加速器治疗床T板加热装置的研制与临床应用

钱建升，陈谦，王书文

西安交通大学医学院第一附属医院放疗科，陕西 西安 710061

加速器治疗床T板加热装置的研制与临床应用

钱建升，陈谦，王书文

西安交通大学医学院第一附属医院放疗科，陕西 西安 710061

本文探讨了加速器治疗床T板加热装置的研制过程与临床应用。该装置主要由碳纤维加热膜、温度传感器、温控器等部件构成，可将T板从19℃加热至28℃的时间缩短至15min左右，并且能够保持T板表面温度恒定。临床应用证实，加速器治疗床T板加热装置安全有效，达到了临床使用的预期目的。

放射治疗；T板加热装置；治疗床；传感器

0 前言

随着现代精确放疗技术的发展，三维适形放疗（3D CRT）、调强适形放疗（IMRT）及影像引导放射治疗（IGRT）的临床应用越来越广泛，肿瘤患者每次在治疗床上的停留时间也延长至10～30min[1]。在秋冬季节，虽然治疗室内有空调等制热设备可以维持室内温度保持相对恒定，但是由于外部环境湿冷，治疗室又需要使用通风系统，治疗床床面及T板表面温度有时相对偏低，老年及体质偏弱的患者容易受凉、感冒，导致治疗中断。针对上述现象，笔者研制了一款加速器治疗床T板加热装置，具有一定的临床使用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选取2013年11月～2014年3月在我院进行治疗的肿瘤患者40例，年龄45～68岁，对其使用加速器治疗床T板加热装置的感受进行了详细的随访与汇总。

1.2 使用材料

研制加速器治疗T板加热装置使用的材料包括ELEKTA加速器全碳素治疗床、有机玻璃T板、温度计（测量范围：0～100℃），碳纤维加热膜（75cm×48cm）、热电偶（镍络-镍硅K型）、温控器（XTM608系列）、T板特制固定板和固定螺栓、空气开关以及FLUKE187数字万用表等。

1.3 设计思路

电源经温控器输入电源连接至固定在治疗床T板上的加热部件，温度传感器将测得的T板表面温度反馈至温控部分，温控部分将热电偶反馈的实际测量温度与设置温度进行比较后，通过控制相线确定是否为加热部件提供电源输出，保证T板表面温度在达到设置温度后能够保持相对恒定。加速器治疗床T板加热装置由电加热器、温度传感器和温控器三部分构成。

1.4 部件选择

（1）加热部分：加热部分主要采用碳纤维电热膜，它是由非金属碳纤维发热材料与高强度绝缘材料经高温高压密闭复合而成。其性能特点主要有：① 热转换效率高达98％以上；② 温度均匀，面状发热；③ 防水等级6级；④ 超薄柔软，可以卷成圆形或半圆；⑤ 使用寿命长达3×104h[2]。

（2）测温部分：温度传感器的种类繁多，常用的有PTC/NTC热敏电阻、热电偶等，经过反复测试，热电偶作为温度传感器，其特点主要有：① 测量精度高：与被测对象直接接触，不受中间介质影响；② 热响应时间快：对温度变化反应灵敏；③ 测量范围大：40～1600℃连续测温；④ 性能可靠、机械强度好；⑤ 使用寿命长、安装方便。

（3）温控部分：选择XTM608系列智能数显温度器，其特点主要有：① 测量误差小：±0.5 F·S，附加冷端补偿功能；② 控制方式为PID、二位式可选；③ 输入类型多。

1.5 具体线路和系统测试

T板加热装置的线路连接，见图1。T板加热装置主要使用温控器和热电偶来控制T板加热温度的范围和时间。此装置根据加速器机房的环境温度和患者对T板温度的感知度来设置温控器加热温度的上、下限。在加热过程中，热电偶将测量的T板温度反馈至温控器，温控器根据此温度值判断是否继续加热，控制受控相线的输入，保证T板温度保持在相对恒定的范围内。T板加热装置系统测试主要包括：温控器与热电偶性能测试、T板加热效果测试以及在实际治疗条件下进行的相关测试（表1）。

图1 T板加热装置线路连接图

表1 T板加热装置系统测试

2 结果

温控器与热电偶性能测试数据，见表2。在设置温度范围内，负载加热温度与设置温度相近，当加热温度超过设置温度时，温控器快速响应并关闭电源，说明温控器与热电偶的性能满足使用要求。

表2 温控器与热电偶性能测试数据

T板加热效果的测试数据，见表3。T板的表面温度从室温达到接近32℃，需要约7h；温控器显示温度与电热膜表面温度接近（平均相差：±0.82℃）；但T板表面温度较低。上述测试结果不能满足临床需要，改进步骤如下：① 经过对温控器相关参数的反复调整、测试和加热效果的比较，相关参数数值最后确定为：报警上限：40.0，量程上限：40.0，量程下限：19.0，测量误差修正：0.0；② 考虑到T板为有机玻璃材料，其热量传导性较差（热导系数：≥20℃，0.19 W/m·K；＜20℃，0.20 W/m·K），且整体面积较大，采取在T板加热区域间隔3cm用Φ6钻头打孔的措施以增加整体的热传导效果；③ 为了保证碳纤维电热膜的解热效果，对T板、碳纤维电热膜在治疗床面上加以固定，使用的器件规格为：固定螺栓（Φ8，长：10mm），固定板：14mm×20mm×4mm。在治疗室模拟正常治疗条件下T板加热装置的测试数据，见表4。对40例肿瘤患者使用T板固定加热装置，统计结果如下：35例：比较满意，3例：一般，1例：偏热，1例：偏凉。

