TrueBeam直线加速器6 MV无均整滤过器射束输出稳定性故障的排查

黄宝添，张基永，陆佳扬

汕头大学医学院附属肿瘤医院 放疗科，广东 汕头 515031

[摘 要]本文介绍TrueBeam直线加速器6 MV无均整滤过器射束输出稳定性的故障现象及其排查方法。

[关键词]直线加速器；无均整滤过器；输出稳定性；医疗设备维修

0 引言

TrueBeam是目前世界上较为先进的直线加速器[1-2]。该机器较传统的均整滤过器模式F F（Filter Flattened）增加了无均整滤过器模式FF F（Flattening Filter Free）[3]，其中包含6 MV-FFF与10 MV-FFF两能量档。2011年远东地区首台TrueBeam型号加速器在我院安装，经过两年多的使用，2014年1月开始出现了6 MV-FFF能量档输出稳定性故障。该故障在国内较罕见，因此本文介绍该例疑难故障的排查过程与解决方法，以给加速器维修和质控人员提供借鉴和参考。

1 故障现象

针对TrueBeam医用直线加速器每周绝对剂量测量发现，在持续3个月时间内，使用DOSE 1剂量仪和FC-65G指形电离室测量所测得6 MV-FFF的输出剂量每周下降约2%，该剂量偏差经校准后能返回正常水平，但在一周后又再次出现下跌。另外，从晨检工具BeamChecker Plus检测的数据也可看到[4]，剂量稳定性每周均出现一定幅度的下跌，见图1，而6 MV、10 MV和10 MV-FFF能量档没出现该问题。

图1 BeamChecker Plus监测TrueBeam加速器3个月内6 MV-FFF与6 MV能量档剂量输出数据比较

2 故障分析

加速器输出剂量稳定性与测量摆位误差、测量方法、测量仪器和加速器自身故障等多种因素相关，见图2。

图2 直线加速器剂量输出稳定性影响因素分析框图

表1 TrueBeam直线加速器在不同跳数时6 MV、6 MV-FFF和10 MV-FFF能量输出稳定性测量结果

注：DR表示剂量率。

射线能量　6 M V（D R = 3 0 0）　6 M V -F F F（D R = 8 0 0）　1 0 M V -F F F（D R = 1 2 0 0）跳数　5 0　1 0 0　3 0 0　5 0 0　1 0 0 0　3 0 0 0　5 0 0　1 0 0 0　3 0 0 0 # 1　4 4 . 7 6　8 9 . 5 8　2 6 8 . 9　4 5 5 . 4　9 0 5 . 8　2 7 0 9 . 0　4 0 4 . 0　8 0 7 . 9　2 4 2 3 . 0 # 2　4 4 . 7 6　8 9 . 5 7　2 6 9 . 1　4 5 3 . 3　9 0 4 . 5　2 7 0 8 . 0　4 0 3 . 9　8 0 7 . 8　2 4 2 3 . 0平均值　4 4 . 7 6　8 9 . 5 8　2 6 9 . 0　4 5 4 . 4　9 0 5 . 2　2 7 0 8 . 5　4 0 4 . 0　8 0 7 . 9　2 4 2 3 . 0偏差　0 . 0 0 %　0 . 0 1 %　0 . 0 7 %　0 . 4 6 %　0 . 1 4 %　0 . 0 4 %　0 . 0 2 %　0 . 0 1 %　0 . 0 0 %

