冠状动脉粥样硬化疾病是全球发病率和致死率最高的几种疾病之一, 经皮冠状动脉腔内成形术(Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty, PTCA)是一种重要的治疗手段。但PTCA术后1~6个月内有高达30%~50%的再狭窄发病率^[1]。使用放射性核素的血管内近距离放射治疗能有效抑制再狭窄的发生。

估算放射性核素在冠状动脉组织产生的剂量分布是腔内近距离照射的第一步。而冠状动脉的病变厚度一般在1~3 mm之间, 在距离放射源如此近的区域内的剂量分布到目前为止知道的很少。TLD-LiF热释光剂量计是测量冠状动脉剂量分布的有效方法之一^[2]。我们研究了4种TLD-LiF剂量计的特性:粉末TLD, 3 mm×3 mm×0.4 mm TLD方片, 3 mm×3 mm×0.2 mm TLD方片和1 mm×1 mm×1 mm TLD方片。

1 材料和方法 1.1 材料

放射源分别用³²P液体球囊(直径为3 mm, 长度为20 mm)和¹⁰³Pd放射性支架(直径为20 mm, 长度为13 mm), 两种源都由中国原子能研究院同位素研究所提供。热释光剂量计(TLD)为LiF(Mg, Cu, P)剂量计, 其中粉末TLD由中国医学科学院放射医学研究所研制生产, 粒度在120~160目之间。方片TLD由防化研究院研制生产。实验中的标准刻度源是²⁴¹Am。实验中采用的模体由肌肉等效组织制成。

1.2 模拟实验方法和内容

实验测量过程以³²P液体为例(图 1), 模拟血管分成上下两半, 中间放置球囊, TLD方片紧贴着球囊壁。球囊的注射压力为8个大气压, 分别用4种规格的TLD-LiF剂量计测量球囊的表面剂量。粉末TLD均匀的铺在模体的槽底, 照射后混合均匀测量, 结果取平均值。3 mm×3 mm×0.4 mm和3 mm×3 mm×0.2 mm两种TLD方片在球囊表面放7片, 1 mm×1 mm×1 mm TLD方片放20片, 共测量三组, 结果取平均值。径向剂量用3 mm×3 mm×0.4 mm和3 mm×3 mm×0.2 mm两种TLD方片测量, 测量三组(位置在图 1侧视图中的中间三个点), 结果取平均值。径向剂量的测量结果与蒙特卡罗代码(MCNP4B)的计算结果进行比较。¹⁰³Pd支架的实验测量过程与球囊相同。

2 结果和讨论 2.1 表面剂量

用4种剂量计测量的³²P液体球囊和¹⁰³Pd支架的表面剂量见表 1。³²P液体球囊的活度6.4×10⁸ Bq/ml(17.3 mCi/ml), 每次实验照射时间1 min。¹⁰³Pd支架的活度2.9×10⁶ Bq(78.2 μCi), 每次照射30min。球囊和支架有一个共同的特点, 方片和粉末剂量计本身的测量重复性较好。方片的测量结果明显小于粉末的结果, 并且方片越厚测量值越小。造成这个差异的原因我们认为有两点:①方片没能充分与测量物接触, 说明如图 2所示(支架的情况与此同); ②方片自身的厚度带来一定的误差, 相对于³²P和¹⁰³Pd核素的有效射程(大约在2~3 mm内)方片不能太厚, 还有一定厚度的方片带来测量点的不确定误差, 使方片不能真实的反映测量点的剂量。粉末剂量计在测量物表面有良好的响应, 与蒙特卡罗代码(MCNP4B)的计算一致, 因此测量结果是准确的。但是粉末的缺点是不能测量径向剂量。为了能用方片来测量径向剂量, 引进方片粉末修正因子(见表 1)来修正方片的测量误差。

2.2 径向剂量的测量

³²P液体球囊和¹⁰³Pd支架的径向剂量用3 mm×3 mm×0.4 mm和3 mm×3 mm×0.2 mm两种TLD方片测量。图 3和图 4分别给出两种方片测量的³²P液体球囊和¹⁰³Pd支架的径向相对剂量, 与MCNP4B蒙特卡罗代码的计算相比较, 可以发现0.4 mm厚度的方片不适合测量这两种核素的径向剂量分布, 0.2 mm厚度的方片与MCNP4B的计算结果的差异在可接受的范围内。

我们测量了不同注射压力下球囊内核素对表面剂量的影响, 发现压力大于4个大气压后, 球囊就充分扩张, 对测量结果没有影响。球囊内的气泡也会给剂量测量带来一定的误差^[3], 测量时要把剂量计放在远离气泡的一侧。

3 结论

粉末TLD可以测量冠状动脉再狭窄近距离放射治疗的表面剂量, 0.2 mm厚度方片经过粉末TLD修正后, 可以用来测量冠状动脉再狭窄近距离放射治疗径向剂量和表面剂量分布, 方片厚度大于等于0.4 mm后不能测量径向剂量分布。