表3 T板加热测试数据

表4 模拟治疗条件下T板加热测试数据

3 讨论

随着精确放疗的实施，在实际治疗过程中不仅要考虑治疗计划实施的安全性、准确性，也要保证肿瘤患者治疗体位的重复性、一致性，因此放疗体膜及固定装置的使用越来越广泛，国内对各种体部固定装置的研究也较多[3-8]。精确放疗固定板具有使用方便、灵活、减少损耗、摆位迅速、舒适等优点，但是舒适性不足[9]。在临床应用中，由于外部环境湿冷，治疗室又需要使用通风系统，治疗床床面及T板表面温度有时相对偏低，老年及体质偏弱的患者容易受凉、感冒，导致治疗中断。

本研究选择的温控器与热电偶的性能可以满足设计使用要求（表2）。在对温控器参数进行反复设置、测试，对T板进行固定并在加热区域打孔后，T板从19℃加热至27℃的时间缩短至15min左右；在实际治疗流程中，同时开启加速器与T板加热装置，在加速器设备达到预热条件的情况下，T板表面温度基本已达到约32℃（表3～4）。当温控器显示温度达到设置温度上限40℃时，温控器自动调整输出，从而保证T板表面温度基本保持稳定；当温控器显示温度在40℃左右时，T板表面温度基本保持在35.5～36.0℃之间，而且可以维持24h，避免了烧烫伤等意外的发生。当温度超过设置温度上限时，装置提示报警，可以手动关闭电源。在上述实验过程中，为了保证T板和加热膜的位置相对固定，用T板固定装置将二者固定在满足临床治疗要求的治疗床的相应区域，提高了临床摆位的准确性，缩短了摆位时间。

T板加热装置的临床使用，能够提高在特殊温度环境下病人治疗的舒适性，避免老年及体质偏弱的患者受凉、感冒，当加速器机房环境和T板表面温度达到正常温度时，该装置可以关掉电源。该装置在以下几个方面进行了系统测试：① 安全性：由于上述加热装置采用碳纤维加热膜交流电加热，首先必须考虑其使用的安全性，避免电击等意外的发生。该装置的相关元器件均选择最高安全等级；电气部分严格按照操作规范进行连接、测试，各部件尤其是碳纤维加热膜在通电过程中的绝缘性达到医疗设备使用要求[10-11]；② 过热或烫伤：经过对装置相关参数的反复调整和测试，最终T板的表面温度保持在35.0～36.0℃，避免烧烫伤等意外的发生；③ 对治疗剂量的影响：有机玻璃、碳纤维加热膜、T板固定装置各部件对放射治疗患者吸收剂量的测量，与韦汉荣[12]等的测量结果相近，最终选择尼龙材料作为T板加热装置的固定器件材质。经过反复观察、比较，T板固定装置部件位于治疗X射线路径之外，对临床治疗剂量无影响。

T板加热装置在满足临床治疗需求的前提下，可以提高肿瘤患者在治疗过程中的舒适性，该装置对于医院的其他检查科室（如CT、DR、B超等）也有一定的临床使用价值。

[1]乔延伟.肿瘤精确放疗技术发展及应用现状[J].中国医疗设备, 2014,29（7）：73-76.

[2]任磊.关于电热膜技术的应用与研究[J].科技风,2011,（12）：20.

[3]刘晖,张俊,钟亚华,等.自制体部固定装置在SBRT放疗中的应用分析[J].中华放射肿瘤学杂志,2013,22（6）：501-503.

[4]刘德稳.不同体位固定技术在胸腹部肿瘤放射治疗中的应用比较[J].中外医学研究,2014,12（19）：121-122.

[5]武宁,姜德福,韩东梅,等.胸腹部肿瘤放疗中应用不同体位固定技术的效果比较[J].中华放射肿瘤学杂志,2011,20（4）：320-321.

[6]程光惠,武宁,韩东梅,等.不同体位固定技术在胸腹部肿瘤放射治疗中的应用比较[J].中国肿瘤,2010,19（10）：702-704.

[7]方良毅,李俊铭,黄敏敏.放射治疗一体化固定板的应用与优势[J].医疗装备,2013,26（12）：11-12.

[8]徐军,马艳伟,马景光,等.一体化放疗固定板的研制与临床应用[J].中国医疗器械杂志,2012,36（1）：67-68.

[9]李勤,蔡英全,杨怡萍,等.多功能精确放疗固定板的临床应用体会[J].现代肿瘤医学,2009,17（8）：1559-1560.

[10]GB9706.15-2008,医用电气设备 第1-1部分：安全通用要求[S].

[11]魏景锋.国家标准GB9706.1-2007医用电气设备安全通用要求所需试验及仪器分析[J].中国医疗器械信息,2013,（9）：17-20.

[12]韦汉荣,曾自力.体位固定材料对放射治疗患者剂量的影响[J].广西医学,2014,36（6）：767-769.

Development and Clinical Application of a T-Plate Heating Device for the Medical Accelerator Treatment Table

Qian Jian-sheng, CHEN Qian, WANG Shu-wen
Department of Radiation Oncology, the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China

This paper mainly explored the development and clinical application of a T-plate heating device for the medical accelerator treatment table, which consisted of the carbon fiber heating membrane, temperature sensors and temperature controllers.The device could heat the T-plate from 19℃ to 28 ℃within 15min and maintain the stable surface temperature.According to the clinical applications, its safety and effectiveness had been demonstrated and its intended use was achieved.

radiotherapy；T plate heating device；treatment table；sensor

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.034

1674-1633（2015）07-0106-03

2015-02-28

修回日期：2015-03-25

钱建升，工程师。

通讯作者邮箱：jianshengqian@163.com