表2 TrueBeam直线加速器在不同剂量率时6 MV、6 MV-FFF和10 MV-FFF能量输出稳定性测量结果

注：DR表示剂量率，Min DR、Mid DR和Max DR分别代表低、中和高剂量率。

射线能量　6 M V（跳数= 1 0 0）　6 M V -F F F（跳数= 1 0 0 0）　1 0 M V -F F F（跳数= 1 0 0 0）剂量率　M i n D R　M i d D R　M a x D R　M i n D R　M i d D R　M a x D R　M i n D R　M i d D R　M a x D R # 1　8 9 . 6 8　8 9 . 6 6　8 9 . 6 7　9 0 3 . 6　9 0 7 . 3　8 8 7 . 0　8 0 8 . 3　8 0 8 . 6　8 0 7 . 9 # 2　8 9 . 7 0　8 9 . 6 8　8 9 . 7 5　9 0 2 . 4　9 0 6 . 1　8 8 2 . 9　8 0 8 . 2　8 0 8 . 8　8 0 7 . 7平均值　8 9 . 6 9　8 9 . 6 7　8 9 . 7 1　9 0 3 . 0　9 0 6 . 7　8 8 5 . 0　8 0 8 . 3　8 0 8 . 7　8 0 7 . 8偏差　0 . 0 2 %　0 . 0 2 %　0 . 0 9 %　0 . 1 3 %　0 . 1 3 %　0 . 4 6 %　0 . 0 1 %　0 . 0 2 %　0 . 0 2 %

表3 TrueBeam直线加速器6 MV、6 MV-FFF和10 MV-FFF能量输出剂量线性偏差测量结果

注：DR表示剂量率。

射线能量　6 M V（D R = 3 0 0）　6 M V -F F F（D R = 8 0 0）　1 0 M V -F F F（D R = 1 2 0 0）跳数　5 0　1 0 0　3 0 0　5 0 0　1 0 0 0　3 0 0 0　5 0 0　1 0 0 0　3 0 0 0 # 1　4 4 . 7 6　8 9 . 5 8　2 6 8 . 9　4 5 5 . 4　9 0 5 . 8　2 7 0 9 . 0　4 0 4 . 0　8 0 7 . 9　2 4 2 3 . 0 # 2　4 4 . 7 6　8 9 . 5 7　2 6 9 . 1　4 5 3 . 3　9 0 4 . 5　2 7 0 8 . 0　4 0 3 . 9　8 0 7 . 8　2 4 2 3 . 0平均值　4 4 . 7 6　8 9 . 5 8　2 6 9 . 0　4 5 4 . 4　9 0 5 . 2　2 7 0 8 . 5　4 0 4 . 0　8 0 7 . 9　2 4 2 3 . 0线性偏差　0 . 0 7 %　0 . 0 0 %　0 . 1 0 %　0 . 4 0 %　0 . 0 0 %　0 . 2 6 %　0 . 0 1 %　0 . 0 0 %　0 . 0 3 %

表4 不同剂量仪对TrueBeam直线加速器6 MV、6 MV-FFF和10 MV-FFF能量输出稳定性测量结果

剂量仪　D O S E 1 S u p e r m a x能量　6 M V　6 M V -F F F　1 0 M V -F F F　6 M V　6 M V -F F F　1 0 M V -F F F # 1　6 6 . 5 3　6 1 . 6 5　7 2 . 2 6　6 9 . 6 9　6 5 . 5 3　7 5 . 6 1 # 2　6 6 . 5 3　6 1 . 8 9　7 2 . 2 5　6 9 . 6 8　6 5 . 4 7　7 5 . 6 0 # 3　6 6 . 5 3　6 1 . 9 5　7 2 . 3 0　6 9 . 6 8　6 5 . 3 8　7 5 . 5 9平均值　6 6 . 5 3　6 1 . 8 3　7 2 . 2 7　6 9 . 6 8　6 5 . 4 6　7 5 . 6 0偏差　0 . 0 0 %　0 . 4 9 %　0 . 0 7 %　0 . 0 1 %　0 . 2 3 %　0 . 0 3 %

3 故障排除

经多人反复检查，核实摆位准确，可以排除摆位误差而导致的剂量不稳定。分别对TrueBeam直线加速器6 MV、6 MV-FFF和10 MV-FFF的重复性和线性进行短期稳定性输出测试，测量条件和测量内容由Varian工程师给出。测量时机架置于0°，射野大小为10×10 cm2，电离室安装上剂量建成帽后置于等中心处进行测量，测量结果见表1～3。

