浅析医用直线加速器的维护维修及质量控制

马梁，寇永强

（无锡市第二人民医院肿瘤科，江苏 无锡 214000）

医用直线加速器在现代癌症放射治疗中发挥着重要作用，可以通过微波磁场产生高能X射线和电子线精确照射靶区，破坏靶区内癌细胞DNA，从而杀灭癌细胞。医用直线加速器配备了高分辨率成像系统，治疗前可准确定位病灶和周围组织，减少治疗时射线对正常组织的损伤。医生和物理师会根据肿瘤的位置、形状和特性以及周围组织的分布制定个性化的治疗计划，并通过调整医用直线加速器的光束形状、照射剂量、照射角度等参数，为患者治疗提供有效保障。医用直线加速器的准度和精度对放疗效果起着决定性的作用，由于机器长期开机使用，元件的意外损坏或电子功能障碍，直线加速器的性能会随着年龄时间的增长而下降，为确保患者治疗时的安全，需要定期维修和质控。本文主要介绍了在医用直线加速器在维护时主要问题及解决办法和放疗质控工作。

1 维修与质控的必要性

市面上放疗设备分为深部X射线机、钴炮、直线加速器、伽玛刀、后装治疗机、重离子加速器等。与其他机器相比，直线加速器没有明显的局限性，产生的能量分布更加均匀，可以减少对正常组织器官的损伤，可以剂量监测及验证，维护成本和运行成本也相对较低。目前主要采用三维适形（3D-CRT）、调强（IMRT）、容积旋转调强（VMAT）等先进放疗技术对患者进行治疗，这些放疗手段对肿瘤的诊疗具备重大意义。

直线加速器是一种高能辐射设备主要由电子枪、加速管、靶、波导管、磁控管、自动频率调整系统、剂量测试系统、均整器、准直器及高真空系统、激光对焦系统组成。因为电子能量很高，靶散热十分重要，故加速器采用了散热性能好而原子序数并不太大的铜为靶材。由于加速器配件繁多且长期运行，为保证放疗计划稳定实施，达到预期的治疗效果，必须定期对医用直线加速器进行检查修理与质量控制。检查修理可以确保加速器性能稳定，时刻为患者提供最佳治疗，预防设备故障导致辐射泄漏的情况发生。良好的质量控制可以保证加速器正常运行，通常对能量、平坦度、对称性、输出量等数据质控，发现并校准潜在的设备精度问题，防止患者治疗过程中照射到过多的剂量，在保障患者安全的同时提高治疗效率。

2 直线加速器常见故障及维修

2.1 多叶光栅

多叶光栅(Multi-leave collimators，MLC)按照制定的放疗计划确定每次叶片的精准移动，从而在治疗过程中形成临床所需的不规则形状射野进行治疗，MLC到位精度高，可以替代组织补偿物进行剂量补偿。MLC叶片一般由钨合金材料制作，对X射线具有杰出的屏蔽效应，由于高能X射线长期照射，MLC叶片可能会磨损和弯曲，导致叶片偏转不均匀，射线无法精准聚焦到肿瘤靶区，叶片间隙过大也会影响射线聚焦，需及时更换叶片。在执行3D-CRT和IMRT时，有时由于治疗计划子野过多，MLC需在治疗期间随实施计划多次移动，叶片不停运动可能会出现偶尔一次不能走到位的情况，需在服务维修模式下用指令操作其运动，使得叶片在X轴和Y轴方向操作到位。如叶片仍出现走不到位的状况，应旋转机架转至180°，测试机架马达是否正常，如马达一直转动而叶片不动，说明驱动马达工作正常，使用螺丝刀缓慢拧动螺杆，如叶片没有涡轮运动，更换螺杆，即可清除故障。

2.2 束流系统

束流系统主要负责将电子加速成高能粒子束，并将高能粒子束从医用直线加速器引导到治疗区域。粒子束的精确弯曲是由偏转磁体、聚焦线圈等组成的束流传输系统来实现的，偏转磁体发生故障可能导致光束不稳定或偏离目标，出现这种问题时，维修人员应及时检查束流系统的运行情况，并及时修理偏转磁铁。加速管是束流系统的核心部件，长期使用可能会导致加速管泄漏、老化，影响放疗的进展，耽误患者正常治疗，当发现这类问题时，应联系厂家常驻工程师检查加速管，看看加速管内是否有杂物、灰尘等阻碍机器正常运转，或者存在加速管老化等问题，如有异常，应对加速管修理或更换，并对机器性能进行测试后再重新投入使用。束流系统故障涉及诸多核心配件，故障不易发现且维护难度较大，由于加速器核心配件较为昂贵，遇到故障时应在厂商工程师指导下，配合完成维修工作。

2.3 运控系统

运控系统在治疗过程中使用频繁，容易发生故障的区域主要为控制线路系统、传动系统、驱动系统。运控系统与计划设计、剂量控制和靶区追踪密切相关，发生故障时可能导致治疗计划不准确，照射能量不准确，射线无法精准照射到病灶靶区。当运控系统在运行指示下达后没有响应时，需要对控制继电器、线路信号、电路板的工作状态进行逐一检测，并及时反馈检测数据，如有问题，应更换故障元件。医用直线加速器的传动轴及变速箱经常使用会出现断裂、变形、破损等现象，为了使放疗设备寿命延长，检修人员定期保养，适当加注润滑油，机械精度检测过程中如发现检测结果超出给定指标范围，应及时调整器件。

