施用器尖端，由于源几何形状的作用，沿纵向方向发射的光子必须穿过源封装，导致自衰减增加，从而减少了前向剂量，正如Selvam和Bhola [17]的MC研究所示。MC模拟表明，沿纵向方向发射的光子受到源封装的衰减，导致前向剂量减少[16]，[31]。此外，圆柱形HDR源的横向剂量分布通常在垂直于源轴的方向达到峰值，并向两端逐渐减小，导致顶点区域的剂量水平降低[16]。这些物理效应在MC模拟和薄膜剂量学中都被准确捕捉到了。虽然TPS可能简化了这些几何和衰减效应，但三种方法都一致显示了顶点剂量的减少，证实了这一观察结果的可重复性。尽管基于TG-43的TPS（治疗计划系统）计算采用了简化的假设，但三种方法之间的一致性表明，观察到的顶端剂量减少不能仅仅归因于TPS相关的不准确性。正如Chapman等人[9]、Sapienza等人[10]和Rios-Doria等人[11]所强调的，这些发现具有重要的临床意义，他们报告称顶端剂量覆盖不足与复发风险增加有关。在本研究中，EBT3薄膜剂量测量和Geant4蒙特卡洛（MC）模拟捕捉到了顶端区域的预期剂量变化，这反映了HDR 60Co源的固有各向异性。这些发现与TPS计算的剂量分布一致，并没有显示出系统性的剂量不足，而是强调了在高剂量梯度区域评估剂量覆盖的重要性。Sapienza等人[10]进一步支持了这些发现的相关性，指出在阴道顶端准确输送剂量与患者接受阴道 bracket 放疗（VBT）时的局部控制和无病生存期改善有关。本研究表明，在复发最常发生的顶端区域，剂量一致性至关重要。通过结合薄膜剂量测量和MC模拟验证的方法，直接解决了这一临床挑战，提供了高分辨率、特定区域的剂量验证。

尽管基于TG-43的TPS计算基于简化假设[4]，但本研究中观察到TPS、MC和EBT3方法在顶端区域的剂量减少趋势相似。EBT3报告的更大剂量不足可能受到其对陡峭剂量梯度的敏感性、薄膜定位不确定性、部分体积效应和扫描仪相关伪影的影响。薄膜剂量测量的已知挑战，如能量依赖性、扫描仪变异性和位置不确定性也可能导致偏差[13][32]。改进扫描仪协议、进行重复测量和优化校准方法可以进一步提高薄膜的可靠性。这一点在图7中EBT3测量观察到的相对较大的不确定性范围内得到了体现，这突显了实验变异性对结果的影响，同时仍保持在临床可接受的范围内。虽然临床工作流程通常依赖于基于TPS的剂量分布而没有常规的独立验证，但本研究引入了一种结合了体模和计算验证的框架，能够解决空间剂量差异问题，特别是在顶端区域。EBT3薄膜提供了良好的空间分辨率，能够精确检测剂量梯度，而MC模拟则提供了源几何形状和材料相互作用的详细建模。两者共同构成了一个稳健的质量保证（QA）策略。

