螺旋断层放射治疗系统的影响因素分析及对策*

张晋建 黎 静* 文 婷 叶柳清 余咏兰 尹智宇 靳怀志 王雅冰 金 松

螺旋断层放射治疗系统的影响因素分析及对策*

张晋建①黎 静①*文 婷①叶柳清①余咏兰①尹智宇①靳怀志①王雅冰①金 松①

目的：针对螺旋断层放射治疗(TomoTherapy)系统故障率较传统加速器高的问题，分析影响TomoTherapy开机率的相关因素，并提出相应对策，以提高设备的使用效率。方法：回顾性分析日常故障记录，总结影响TomoTherapy开机率的主要因素。结果：影响TomoTherapy开机率的主要因素分别为：温度冷却系统、空气压缩系统、易损性部件和数据安全系统。结论：对影响螺旋断层放射治疗系统开机率的4个因素提出了相应的保养和维护对策，以降低设备故障率，保证系统安全、高效的运行。

螺旋断层放射治疗系统；开机率；温度冷却系统；空气压缩系统；易损性部件；数据系统

[First-author’s address] Tomotherapy Treatment Center, General Hospital of Guangzhou Military, Guangzhou 510010, China.

螺旋断层放射治疗(TomoTherapy)系统是目前最先进的调强放射治疗设备之一，具有肿瘤靶区剂量均匀性好、适形度高以及正常组织保护好的优点[1-4]。我国于2007年引入首台TomoTherapy设备以来，至今共有11台在临床中开展治疗工作，10余台准备安装投用，其优越的肿瘤治疗能力使其在临床上有着广泛的应用[5-7]。由于TomoTherapy的原理和构造与传统放射治疗加速器有诸多不同，其保养和维护有鲜明的特殊性，在我国应用时间相对较短，对机器的保养和维护经验相对欠缺[8]。为了提高TomoTherapy的开机率，本研究分析总结了日常保养和维护中被忽略的因素，提出相应对策，以提高设备的使用效率。

1 TomoTherapy系统构成

TomoTherapy系统是由螺旋断层放疗机(Hi·Art)、计划工作站、治疗工作站及计算机工作阵列(包括存储服务器和运算工作站阵列)等构成的有机整体，温度冷却系统和空气压缩系统是TomoTherapy系统正常工作不可或缺的部分(如图1所示)。

2 TomoTherapy开机率的影响因素

2.1 温度冷却系统的配置和保养

图1 TomoTherapy系统构成图

TomoTherapy是整合在CT滑环机架上的放射治疗设备，其与传统的直线加速器在结构上有着本质的区别，由于其治疗出束时间及剂量率均比常规直线加速器要高，为了保证设备稳定安全的运行，必须具备一套完善的温度冷却系统。基于TomoTherapy的特殊结构，其温度冷却系统包括恒温水循环系统及室温控制系统。

(1)恒温水循环系统。TomoTherapy通过40℃恒温水循环系统达到所需的工作温度，机器水温＞42 ℃将终止出束，故温度对机器部件的工作状态有着重要影响[9]。温度的升高会引起磁控管和加速管膨胀，造成管尺度的变化，导致管工作频率发生变动，进而影响其正常工作，使机器剂量率产生变动，无法保证精确治疗的实施[10-12]。

(2)室温控制系统。由于TomoTherapy的恒温水循环系统是基于风冷却原理实现的，为了保证恒温水循环系统的正常运作，要求有一套完善的室温控制系统。TomoTherapy系统的室温控制系统由TomoTherapy底座下一个出风口及机房室内天花板上多个出风口组成。其中，底座的出风温度必须保证＜12.8 ℃，而室内温度要维持在20 ℃以下。分析发现：当机房室温＞23 ℃时，机器水温将在10 min左右从40 ℃上升到42 ℃，出束被迫中断，导致每日总治疗时间延长约2 h。除了治疗室外，计算机机房内由于装置了存储服务器和运算工作站阵列，产热量大，温度＞20 ℃可能导致服务器发生故障和数据丢失。因此在选择冷却空调配置时，需要选择制冷能力较强的工业用空调设备。其解决方案见表1。

2.2 空气压缩系统的配置和保养

空气压缩系统包括空压机、储气罐、干冷机及过滤器。空压机产生一定压力的气体经过干燥设备后通过管道输送至TomoTherapy的多叶光栅(MLC)控制端口，冲击MLC叶片使其快速的开闭，实现对射束的快速调制，而空气压缩系统的正常工作是TomoTherapy正常使用必不可少的条件。空气压缩系统的安全管理和保养维护应做到：①投入使用前，需到压力容器管理部门进行备案，定期为空气压缩系统排汽；②每年需校验空气减压阀一次，定期更换过滤网和机油。

