在宫颈癌的高剂量率(high dose rate，HDR)近距离治疗中，环形+宫腔管是最常使用的施源器之一^[1]。盆腔磁共振(magnetic resonance，MR)因其具有优异的软组织分辨率且没有电离辐射等优点，已逐步成为宫颈癌HDR近距离治疗影像的新标准^[2-3]。由于可用于MR扫描的施源器材料及其空腔在MR影像中均为低信号，因此很难直接重建出放射源的走位路径，尤其是曲率较为复杂的施源器，如环形施源器。基于此，环形施源器的供应商常常提供一种MR标记线来提高重建精度。由于近距离治疗中的施源器重建误差会严重影响剂量的准确投照。因此，在启用MR标记线和应用标记线一段时间后，均需要对标记线的准确与否进行验证。当标记线末端影像指定的位置与实际测量的放射源驻留位置不匹配时，沿着源运动方向上的距离偏差即为该施源器与该标记线联合应用时的施源器驻留位置偏移量。正值表示实际驻留位置超过标记线指定位置，负值则相反。本研究介绍一种采用辐射显色胶片(Gafchromic^TM EBT3，美国国际特种产品ISP公司)和基于java语言的公共图像处理软件ImageJ(http://imagej.nih.gov/ij/，美国国立卫生研究院)来验证环形施源器偏移量的方法，为临床医学物理师提供借鉴。

1.施源器与MR标记线：环形施源器为美国核通公司(Nucletron B.V, 医科达子公司)的interstitial ring CT/MR applicator set，型号为ϕ26 mm，60°。该环形施源器有7个组织间插植导孔。MR标记线为核通公司(Nucletron B.V, a subsidiary of Elekta AB)的MR标记线，其长度为272 mm。

2.治疗计划系统设置：在治疗计划系统(Oncentra Version 4.3, Nucletron B.V)中使用基于MR影像的临床近距离治疗病例，制定虚拟计划。找到MR影像中环形施源器MR标记线最大信号的层面，调整施源器坐标，使得坐标中心在环形的圆心，环形施源器的连接端的平直部分在与x轴垂直的平面内。这样x轴正好平分第2和第6插植导孔，y轴正好平分第4插植导孔(图 1)。依据MR标记线信号逐点重建环形施源器，最远端的驻留点在MR标记线高信号的末端^[4-5]，设置施源器的偏移量为0。驻留步长为2.5 mm，激活第1、11和23个驻留点(图 1)。设定上述3个驻留点相同的驻留时间。将该虚拟计划通过网络传输至后装治疗机(MicroSelectron V3 HDR ¹⁹²Ir; 美国核通公司)。

图 1 虚拟计划与摆位图像    A.施源器坐标及驻留点分布；B.摆位图像 注：第1、11和23驻留点到坐标原点的距离分别为12.7、12.8和12.5 mm；彩色线为相对等剂量曲线；红色箭头指示为尖针穿刺点 Figure 1 Dummy plan and setup image    A. Coordinate system of ring applicator and distribution of dwell positions; B. Setup image

3.辐射显色胶片和摆位图像：采用辐射显色胶片(Gafchromic^TM EBT3)来记录曝光位置，从而找到HDR放射源的驻留位置。摆位图像由两条相互垂直的细线(直径0.26 mm)和一个圆形(ϕ16 mm，圆心在细线的交点)组成(图 1)。摆位图像与胶片使用塑料胶带粘牢，使两者在操作过程中不会发生横向位移。使用尖针在摆位图像上穿刺4个点(图 1)，将摆位图像的坐标系传递给胶片。

4.施源器的摆位：环形施源器的第2、4和6个插植导孔对准摆位图像，并牢固固定环形施源器。使用传输管连接环形施源器与分度器，并将传输管固定，避免曲率过大。再次确认环形施源器的摆位无误后，照射虚拟计划。

5.图像处理：使用数码相机(DSC-R1，日本索尼公司)在垂直三脚架的辅助下进行胶片的影像数字化。在图像处理前，使用坐标纸的拍摄图像对垂直三脚架的图像畸变进行评估。