本研究的新颖之处在于使用了定制设计的丙烯酸体模，其中嵌入了EBT3薄膜槽，能够在HDR 60Co阴道袖状近距离放疗的处方深度实现精确的剂量验证。这种方法允许在实际测量解剖学敏感区域的剂量，特别是在传统TPS计算无法完全捕捉的顶端区域。通过结合基于体模的薄膜剂量测量和Geant4 MC模拟，本研究建立了一种稳健且可重复的方法来验证剂量输送，减少了与源几何形状、各向异性和施源器定位相关的不确定性。将这种验证框架整合到常规QA中，可以通过确保足够的顶端覆盖来增强临床实践，从而降低剂量不足的风险，并可能改善子宫切除术后阴道袖状照射的患者治疗效果。尽管体模为薄膜放置和剂量测量提供了稳定和可重复的平台，但它缺乏人体骨盆结构的完整解剖复杂性。例如软组织异质性、阴道 canal 的曲率以及器官运动等特征并未得到体现，这可能限制了 findings 直接应用于患者特定情况的能力。此外，虽然EBT3薄膜剂量测量提供了高空间分辨率，但在剂量梯度陡峭的区域（如阴道顶端）的剂量测量容易受到薄膜定位不确定性、薄膜厚度有限、部分体积效应和扫描仪相关伪影的影响。同样，基于TG-43形式的TPS剂量计算和在均匀体模中进行的MC模拟未能考虑患者特定因素，如空气间隙、组织异质性、施源器变形或源定位不确定性。因此，观察到的顶端剂量变化不能完全归因于TPS的局限性，而应解释为由测量不确定性、几何因素和建模假设共同影响的综合剂量效应。然而，这种简化的几何形状有助于隔离剂量变化趋势，而不受解剖因素的干扰，为评估剂量验证方法提供了受控的框架。

本研究表明，尽管整体剂量精度是可以接受的，但在复杂几何区域观察到的局部剂量变化仍需进一步研究。这些差异强调了将独立剂量验证整合到常规 HDR 阴道袖状近距离放疗实践中的价值。美国近距离放疗协会和其他共识指南强调了阴道剂量输送的精确性，而本研究的发现支持通过薄膜测量和基于MC模拟的验证来增强TPS计划，以维持这一标准[5]。鉴于在阴道顶端观察到的一致剂量不足趋势以及EBT3 MC和TPS方法之间的比较结果，建议在特定条件下使用EBT3薄膜或基于MC的验证。这些条件包括评估高风险解剖区域（如阴道顶端）以及精确剂量输送至关重要的研究环境。定期使用Geant4等平台进行基于MC的验证，可以提供有关TPS计算潜在局限性的有意义见解，特别是在场外区域或涉及复杂施源器几何形状的情况下。这种策略为标准QA协议提供了有价值的补充，有助于降低临床显著剂量不足的风险。

**结论**

本研究展示了一种使用EBT3薄膜和Geant4蒙特卡洛模拟进行HDR 60Co阴道袖状近距离放疗独立剂量验证的新方法。EBT3薄膜、MC模拟和TPS计算的剂量分布在多个处方水平上的一致性增强了治疗计划和输送框架的可靠性。这些发现强调了在解剖学复杂区域进行独立剂量验证的重要性，而不是仅仅依赖单一的计算或测量方法。特定区域的剂量分析进一步强调了评估剂量覆盖的重要性，特别是在阴道顶端等解剖学敏感区域，所有方法中都一致观察到轻微的剂量减少。这项工作建立了一种可重复的验证方法，结合了实验和基于模拟的技术来交叉验证TPS输出，特别是在容易复发的梯度较高区域。由于测量数量有限和体模几何形状的简化，目前还不能得出关于临床影响的明确结论。因此，这项工作应被视为一种概念性研究，提供了一个方法框架，可以为未来的QA方法提供参考。未来的研究可以通过关注患者特定几何形状和推进自适应HDR计划来扩展这项工作。此外，整合基于MR的近距离放疗平台和实时剂量反馈可以显著提高治疗精度和个性化。

**作者贡献声明**

- Mahesha Jayakody：撰写——原始草案、可视化、方法论、调查、形式分析。
- Srinivas Challapalli：撰写——审阅与编辑、验证、资源、调查、概念化。
- Sourjya Banerjee：撰写——审阅与编辑、验证、资源。
- Pooja MS：验证、调查。
- Jeyasingam Jeyasugiththan：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法论、调查、概念化。
- MS Athiyamaan：撰写——审阅与编辑、验证、资源。
- Duminda Satharasinghe：撰写——审阅与编辑、形式分析。
- Arun Chougule：撰写——审阅与编辑、监督。
- Chrishanthi Rajasooriyar：撰写——审阅与编辑、监督。
- Stephen W Peterson：撰写——审阅与编辑、验证、软件、资源。