射波刀启用前的调试和放射物理师的任务

陈光耀　孙振杰　徐　波　尚海焦　赵耀巍

[摘要]本文介绍了射波刀(cyberKnife)在部分医院中的运作或安装，并经放射物理师进行启用前调试准备，目的在对射波刀启用前调试(commissioning)和放射物理师在射波刀调试的任务，作一说明。

[关键词]射波刀调试任务

1前言

射波刀(CyberKnife)是美国斯坦福大学神经外科教授JohnAdler所发明，由位于加州sunnyvale镇Accuray公司所生产，于2001年8月经美国FDA认证通过是全身各部位病灶放射外科治疗的高精密医学仪器，对放射物理师工作的依赖甚深。到目前为止全球约有80部射波刀正在运作或安装中，其中亚洲约有二十余部。在中国除了台湾已有两部在使用，即台南市成功大学医学院附属医院使用进入第六年、台北市台北医学大学万芳医学中心使用第二年、另两部预备安装外，香港港安医院和天津肿瘤医院皆已使用超过半年。山东省济南市(解放路62号)鲁台医院的射波刀已于2007年3月底安装完成，并经放射物理师进行启用前调试使用。

2物理师团队

射波刀的启用前调试，是美国Accuray公司负责将射波刀安装后移交给医院作临床使用过程中，非常重要的工作环节，目的在把射波刀整个系统测量、调试至非常精准的水平，并留下所有的记录，证明各个子系统的功能达标，才能用在病人身上。由于射波刀治疗的主要对象是恶性肿瘤病人，而治疗的步骤又高度自动化，治疗的成败牵涉到病人的生死，以及医师和医院的声誉，所以射波刀启用前的调试是如此关键和严肃，从事启用前的调试的放射物理师的责任显得非常巨大，担任服役作业的物理师的选派，都有精深的基础知识、临床训练以及美国射波刀生产原厂的培训。以这一次鲁台医院射波刀服役作业的物理师团队为例，由三方面组成：一方面是美国Accuray公司驻香港亚太地区的放射物理师担任，二方面是中国射波刀代理的合富公司所派遣的物理师，第三方面是鲁台医院的物理师及其助理。整个放射物理师团队又在合富公司和鲁台医院的放射肿瘤学专家指导和协调下进行和完成工作。

3射波刀系统

射波刀的整个系统包括很多个子系统和支持设备，分别安放在四个房间，也就是治疗室、计划室、设备室和控制室。如果从治疗室看，如图2所示，可以看到四组设备。

3.1机器人照射系统包括机器人子系统(roboticsub system)线，例如连到机器人控制器(roboticcontroller)、冷却器(chiller)、调制器(modulator)、调制器控制箱(MCC即modulator control chassis)和介面控制箱(IFCC即interface controlchassis)。此外尚有教学悬挂器(teachpendant)，也从治疗室隔壁和机器人控制器相连。

3.2定位系统工程包括安装在天花板上两套X光摄影子系统(imaging subsystem)，分别连接至设备室X光发生器(x-ray generator)，后者又透过同室的靶区寻找系统(TLS即target locatLag system)和TLS控制箱(TLS control chasissis)和安装在治疗室地面的影像探测器(imagLagdetectors)相连。

3.3治疗床和病人摆位子系统(patient positioning subsystem)透过电脑的连接，治疗床沿X、Y、z轴的线移和旋转等六向运动，可控制自动摆位。

3.4同步运作子系统(Synchronysubsystem)即透过对病人胸前红光二极体的摄影记录，经由设备室的同步运作计算器(Synchrony PC)处理后，将讯号反馈至靶区寻找系统网络，最后驱使直线加速器的射束，随呼吸的动率作动态肿瘤的照射。此外设备室安装了电力及控制子系统，包括紧急断电控制箱(E-stop controlchassis)、电力分配箱(PDU即powerdistrlbution unit)及不断电装置(UPS即uninterruptible powersupply)，整个系统由SGI主工作站(primary workstation)的计算机和控制室及治疗计划室的设备连接在一起，控制室装后控制板面、电脑及荧幕、紧急断电控制系统、印刷机和治疗治路电视荧幕，形成精准且功能卓越的放射外科治疗系统。