此外，为了保留数字图像的尺寸数据，在拍摄胶片时将一个带有刻度的直尺放置在胶片下方，作为数字图像的比例尺。将图像文件输入ImageJ软件，进行一系列图像处理：首先，使用“分离通道”功能将红绿蓝(red green blue，RGB)色彩的图像分离，并选择红色通道。然后，设置图像“阈值”为0和90。使用“设置比例尺”功能设置图像比例尺。最后，依次选择坐标系原点和各驻留位置影像，使用“团块中心”功能获取中心坐标。

6.不确定度分析：该方法的不确定度主要来自放射源驻留位置重复性U_Source、环形施源器摆位误差U_Matching、手动穿刺误差U_Puncture、图像发散和畸变不确定度U_Photo和ImageJ软件相关不确定度U_ImageJ。

1.坐标原点和各驻留位置ImageJ软件的读取值：各驻留点相对于坐标原点的坐标值见表 1。治疗计划中经过第一个驻留点的半径与x轴坐标的夹角为43°，而实测结果为(46.8±0.9)°。通过弧度计算公式计算，该环形施源器与该MR标记线的偏移量为0.9 mm。即实际驻留点在MR标记线末端再向前0.9 mm。

表 1(Table 1)

表 1 驻留位置的坐标值及其与坐标原点的距离(mm，x±s) Table 1 Coordinate value of dwell positions and its distance to the origin (mm, x±s) 驻留位置 横坐标 纵坐标 距离 第1驻留点 -8.9±0.2 9.4±0.2 12.9±0.1 第11驻留点 -6.4±0.1 -10.8±0.1 12.5±0.1 第23驻留点 12.3±0.1 1.4±0.1 12.4±0.1

表 1 驻留位置的坐标值及其与坐标原点的距离(mm，x±s) Table 1 Coordinate value of dwell positions and its distance to the origin (mm, x±s)

2.不确定度分析

(1) 放射源驻留位置重复性U_Source：后装治疗机供应商标明的源驻留位置重复性 < ±1.0 mm。在日常的后装机质控中，使用源位置模拟尺和可调的高清摄像机进行驻留位置重复性测试，其结果约为±0.5 mm。

(2) 环形施源器摆位误差U_Matching：环形施源器与胶片的相对位置关系是由摆位图像建立的。如图 2所示，虚线圆圈代表插植孔(直径为2 mm)，蓝色线表示摆位图像中的细线(宽度约为0.26 mm)。图 3中可知除中间虚线长方形框中的两幅图外，其余图像均可发现明显摆位误差。因此，施源器与摆位图像的匹配误差为：

图 2 摆位误差分析示意图 Figure 2 Schematic diagram of setup error analysis

(3) 手动穿刺误差U_Puncture：摆位图像中细线宽度为0.26 mm。在细心操作的情况下，可得到较好的精确度。这里假设细线的宽度为穿刺误差，即0.26 mm。

(4) 图像发散和畸变不确定度U_Photo：照相机的焦点距离被摄胶片的距离为75 cm，远大于胶片的有效横向距离(直径 < 3 cm)。根据计算，图像的发散 < 0.1 %。将坐标纸图像导入图像处理软件进行旋转校正后，使用辅助线对准坐标纸网格，目测图像畸变每10 cm偏差 < 0.5 mm，即0.5 %。因此，图像相关的不确定度合计为0.6 %，按1.5 cm长度计算，图像相关的不确定度为0.01 mm。

(5) ImageJ软件相关不确定度U_ImageJ：根据ImageJ软件信息计算，本研究的像素分辨率为29.3像素/mm，“团块中心”选取框有所不同时，曝光区域的坐标值略有偏差，标准方差为0.05 mm。