2.4 恒温水循环系统

恒温水循环系统是医疗设备中常见的一种冷却系统，主要用于确保设备在恒温环境下运行。直线加速器种加速波导需要一个稳定的工作温度。温度的变化会使加速波导的尺寸发生变化，从而影响其效率。射频发生器和X射线靶也需要冷却，通常由一个冷却系统为所有这些部件提供冷却。水泵使在这些结构周围的水不断循环，然后将水送入热交换器。恒温水循环系统的常见故障有水泵故障导致冷却水供应不足、水温不稳定导致直线加速器达不到预定温度、冷却水流量不足导致加速器达不到冷却效果。当恒温水系统发生故障，检测水泵接线、保险丝是否熔断，如断路、保险丝熔断应及时修复；检测泵轴弯曲程度，严重弯曲应拆下校正；检查控制回路和温控回路线路问题，如出现故障更换控制阀或更换温控回路。

3 直线加速器的质控

3.1 激光灯

激光灯是放疗摆位的保障，可以用于标记病灶的位置，帮助医生准确定位和定位病变区域。通过在患者身上投射出红色的激光点，医生可以根据这些点确定治疗的目标区域，确保精确照射，避免误伤健康组织，应严格控制其精度和准度。校准方法：设置机架为0°，治疗床高度为SSD=100cm，测量激光与等中心十字线在治疗床Y轴上的距离，将机架旋转至90°，测量Z轴上激光偏差等中心线的距离，通常允许误差3D-CRT为2mm，IMRT为1.5mm，SBRT为1mm。

3.2 能量稳定性

直线加速器的能量稳定性对于放射治疗非常重要。能量稳定性是指加速器输出的粒子束能量的稳定程度。在放射治疗中，粒子束的能量需要精确控制，以确保准确照射到患者的肿瘤区域，同时最大限度地减少对健康组织的损伤。测量方法：将三维水箱置于治疗床上，电离室插入三维水箱中，分别在20cm和10cm深度处测量该点的吸收剂量率，计算20cm和10cm深度的吸收剂量率之比，得到X线的射线质，计为D20/D10。通常要求射线质小于参考值的±1%。

3.3 平坦度和对称性

平坦度和对称性是评估加速器治疗精度的关键参数，剂量分布不均匀可能导致加速器梯度照射。平坦度通常在源皮距下10cm模体深度处测量，在80%野宽范围内，最大、最小剂量偏离中心轴剂量的比值；射野对称性为最大射野深度80%宽度范围内，计算对称于中心轴测量点的剂量率差值与射野中心轴上剂量率的比值的百分数，允许误差为3%。平坦度和对称性可在日检（daily QA）中借助晨检仪快速检测，也可通过三维水箱用电离室精准测量每个点的剂量，然后分析出平坦度和对称性。还有一种方法，是借助剂量验证中所用的电离室矩阵测量，电离室矩阵的探头相交下更为便捷、精准。

3.4 绝对剂量

射线剂量测试系统是放在靶前的电离式的计量仪器，用于测试射线的强度，并反馈到总控制台，以计算总的曝光剂量。绝对剂量测定的主要目的是确保患者在接受放射治疗时，实际接收到的辐射剂量与医生设定的剂量一致，这样可以帮助提高治疗效果，减少不必要的副作用和辐射暴露。绝对剂量测量和校准需准备温度计、静电计、气压计、辐射探测器、三维水箱等仪器设备，对于10MeV以下的高能X射线的测量，必须选择平板电离室，平板电离室的有效测量点在入射窗内壁的中央处；对于10MeV以上的X射线，可选用指型电离室，有效测量点在源方向0.5r处，以使腔室内温度和压力与水达到平衡。

3.5 剂量验证

剂量验证在放射治疗QA中是不可忽略的关键一步，它不仅关乎患者的安全和治疗效果，也是质量控制和研究的基础。剂量验证可以帮助检测和纠正可能存在的剂量传递误差，确保患者接受到正确的治疗剂量，避免因剂量过高或过低而造成的患者伤害。通常在计划完成后，可以使用剂量验证工具ArcCheck来衡量和验证医疗直线加速器辐射剂量传递的准确性及安全性。每个患者的计划都会在ArcCheck的膜体上进行真实的放疗模拟，检测剂量的准确性通常要求每个患者的通过率必须要达到95%以上，验证结果如出现通过率小于95%时，就应查找原因或者重新给病人制作新的治疗计划。每次患者治疗前都需用剂量验证工具进行一个精确的测量，在测量达到准确后，才能对每个患者进行治疗。通过使用剂量验证工具，物理师和工程师可以及时检测并纠正任何治疗计划中可能存在的问题，从而提高辐射治疗的精确性，确保患者获得高质量的辐射治疗。

4 结语

医用直线加速器结构复杂、模块众多，为了保证设备的正常运行，放疗物理师需要规范化学习仪器维修和质量控制，通过产品手册了解仪器故障信息含义和处理方法。在实施放疗计划前，做好日常质控工作，保证加速器机械精度准确、剂量准确、成像系统准确。在加速器具体的维修工作中，应保持与厂家工程师沟通，不断学习，提升专业知识和能力，降低加速器的故障率，保证加速器精准治疗。