由上述可知整个射波刀放射外科治疗系统，从安装、调试，临床使用和功能维护，设备工程师和放射物理师需要密切的配合。射波刀启动前的调试，放射物理师的作业步骤非常庞大细致，其中最关键的是直线加速器和治疗计划系(TPS即treatmentplanning system)的启动前调试，下面两节将逐一介绍。

4直线加速器启用前调试

4.1射线质的测定和调试射波刀的精确虽是以往的任何一种放射治疗机器所不能比拟的，其技术的科技含量和复杂程度也可见一斑，但对于这样一个如此先进放射外科设备，在射波刀直线加速器的调试工作中却和常规放疗直线加速器验收调试工作一样简单易行，是易于掌握和操作的。在测量准直器的漏射率，以及剂量计精度、稳定性，安全区与稳定区距离等方面的测试步骤也与常规放疗直线加速器。其他一些有差异的内容也只是在设置条件方面稍有不同，例如，射线绝对剂量的校准是在SAD＝800mm(SAD是Sours of Axis Distance的简写)，水下15mm处将直线加速器调整到1MU＝1cGy；测量剂量率时，要确认每分钟大于400cGy。应用40mm准直器，SAD=800mm条件下，测定射野平坦度、对称性、半影等。

4.2机械和附件部分的测量和校准

4.2.1机器人靶区寻找系统目测检查打开控制室的电脑、在PlanM enu上选New，继续选SingleCenter，并找默认位置中心，将该中心位置设为(0，0，0)，在中心位置放置Beekley标记，在不出射束的情况下操作演示计划，目测机械臂每走到任何一个节点时，激光准直器的激光点是否都落在Beekley原点上。

4.4.2激光的调正包括机械臂Perch位精度的检查以及直线加速器激光与辐射场的重合情况。主要过程如下：

(1)Perch垂直位置测试：放一张白纸，松开二级准直器停止针把手，旋转准直器，标记其激光点运动轨迹，轨迹圆形直径不超1mm。

(2)直线加速器激光和辐射场叠合情况检查：安装激光辅助准直器，放一激光胶片，调正机械手轨迹，与胶片垂直，在胶片用锋利针在胶片上激光点处打孔，SAD＝800mm，60mm准直器，曝光(建议3000MU)，射野中心距打孔距离不应超过5rran，(建议用ImageJ软件处理胶片)。

4.2.3成象校正将机械中心指示装置安装后，利用x-ray曝光，确认机械中心指示点成像必须在影像中心点上。

4.3.4靶区寻找系统监测此项监测主要的目的是为了确认机械臂按靶区位置变动后继续照射靶区的准确性。步骤如下：在加速器上执行测试计划，当定位完成后，人工调整模体，即将治疗床在三个平移轴上移动固定的距离后，再次曝光定位，将把区寻找系统估计值与实际治疗床位置进行比对，结果要求差异小于2mm。

5治疗计划系统启用前调试

5.1治疗计划系统数据处理将射线数据收集过程中得到的TPR(Tissue Phantom Radm)、OCR(0ff Center Radio)、DF(Out putFactors)数据转换成ASCCII码输入计划系统后，再次打印核对每一个数据的精确性。

5.2用固体水模并电离室周围植入金标，并在模体三维方向上标记固定已知的距离。将模体进行CT扫描，图像传人计划系统，应用已知距离标记点，验证CT的几何精度。以电离室为靶区，作治疗计划，验证计划绝对剂量精度。

6结论

射波刀启用前调试的整个过程，约需要3周，其中一周是将调试的记录传回美国Accuray公司审核，经公司认可后，属于射束参数(beamdata)，输入治疗计划系统，待所有的记录都达到满意的程度，尤其是各子系统得精度测量数据，达到Accuray公司制定的标准。这时医院的射波刀核心工作团队，便可以开始预备与被第一批病人。并协调美国射波刀专家教授，前来现场视察，指导第一批病人的治疗。第一批病人治疗后，医院发放射物理师的任务，除了配合医师的处方，每天制作和执行个别病人的治疗计划外。就是对射波刀系统和子系统进行每天、每周、每季和每年的品质保证工作，并指导资浅物理师、治疗技术师及新进人员，正确使用射波刀为病患服务。