综合上述不确定度，本研究的合成不确定度U_Total为：

在基于MR影像的3D近距离治疗中，MR标记线在施源器重建，尤其是曲率较大或结构复杂施源器的重建中起着重要的作用。理想状态下，MR标记线的顶端所在位置即为施源器的第一驻留位置。然而，在首次应用前需要进行精确性验证；同时，在标记线使用一段时间后，可能发生长度变化，也需要进行验证。将得到的偏移量输入治疗计划系统，以弥补这一影响。在近距离治疗中，剂量梯度非常大，在施源器重建中的较小不确定度将导致剂量分布的显著改变^[6]。因此，与施源器和标记线相关的偏移量的实测是非常重要的，属于近距离治疗质量保证的重要组成部分。

辐射显色胶片具有较高的分辨率，同时其在应用过程中不需要片盒封装，非常便于裁剪、固定和处理，因此经常用于外照射治疗和近距离治疗的质量保证中^[7-8]。采用辐射显色胶片进行剂量验证的过程是非常复杂，需要很多专业的设备。¹⁹²Ir HDR近距离治疗线源的空间剂量分布计算依据美国医学物理师协会(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)任务组(Task Group，TG)43^[9]和AAPM-欧洲放射肿瘤学会(European Society for Radiotherapy and Oncology，ESTRO)高能近距离放射源剂量学(high energy brachytherapy source dosimetry，HEBD)报告^[10]。根据AAPM TG43号报告，HDR放射源的等剂量曲线具有各向异性，但放射源中点始终为各等剂量线包绕体积的中心，因此只需找到照射后的辐射胶片上留下的曝光影像的中心即可得到相应的驻留位置。Awunor等^[11-12]介绍了一种使用辐射显色胶片确定放射源驻留位置的方法。

ImageJ软件是一个在科学和医学影像领域较为常用的具有多种功能的图像处理软件^[13-14]，是一种开源软件，可直接在其官方网站免费下载，方便易得。软件中的“团块中心”功能可识别图像中块状影像的几何中心，因选取框或操作者的不同对其结果影响较小，是一个客观定量结果，其结果具有高度可靠性。

本研究中，无论是在虚拟计划中还是在实际测量的结果中，各驻留位置到坐标原点的距离不相等。分析原因，对于大部分施源器而言，实际走源路径正好在施源器空腔的中央；然而在施源器的弯曲部分，实际走源路径与施源器空腔的几何中心之间有非常小的差别。这种差别不是环形施源器所独有的，而是对于全部有一定曲率的施源器。在施源器的设计上，为保证放射源的顺利通过，曲率越大，其空腔的尺寸越大，从而放射源在其中的位置并非处于空腔中心^{[4, 15]}。从结果来看，3个驻留点的虚拟计划结果与实测结果吻合度均较好，误差 < 0.5 mm。

本研究的合成不确定度为0.6 mm，与文献[11]报道的1.0~1.1 mm的结果相比，精确度更高。这主要与以日常质量保证中实测的源到位精度±0.5 mm作为U_Source，而并未采用供应商提供的±1 mm标准。本研究中环形施源器与MR标记线相应的偏移量为0.9 mm。文献[12]报告的ϕ26 mm、60°的环形施源器的最大偏移量为2.1 mm。由此可见，在环形施源器和MR标记线在投入临床应用前的测试显得十分重要。

经过相同图像处理过程的曝光区域大小不同，造成这一结果的原因有两个。首先，由于环形施源器的内腔较宽，走源路径不在内腔的中心，在环形内部的不同段之间，源线缆和环形之间的摩擦不同，这种摩擦迫使源线缆扭曲，有时远离胶片，有时靠近胶片。其次，在曝光后的胶片拍照时的环境灯光对照片的影响，造成拍摄后的数码影像文件中各区域的亮度和对比度略有不同。但是，曝光区域的大小并不会影响本研究结果的精确性。

自Oncentra 4.0版本开始，施源器的重建有两种方法：传统的手动逐点重建和施源器库法重建。施源器的供应商推荐对环形施源器的走源路径进行实际测量，而不是按照环形的中心进行重建。使用MR作为影像基础的近距离治疗，可以利用MR标记线，图像融合技术或者施源器库法重建提高重建精度^[15]。

综上所述，使用辐射显色胶片和ImageJ软件来验证环形施源器驻留位置偏移量是一种简便且精确的测量方法。