医用电子直线加速器的技术应用与研究

刘书朋 赵丹璐 程希元 侯明扬

1 南方医科大学南方医院放疗科 （广东 广州 510515）

2 南方医科大学南方医院医务处 （广东 广州 510515）

3 广州南方医大医疗设备综合检测 （广东 广州 510515）

4 南方医科大学第七附属医院医学装备科 （广东 佛山 528200）

内容提要： 目的：探讨医用电子直线加速器的技术应用与研究。方法：对2020年11月～2021年11月本院医用电子直线加速器的使用频次及故障进行分析总结，并拟定其解决对策。结果：OBI影像系统故障和电路故障最常见（12次，15.8%），其他故障分类发生频率相对较低。机械运动及电路故障导致的设备功能停用或停机时间较长。结论：医用电子直线加速器技术应用广泛，使用期间为避免其故障频次多发，需了解医用加速器的故障规律和机械性能，为日后的使用及维护提供参考。

随着近年来生活压力加剧，饮食结构的转变以及生活环境的转变，导致越来越多的人患有恶性肿瘤，是加速患者死亡的因素之一[1,2]。治疗恶性肿瘤主要采取放射治疗、化学药物治疗与手术治疗。在20世纪30年代，北京医学附属医院是我国最早展开X射线治疗恶性肿瘤的医院，同世纪50年代初，中国医学科学院建立放射治疗科室[3,4]。放射治疗技术不仅与肿瘤治疗发展有着密切的联系，还与放疗设备的完善与发展分不开，医用电子直线加速器的主要原理在于利用兆伏级电压加速，提高电子运动速度轰击坞靶，产生高能X射线用于治疗恶性肿瘤，具有诸多优势，如剂量率高，照射时间短，范围大，稳定性强等。

本院Varian医用电子直线加速器vital beam如图1所示，本次研究针对于2020年11月～2021年11月该医用电子直线加速器使用频次及故障进行分析总结，探讨医用电子直线加速器的技术应用与研究，现报道如下。

图1.Varian医用电子直线加速器Vital Beam

1.资料与方法

1.1 临床标准

本院采取在国内发布的《医用电子直线加速器性能和试验方法》《电子加速器放射治疗放射防护要求》以及APPM TG83号指南等检测标准评估医用电子直线加速器安装后的性能检测工作，并记录运行过程中的相关问题。

1.2 质控方法

在医用电子直线加速器实施三维放疗（3D-CRT），调强放疗（IMRT），容积旋转放疗（ARC）等技术时。放射治疗前实施锥形束（CBCT）或是kV-kV影像验证开展图像引导放疗。其中，医用电子直线加速器严格遵守国家制度定期进行设备故障检查，时间为每天晨检、每月质控、每季度进行设备保养，每年1次年检，同时在月检中进行剂量学的参数校准，从而确保设备在机械、影像、剂量和安全四个角度符合国家标准下进行相关性能观测。

1.3 观察指标

对医用电子直线加速1年内的运行故障分类统计，尤其该设备包含OSMS、MOSAIQ等配套设备，因此观察的内容除了加速器自身，还需包括该类设备的故障情况。至此，观察指标包括OBI影像系统、机械故障、通讯故障、剂量偏差、电路故障、光野偏差、配套系统故障、治疗床系统及其他故障，在这1年间做好相关记录，掌握各种故障发生因素及相对应解决措施，为以后的仪器维修工作奠定有利的基础。

1.4 统计学分析

采用SPSS18.0软件处理，计数资料行χ2检验，采用%表示，计量资料行t检验，采用±s表示，P<0.05为差异有统计学意义。

2.结果

2.1 2020年11月～2021年11月医用电子直线加速器故障记录

2020年11月～2021年11月年医用电子直线加速器故障记录统计如表1所示。

表1.2020年11月～2021年11月医用电子直线加速器故障记录

2.2 2020年11月～2021年11月医用电子直线加速器故障频次占比

OBI影像系统和电路故障最常见（12次，15.8%），其他故障分类发生频率相对较低。本院医用电子直线加速器故障频次占比见表2。

表2.2020年11月～2021年11月医用电子直线加速器故障频次占比

2.3 医用电子直线加速器各类故障导致的设备功能停用情况

机械故障及电路故障导致的设备功能停用或停机时间较长。本院医用电子直线加速器因各类故障导致的设备功能停用或停机平均延误治疗时间记录，见表3。

表3.医用电子直线加速器各类故障导致的设备功能停用情况

3.讨论

医用电子直线加速器属于医疗器械中最为高、精、尖技术的设备，且在医疗领域中有着较高的技术门槛的设备之一，其运行原理设计从电子枪，微波系统、真空系统、高压脉冲调整系统、到辐射系统以及剂量检测系统等，以上均有可能发生故障，对于放射治疗工作造成一定程度的影响[5,6]。