表1 温度冷却系统配置及维护解决方案

2.3 TomoTherapy系统易损性部件的监测

靶是产生X射线的基础部件，电子束打在靶面不同位置上造成靶的损耗不一致，厚薄变得不均匀，导致输出剂量出现偏差，当靶偏差超过允许范围时，应对其进行更换[13-15]。而MLC验证板是验证MLC叶片到位精度的部件，是精确放射治疗的重要保证。由于验证板内有光耦器件，辐射后易损，其寿命基本由出束时间决定。因此，对易损性部件，如靶、MLC验证板等部件的使用状况和状态进行监测，是TomoTherapy系统维护和保养的重要内容。通过对2011年6月至2013年5月的故障维修记录进行统计，靶和MLC验证板的使用寿命及维护保养方案见表2。

表2 靶和MLC验证板的使用寿命及维护保养方案

2.4 数据系统维护

存储服务器中存储着患者的CT图像、治疗计划和执行状态等重要信息，当服务器存储量＞90%后，会导致数据库不稳定甚至可能崩溃。为保证机器的快速响应和降低服务器的故障率，保养维护应做到：①每日更换备份磁盘；②定期备份和删除结束治疗的计划；③当存储量超过空间总量的75%时，进行磁盘整理。

3 结语

TomoTherapy系统作为全新的图像引导调强放射治疗设备，其精度高，适形度好，应用前景广阔。但由于特殊的结构及工作特性使其开机率较常规加速器要低，故对设备的日常维护和保养提出了更严格的要求。为了提高TomoTherapy系统的开机率，在探讨保养和维护中容易忽略的因素后提出保养维护建议和相应对策，引起新装机单位的重视，提高设备的使用效率。

[1]Kupelian P，Langen K.Helical tomotherapy：imageguided and adaptive radiotherapy[J].Front Radiat Ther Oncol，2011，43(2)：165-180.

[2]张中柱.中国肿瘤放疗设备的进步——中国医用加速器发展三十年纪[J].中国医学装备，2009，6(2)：1-8.

[3]张金葆.螺旋断层放疗系统的先进性评估分析[J].中国医疗设备，2009，24(4)：136-139.

[4]马永忠，万玲，张泓，等.螺旋断层放射治疗的应用与防护[J].首都公共卫生，2013，7(3)：127-132.

[5]尚进，李东.TOMOTHERAPY螺旋断层放射治疗的现状与应用前景[J].中国医疗设备，2012，27(2)：48-50.

[6]刘晓征，杨建龙.螺旋断层放射治疗(TOMO)装备应用评价[J].中国医学装备，2012，9(9)：55-57.

[7]魏继楼，王若雨.螺旋断层放射治疗临床应用进展[J].实用医学杂志，2013，29(1)：15-17.

[8]姜瑞瑶，傅深.直线加速器和CT机的完美结合—螺旋断层治疗机[J].中国医疗设备，2009，24(1)：52-53，68.

[9]张良才，李晓东，李朝伟.气候变化与医疗设备故障率探析[J].医疗卫生装备，2006，27(9)：89.

[10]文婷，黎静，张晋建，等.螺旋断层放疗的日常质量控制与质量保证[J].中国医疗设备，2013，28(7)：50-52.

[11]徐寿平，戴相昆，解传滨，等.螺旋断层放疗机束流输出稳定性测量及分析[J].中国医学物理学杂志，2009，26(1)：945-948.

[12]Balog J，Soisson E.Helical Tomotherapy quality assurance[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2008，71(1)：113-117.

[13]史斌斌，包尚联，张艺宝，等.螺旋断层放疗系统靶损耗状况的监测方法[J].中国医学物理学杂志，2012，29(5)：3638-3644，3648.

[14]李东，尚进，阎英，等.螺旋断层放疗系统剂量学参数变化检测与靶耗损的相关性研究[J].中国医学物理学杂志，2013，30(2)：3970-3972，3996.

[15]Staton RJ，Langen KM，Kupelian PA.Dosimetric effects of rotational output variation and x-ray target degradation on helical tomotherapy plans[J].Med Phys，2009，36(7)：2881-2888.

Research on factors affecting operation rate of TomoTherapy system and their countermeasures

ZHANG Jin-jian, LI Jing, WEN Ting, et al// China Medical Equipment, 2015,12(1):27-29.

Objective: To analyze the factors affecting operation rate of TomoTherapy system, which had higher failure rate compared to the traditional accelerator. Relevant countermeasures had been proposed to increase the operation rate. Methods: To discuss the main factors affecting operation rate of TomoTherapy, the failure record had been analyzed. Results: Temperature cooling system, compressed air system, deteriorating parts and database system had been summarized to be the main factors caused the failure of the TomoTherapy. Conclusion: Some corresponding maintenance measures specific to the four factors had been proposed in order to reduce TomoTherapy failure rate and increase TomoTherapy service efficiency.

TomoTherapy system; Operation rate; Temperature cooling system; Compressed air system; Deteriorating parts; Database system

张晋建,男,(1988- ),本科学历，物理师。广州军区广州总医院螺旋断层放疗中心，从事肿瘤精确放疗及设备维护。

1672-8270(2015)01-0027-03

R815

A

2014-03-28

广东省社会发展领域科技计划(2013B021800051)“非小细胞肺癌螺旋断层放疗食管损伤相关因素分析与预测”

①广州军区广州总医院螺旋断层放疗中心 广东 广州 510010

*通讯作者：jameslijing@163.com

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.01.008