醫(yī)科達Synergy 直線加速器射線束流質(zhì)控一例

陳華生，廖超龍，朱超華，韋英林，陸合明（通信作者）

廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院 （廣西南寧 530021）

醫(yī)用電子直線加速器是現(xiàn)階段臨床開展放射治療的主要設(shè)備，對其的質(zhì)控工作，除了日常周檢、月檢和年檢外，維修后的檢測也是重要的質(zhì)控內(nèi)容。由于我們在針對直線加速器出現(xiàn)的1例束流聯(lián)鎖報錯維修后檢測發(fā)現(xiàn)，直線加速器可以存在聯(lián)鎖消失但故障依舊的風(fēng)險，因此，對于射線束流相關(guān)配件更換維修后的檢測，除了進行相關(guān)性能指標檢測外，還應(yīng)增加放射治療計劃劑量再次驗證。我院目前使用的加速器為醫(yī)科達公司生產(chǎn)的Synergy 直線加速器，使用的三維水箱為PTW 三維水箱，三維劑量驗證設(shè)備為Arc Check，在某個周末的質(zhì)控過程中，直線加速器出現(xiàn)了Bending Coarse 聯(lián)鎖報錯，由工程師進行維修后聯(lián)鎖消失，可以出束，物理師進行維修后的檢測，現(xiàn)將測試的過程、結(jié)果和反思與同行分享。

1 電子束流系統(tǒng)

醫(yī)科達Synergy 直線加速器束流控制的主要功能是對電子束進行聚焦、駕駛和偏轉(zhuǎn)（見圖1）。聚焦線圈的主要作用是給電子束聚焦和加速能量；駕駛線圈的主要作用是保證電子束在中心位置和正確位置進入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要作用是消色差和聚焦。醫(yī)科達Synergy 直線加速器采用的是滑雪式偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)[1]，由3組獨立的電磁鐵組成，每組電磁鐵由兩個線圈構(gòu)成，其作用分別是能量分析、聚焦和二次聚焦，電子束在電磁場的作用下偏轉(zhuǎn)，經(jīng)過第1組電磁體時偏轉(zhuǎn)44°，經(jīng)過第2組電磁體后反向偏轉(zhuǎn)44°，經(jīng)過第3組電磁體時偏轉(zhuǎn)112°，然后聚齊在半徑為1 mm 的靶面上。

圖1 電子束流系統(tǒng)示意圖

2 測量調(diào)試過程及存在的問題

設(shè)備出現(xiàn)Bending Coarse 故障聯(lián)鎖，由工程師進行維修，反饋是第1組電磁體的其中一個線圈對地短路，微調(diào)線圈位置后故障聯(lián)鎖消失，設(shè)備可以出束。由于線圈位置發(fā)生變化，束流相關(guān)特性亦會發(fā)生變化，因此物理師需要進行相關(guān)檢測，工程師需要進行相關(guān)調(diào)試。根據(jù)直線加速器的質(zhì)控要求[2]，主要通過三維水箱檢測6 MV 光子線的相關(guān)性能指標，如百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）、平坦度、對稱性和能量。醫(yī)科達Synergy直線加速器為數(shù)字化加速器，其控制軟件通過Item 來監(jiān)測調(diào)整相關(guān)參數(shù)數(shù)值[3]。在Service 模式下，通過手動調(diào)整Item 165 2R 和Item 164 2T 數(shù)值大小，調(diào)整X 方向和Y 方向的平坦度和對稱性；通過調(diào)整Item 304 Bending C 和Item 305 Bending F數(shù)值，調(diào)整能量；將首次測試結(jié)果、調(diào)整后結(jié)果和日常檢測結(jié)果進行對比，結(jié)果見表1。

表1 首次測試結(jié)果、調(diào)整后結(jié)果和日常檢測結(jié)果的對比

調(diào)整后的相關(guān)性能指標符合要求，但是在測試調(diào)整的過程中出現(xiàn)了兩處異常：（1）設(shè)備日常6 MV光子線射束的劑量率為570 MU/min 左右，此次測量過程中射束的劑量率最大為470 MU/min，無論調(diào)整伺服槍還是改變Item 187 dose level 的數(shù)值，最大劑量率均無法上升，無法達到日常的最大值；（2）首次測試的能量為5.87 MV，與日常數(shù)值6.08 MV 差異較大，雖然調(diào)整了Item 304 Bending C和Item 305 Bending F數(shù)值，改變射線能量為6.03 MV，但這兩項Item 的數(shù)值調(diào)整較多，而日常均只需微調(diào)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)即可。

