醫科達Synergy 直線加速器射線束流質控一例

陳華生，廖超龍，朱超華，韋英林，陸合明（通信作者）

廣西壯族自治區人民醫院 （廣西南寧 530021）

醫用電子直線加速器是現階段臨床開展放射治療的主要設備，對其的質控工作，除了日常周檢、月檢和年檢外，維修后的檢測也是重要的質控內容。由于我們在針對直線加速器出現的1例束流聯鎖報錯維修后檢測發現，直線加速器可以存在聯鎖消失但故障依舊的風險，因此，對于射線束流相關配件更換維修后的檢測，除了進行相關性能指標檢測外，還應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科達公司生產的Synergy 直線加速器，使用的三維水箱為PTW 三維水箱，三維劑量驗證設備為Arc Check，在某個周末的質控過程中，直線加速器出現了Bending Coarse 聯鎖報錯，由工程師進行維修后聯鎖消失，可以出束，物理師進行維修后的檢測，現將測試的過程、結果和反思與同行分享。

1 電子束流系統

醫科達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（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系統；偏轉系統的主要作用是消色差和聚焦。醫科達Synergy 直線加速器采用的是滑雪式偏轉系統[1]，由3組獨立的電磁鐵組成，每組電磁鐵由兩個線圈構成，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，經過第1組電磁體時偏轉44°，經過第2組電磁體后反向偏轉44°，經過第3組電磁體時偏轉112°，然后聚齊在半徑為1 mm 的靶面上。

圖1 電子束流系統示意圖

2 測量調試過程及存在的問題

設備出現Bending Coarse 故障聯鎖，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，微調線圈位置后故障聯鎖消失，設備可以出束。由于線圈位置發生變化，束流相關特性亦會發生變化，因此物理師需要進行相關檢測，工程師需要進行相關調試。根據直線加速器的質控要求[2]，主要通過三維水箱檢測6 MV 光子線的相關性能指標，如百分深度劑量（percentage depth dose，PDD）、平坦度、對稱性和能量。醫科達Synergy直線加速器為數字化加速器，其控制軟件通過Item 來監測調整相關參數數值[3]。在Service 模式下，通過手動調整Item 165 2R 和Item 164 2T 數值大小，調整X 方向和Y 方向的平坦度和對稱性；通過調整Item 304 Bending C 和Item 305 Bending F數值，調整能量；將首次測試結果、調整后結果和日常檢測結果進行對比，結果見表1。

表1 首次測試結果、調整后結果和日常檢測結果的對比

調整后的相關性能指標符合要求，但是在測試調整的過程中出現了兩處異常：（1）設備日常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，無論調整伺服槍還是改變Item 187 dose level 的數值，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，與日常數值6.08 MV 差異較大，雖然調整了Item 304 Bending C和Item 305 Bending F數值，改變射線能量為6.03 MV，但這兩項Item 的數值調整較多，而日常均只需微調相關參數數據即可。

檢測光射野一致性和絕對劑量兩項性能，檢測結果與日常檢測結果一致，隨后通過劑量檢測設備Arc Check 進行了放射治療計劃的三維劑量驗證，即通過測試5例已經通過驗證的調強放射治療計劃（其中頭頸部2例、胸腹部3例），采用Gamma 3% 3 mm 分析，發現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 測試數據分析

在后期維修中，通過吊出機頭，拆卸線圈，發現第1組電磁體兩個線圈的其中一個內部短路，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 數值恢復至原來的數值，再微調，相關性能參數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，束流偏轉系統出現問題，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，通過調整Item 304 Bending C 和Item 305 Bending F 數值，多數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，導致能量只能接近正常數值，同時劑量率也達不到日常值。

經分析，三維劑量驗證通過率低的原因應該與以下兩個因素有關。（1）機架在其他角度時射束的平坦度和對稱性發生了改變：在使用前，直線加速器有一個look-up table 數據采集，主要給2R 伺服做了360°補償，保證機架旋轉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look-up table 數據采集，仍然使用原來的數據會導致機架旋轉到其他角度時射束的平坦度和對稱性發生改變，可能不在合格的范圍內，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，機架零度的檢測數據不具備代表性。（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，發現直線加速器可以存在聯鎖消失但故障依舊的風險。直線加速器作為高度數字化醫療設備，其相關性能指標可通過控制軟件改變Item數值來滿足檢測要求，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據以避免醫療事故的發生；對于檢測設備相對不足的醫院，物理師更需熟悉設備操作手冊，了解相關Item的作用，可通過多檢測一些性能參數，避免設備“帶病”運行導致其在某些性能上達不到要求。