淺析醫用直線加速器的維護維修及質量控制

馬梁，寇永強

（無錫市第二人民醫院腫瘤科，江蘇 無錫 214000）

醫用直線加速器在現代癌癥放射治療中發揮著重要作用，可以通過微波磁場產生高能X射線和電子線精確照射靶區，破壞靶區內癌細胞DNA，從而殺滅癌細胞。醫用直線加速器配備了高分辨率成像系統，治療前可準確定位病灶和周圍組織，減少治療時射線對正常組織的損傷。醫生和物理師會根據腫瘤的位置、形狀和特性以及周圍組織的分布制定個性化的治療計劃，并通過調整醫用直線加速器的光束形狀、照射劑量、照射角度等參數，為患者治療提供有效保障。醫用直線加速器的準度和精度對放療效果起著決定性的作用，由于機器長期開機使用，元件的意外損壞或電子功能障礙，直線加速器的性能會隨著年齡時間的增長而下降，為確保患者治療時的安全，需要定期維修和質控。本文主要介紹了在醫用直線加速器在維護時主要問題及解決辦法和放療質控工作。

1 維修與質控的必要性

市面上放療設備分為深部X射線機、鈷炮、直線加速器、伽瑪刀、后裝治療機、重離子加速器等。與其他機器相比，直線加速器沒有明顯的局限性，產生的能量分布更加均勻，可以減少對正常組織器官的損傷，可以劑量監測及驗證，維護成本和運行成本也相對較低。目前主要采用三維適形（3D-CRT）、調強（IMRT）、容積旋轉調強（VMAT）等先進放療技術對患者進行治療，這些放療手段對腫瘤的診療具備重大意義。

直線加速器是一種高能輻射設備主要由電子槍、加速管、靶、波導管、磁控管、自動頻率調整系統、劑量測試系統、均整器、準直器及高真空系統、激光對焦系統組成。因為電子能量很高，靶散熱十分重要，故加速器采用了散熱性能好而原子序數并不太大的銅為靶材。由于加速器配件繁多且長期運行，為保證放療計劃穩定實施，達到預期的治療效果，必須定期對醫用直線加速器進行檢查修理與質量控制。檢查修理可以確保加速器性能穩定，時刻為患者提供最佳治療，預防設備故障導致輻射泄漏的情況發生。良好的質量控制可以保證加速器正常運行，通常對能量、平坦度、對稱性、輸出量等數據質控，發現并校準潛在的設備精度問題，防止患者治療過程中照射到過多的劑量，在保障患者安全的同時提高治療效率。

2 直線加速器常見故障及維修

2.1 多葉光柵

多葉光柵(Multi-leave collimators，MLC)按照制定的放療計劃確定每次葉片的精準移動，從而在治療過程中形成臨床所需的不規則形狀射野進行治療，MLC到位精度高，可以替代組織補償物進行劑量補償。MLC葉片一般由鎢合金材料制作，對X射線具有杰出的屏蔽效應，由于高能X射線長期照射，MLC葉片可能會磨損和彎曲，導致葉片偏轉不均勻，射線無法精準聚焦到腫瘤靶區，葉片間隙過大也會影響射線聚焦，需及時更換葉片。在執行3D-CRT和IMRT時，有時由于治療計劃子野過多，MLC需在治療期間隨實施計劃多次移動，葉片不停運動可能會出現偶爾一次不能走到位的情況，需在服務維修模式下用指令操作其運動，使得葉片在X軸和Y軸方向操作到位。如葉片仍出現走不到位的狀況，應旋轉機架轉至180°，測試機架馬達是否正常，如馬達一直轉動而葉片不動，說明驅動馬達工作正常，使用螺絲刀緩慢擰動螺桿，如葉片沒有渦輪運動，更換螺桿，即可清除故障。

2.2 束流系統

束流系統主要負責將電子加速成高能粒子束，并將高能粒子束從醫用直線加速器引導到治療區域。粒子束的精確彎曲是由偏轉磁體、聚焦線圈等組成的束流傳輸系統來實現的，偏轉磁體發生故障可能導致光束不穩定或偏離目標，出現這種問題時，維修人員應及時檢查束流系統的運行情況，并及時修理偏轉磁鐵。加速管是束流系統的核心部件，長期使用可能會導致加速管泄漏、老化，影響放療的進展，耽誤患者正常治療，當發現這類問題時，應聯系廠家常駐工程師檢查加速管，看看加速管內是否有雜物、灰塵等阻礙機器正常運轉，或者存在加速管老化等問題，如有異常，應對加速管修理或更換，并對機器性能進行測試后再重新投入使用。束流系統故障涉及諸多核心配件，故障不易發現且維護難度較大，由于加速器核心配件較為昂貴，遇到故障時應在廠商工程師指導下，配合完成維修工作。

2.3 運控系統

運控系統在治療過程中使用頻繁，容易發生故障的區域主要為控制線路系統、傳動系統、驅動系統。運控系統與計劃設計、劑量控制和靶區追蹤密切相關，發生故障時可能導致治療計劃不準確，照射能量不準確，射線無法精準照射到病灶靶區。當運控系統在運行指示下達后沒有響應時，需要對控制繼電器、線路信號、電路板的工作狀態進行逐一檢測，并及時反饋檢測數據，如有問題，應更換故障元件。醫用直線加速器的傳動軸及變速箱經常使用會出現斷裂、變形、破損等現象，為了使放療設備壽命延長，檢修人員定期保養，適當加注潤滑油，機械精度檢測過程中如發現檢測結果超出給定指標范圍，應及時調整器件。