檢測光射野一致性和絕對劑量兩項性能，檢測結(jié)果與日常檢測結(jié)果一致，隨后通過劑量檢測設(shè)備Arc Check 進行了放射治療計劃的三維劑量驗證，即通過測試5例已經(jīng)通過驗證的調(diào)強放射治療計劃（其中頭頸部2例、胸腹部3例），采用Gamma 3% 3 mm 分析，發(fā)現(xiàn)5個計劃的通過率均只有82%左右，與以往的檢測通過率為94%左右相差較大，說明束流存在問題，不能用于治療，需要進一步檢修。

3 測試數(shù)據(jù)分析

在后期維修中，通過吊出機頭，拆卸線圈，發(fā)現(xiàn)第1組電磁體兩個線圈的其中一個內(nèi)部短路，其他線圈組均正常，由工程師更換了全部線圈；再次檢測時，將更改的Item 數(shù)值恢復(fù)至原來的數(shù)值，再微調(diào)，相關(guān)性能參數(shù)與日常測量幾乎一致，放射治療計劃的驗證通過率與日常一致。

第1組電磁體中的一個線圈短路，束流偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，從加速管出來的電子束流中有部分電子會轟擊在飛行管上，導(dǎo)致轟擊靶上的電子束流不夠，所以首次測試能量偏低比較多，通過調(diào)整Item 304 Bending C 和Item 305 Bending F 數(shù)值，多數(shù)電子束會通過飛行管轟擊靶，此時仍會損失部分電子，與正常時仍有差別，導(dǎo)致能量只能接近正常數(shù)值，同時劑量率也達不到日常值。

經(jīng)分析，三維劑量驗證通過率低的原因應(yīng)該與以下兩個因素有關(guān)。（1）機架在其他角度時射束的平坦度和對稱性發(fā)生了改變：在使用前，直線加速器有一個look-up table 數(shù)據(jù)采集，主要給2R 伺服做了360°補償，保證機架旋轉(zhuǎn)時射線平坦度和對稱性不受地磁影響（見用戶手冊Corrective Maintenance Manual beam Physics System 4513 370 2098 01），而第1組電磁體中的一個線圈短路，則需要重新進行l(wèi)ook-up table 數(shù)據(jù)采集，仍然使用原來的數(shù)據(jù)會導(dǎo)致機架旋轉(zhuǎn)到其他角度時射束的平坦度和對稱性發(fā)生改變，可能不在合格的范圍內(nèi)，所以劑量驗證時通過率不符合要求；目前，三維水箱的檢測調(diào)試均是在機架為0°的情況下進行，無法檢測其他角度射束流的平坦度和對稱性，在硬件故障的情況下，機架零度的檢測數(shù)據(jù)不具備代表性。（2）多葉光柵（multi-leaf collimator，MLC）的位置誤差：雖然本次未對MLC 進行維修，但MLC 運動位置校準是在射線出束成像條件下開展的，若射線發(fā)生變化，不重新進行校準則會造成MLC 運動位置誤差。

4 反思

通過此次檢修，發(fā)現(xiàn)直線加速器可以存在聯(lián)鎖消失但故障依舊的風(fēng)險。直線加速器作為高度數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備，其相關(guān)性能指標可通過控制軟件改變Item數(shù)值來滿足檢測要求，特別是射線束流故障維修后的檢測，物理師需要多方面分析檢測數(shù)據(jù)以避免醫(yī)療事故的發(fā)生；對于檢測設(shè)備相對不足的醫(yī)院，物理師更需熟悉設(shè)備操作手冊，了解相關(guān)Item的作用，可通過多檢測一些性能參數(shù)，避免設(shè)備“帶病”運行導(dǎo)致其在某些性能上達不到要求。