本研究显示，OBI影像系统故障和电路故障最为常见（10次，15.8%），其他故障分类发生频率相对较低。由于医用电子直线加速器具有高难度复杂性以及治疗工作精准，同时通过本次研究对于1年内对其设备故障维修与记录可知具有较高的故障率，对此，应实施相对应的解决措施，从而提高设备使用率。通过研究分析，其故障原因主要为在患者进行影像引导放射治疗前，为确保放射质量的精准度，OBI影像系统实施的次数较多，同时由于OBI影像系统设计原理的要求，医用电子直线加速器必须严格遵守该系统操作顺序，若是治疗师对于此操作流程掌握程度不够，很容易造成OBI系统故障于连锁报警[7-9]。此外，由于厂家设计问题，促使OBI影像系统发生的故障频率增多，虽然此故障发生次数最多，但是可以通过自行检查来排除故障[10-12]。作为医用电子直线加速器不可或缺的一部分，OBI的操作人员一定要熟记相关操作守则，若是操作不当，可能会引起该设备故障，对此，该设备的操作人员养成良好仪器使用习惯，尽量或是避免错误的操作，从而出现死机，耽误患者治疗。同时，电路的故障也经常会引起OBI系统的故障，甚至会引起一连串的反应，其中包括机械故障、治疗床系统故障等多个问题[13]。除此以外，由于目前直线加速器与肿瘤信息化系统MOSAIQ相连，数据传输过程中的通讯错误，也时而会导致OBI的系统无法正确打开相关的图像，从而引发故障。对于其他出现的故障，如机械运用、通讯故障、剂量故障、电路故障、光野故障、治疗床系统等，医院建立完善、具有可行性的工作制度，内容包括操作流程，紧急应对方案，维修与保养制度等，明确每位员工的责任，各司其职，降低设备故障率，确保治疗工作顺利进展。

机械故障及电路故障导致的设备功能停用或停机时间较长。更多的是由于医用电子直线加速器的机械运动控制难度大且复杂，要求具有专业的技术，对此其发生故障同样较高，且发生之后需要停机更换相应设备或是零部件，在一定程度上会耽误后续治疗工作[14]。所以在日常修护中，加强对机械运动系统的检查，一旦发生异样及时告知维修工作人员采取相对应的解决措施，从而最大限度将延误治疗时间降至最低[15]。电路故障同属于故障的一种，需要长时间的维修。当电路故障后进行排查工作且确定其损坏的电路板较为浪费时间，另外，就算采取更换电路板措施，但是因为科室备用材料不齐全，需要从原厂家订货，促使医用电子直线加速器停机时间延长，故对于这种故障要求维修人员平日里多加注意，从工作中多多总结经验，做好机器维修保养工作，保持机房湿度、温度，关注冷水机组等。同时科室的工作人员需熟悉掌握医用电子直线加速器使用原理与操作技巧，尽可能降低人为破坏因素，有助于维持仪器正常运转，确保患者的顺利治疗。对于厂家而言，做好设备故障的记录与综合，有助于下一步将产品进行完美升级，如OBI系统需要遵循严格的操作流程，尤其在出现突然断电等特殊情况时，注意开关机顺序，保证设备的正常启动。其次，治疗师需熟记各项报警的代码，如BGM、COL等常见故障问题，按照操作流程进行测试，如发现无法消除报警，需及时上报相关工程师。随着近年来放射治疗技术不断完善以及进步，加速器需求的不断增加。加速器一类的设备优缺点各有不同，现阶段，在临床上被应用最广的是电子加速器。随着我国散裂中子源的建设，促使越来越多的治疗方案应用到质子、离子的重要领域，且增加加速器在医学领域方面有效且快速的发展。在研究医用电子直线加速器技术采取合理有效的设计模式，会在一定程度上增加其设备使用价值，延长设备使用寿命，有效降低设备故障率，确保临床治疗效率，保障患者生命安全，促进医院后续可持续发展。

综上所述，医用电子直线加速器技术应用广泛，使用期间为避免其故障频次多发，需了解医用加速器的故障规律和机械性能，为日后的使用及维护提供参考。