2.4 恒溫水循環系統

恒溫水循環系統是醫療設備中常見的一種冷卻系統，主要用于確保設備在恒溫環境下運行。直線加速器種加速波導需要一個穩定的工作溫度。溫度的變化會使加速波導的尺寸發生變化，從而影響其效率。射頻發生器和X射線靶也需要冷卻，通常由一個冷卻系統為所有這些部件提供冷卻。水泵使在這些結構周圍的水不斷循環，然后將水送入熱交換器。恒溫水循環系統的常見故障有水泵故障導致冷卻水供應不足、水溫不穩定導致直線加速器達不到預定溫度、冷卻水流量不足導致加速器達不到冷卻效果。當恒溫水系統發生故障，檢測水泵接線、保險絲是否熔斷，如斷路、保險絲熔斷應及時修復；檢測泵軸彎曲程度，嚴重彎曲應拆下校正；檢查控制回路和溫控回路線路問題，如出現故障更換控制閥或更換溫控回路。

3 直線加速器的質控

3.1 激光燈

激光燈是放療擺位的保障，可以用于標記病灶的位置，幫助醫生準確定位和定位病變區域。通過在患者身上投射出紅色的激光點，醫生可以根據這些點確定治療的目標區域，確保精確照射，避免誤傷健康組織，應嚴格控制其精度和準度。校準方法：設置機架為0°，治療床高度為SSD=100cm，測量激光與等中心十字線在治療床Y軸上的距離，將機架旋轉至90°，測量Z軸上激光偏差等中心線的距離，通常允許誤差3D-CRT為2mm，IMRT為1.5mm，SBRT為1mm。

3.2 能量穩定性

直線加速器的能量穩定性對于放射治療非常重要。能量穩定性是指加速器輸出的粒子束能量的穩定程度。在放射治療中，粒子束的能量需要精確控制，以確保準確照射到患者的腫瘤區域，同時最大限度地減少對健康組織的損傷。測量方法：將三維水箱置于治療床上，電離室插入三維水箱中，分別在20cm和10cm深度處測量該點的吸收劑量率，計算20cm和10cm深度的吸收劑量率之比，得到X線的射線質，計為D20/D10。通常要求射線質小于參考值的±1%。

3.3 平坦度和對稱性

平坦度和對稱性是評估加速器治療精度的關鍵參數，劑量分布不均勻可能導致加速器梯度照射。平坦度通常在源皮距下10cm模體深度處測量，在80%野寬范圍內，最大、最小劑量偏離中心軸劑量的比值；射野對稱性為最大射野深度80%寬度范圍內，計算對稱于中心軸測量點的劑量率差值與射野中心軸上劑量率的比值的百分數，允許誤差為3%。平坦度和對稱性可在日檢（daily QA）中借助晨檢儀快速檢測，也可通過三維水箱用電離室精準測量每個點的劑量，然后分析出平坦度和對稱性。還有一種方法，是借助劑量驗證中所用的電離室矩陣測量，電離室矩陣的探頭相交下更為便捷、精準。

3.4 絕對劑量

射線劑量測試系統是放在靶前的電離式的計量儀器，用于測試射線的強度，并反饋到總控制臺，以計算總的曝光劑量。絕對劑量測定的主要目的是確保患者在接受放射治療時，實際接收到的輻射劑量與醫生設定的劑量一致，這樣可以幫助提高治療效果，減少不必要的副作用和輻射暴露。絕對劑量測量和校準需準備溫度計、靜電計、氣壓計、輻射探測器、三維水箱等儀器設備，對于10MeV以下的高能X射線的測量，必須選擇平板電離室，平板電離室的有效測量點在入射窗內壁的中央處；對于10MeV以上的X射線，可選用指型電離室，有效測量點在源方向0.5r處，以使腔室內溫度和壓力與水達到平衡。

3.5 劑量驗證

劑量驗證在放射治療QA中是不可忽略的關鍵一步，它不僅關乎患者的安全和治療效果，也是質量控制和研究的基礎。劑量驗證可以幫助檢測和糾正可能存在的劑量傳遞誤差，確保患者接受到正確的治療劑量，避免因劑量過高或過低而造成的患者傷害。通常在計劃完成后，可以使用劑量驗證工具ArcCheck來衡量和驗證醫療直線加速器輻射劑量傳遞的準確性及安全性。每個患者的計劃都會在ArcCheck的膜體上進行真實的放療模擬，檢測劑量的準確性通常要求每個患者的通過率必須要達到95%以上，驗證結果如出現通過率小于95%時，就應查找原因或者重新給病人制作新的治療計劃。每次患者治療前都需用劑量驗證工具進行一個精確的測量，在測量達到準確后，才能對每個患者進行治療。通過使用劑量驗證工具，物理師和工程師可以及時檢測并糾正任何治療計劃中可能存在的問題，從而提高輻射治療的精確性，確保患者獲得高質量的輻射治療。

4 結語

醫用直線加速器結構復雜、模塊眾多，為了保證設備的正常運行，放療物理師需要規范化學習儀器維修和質量控制，通過產品手冊了解儀器故障信息含義和處理方法。在實施放療計劃前，做好日常質控工作，保證加速器機械精度準確、劑量準確、成像系統準確。在加速器具體的維修工作中，應保持與廠家工程師溝通，不斷學習，提升專業知識和能力，降低加速器的故障率，保證加速器精準治療。