测量方法考虑到FFF能量模式近似高斯分布的剂量特性易受测量位置的影响，测量深度由5 cm改为10 cm进行测量，故障依旧。根据国外工程师的维修经验，测量仪若灵敏度出现问题也会出现该现象，故测量仪器采用IBA公司的DOSE 1剂量仪配合FC65-G电离室更换成Standard Imaging公司的Supermax剂量仪配合A12电离室重新进行测量，见表4，故障依旧。排除了摆位误差、测量方法和测量仪器的问题，推测问题很可能来自于加速器本身的故障。经Varian工程师优化6 MV-FFF能量档剂量率和更换相关的电路板，仍不能解决该故障。考虑到出现该故障前，曾更换过加速器监测电离室，因此更换加速器监测电离室后，重新对加速器该能量档的剂量稳定性进行测量，故障依旧存在。

从表1可以看 到6 MV-FFF能量档的稳定性偏差最大，位于0.04%～0.46%之间。 10 MV-FFF能量稳定性最好，其次是6 MV能量档。从表2～3的数据也可以 发现，6 MVFFF能量档在不同剂量率下稳定性偏差以及线性偏差均明显高于其他2个能量档。由测量数据推测6 MV-FFF能量档在射线产生过程中可能存在某种故障。由于10 MV-FFF剂量输出稳定性和线性良好，大致可排除由于移除均整滤过器 而导致的6 MV-FFF剂量输出不稳定的可能性。6 MV能量的稳定性和线性良好，可基本排除加速管、速调管、电子枪和微波源部分的故障。由于无均整滤过器射束具有近似高斯分布的剂量学特点，中间高、两边低，因此对电子打靶的位置较为敏感。但经反复检查未发现摆位误差方面的问题，因此推测6 MV-FFF射束可能存在有微小的位置偏移，且有可能是由于高能电子打靶时出现位置偏差引起的。为了进一步核实故障，在Varian工程师指导下进入到Service模式，通过软件控制使靶以0.1 mm的步径向一个固定方向进行移动，每一次移动靶位置后重新测量6 MV-FFF射线的稳定性和线性，发现移动0.1～0.3 mm时6 MV-FFF的稳定性和线性故障没有明显改善，而移动0.3～0.7 mm时其稳定性和线性偏差明显改善，因此可初步判断剂量不稳定故障来源于靶。经初步核实故障来源之后，更换新靶，使用三维水箱测量其平坦度、对称性、射线质等参数，并重新调整光射野一致性。确定以上射野参数符合验收标准后，再对6 MV-FFF能量档射线重新进行测量，发现该能量档的剂量稳定性和线性均明显好于换靶前，而6 MV和10 MV-FFF能量数据均未受换靶影响，更换靶后，经数月观察输出剂量测量数据，不再出现输出剂量逐周下降的故障现象，故障排除。

4 总结

TrueBeam直线加速器是目前国内较先进的直线加速器，国内鲜有关于该型号加速器故障的报道[5]，而TrueBeam 6 MV-FFF模式剂量输出不稳定更是该型号加速器中较为罕见的疑难故障。因此，报道该故障的排查过程和处理方法可为国内设备维修人员和质控人员提供参考依据。直线加速器输出剂量的稳定性是医用电子直线加速器质控的重要内容[6-7]，是保证精确放疗的前提条件。本案例显示，若该型号加速器出现绝对剂量逐周下降的现象，应高度怀疑靶出现故障。

[参考文献]

[1] 陆佳扬,林珠,陈志坚.基于Delta4对Truebeam容积调强放疗(VMAT)计划的验证评估[J].中国医学物理学杂志,2014,30 (3):4118-4120.

[2] 黄宝添.TruebeamTM直线加速器的性能检测和质量保证[J].中国医学装备,2015,12(1):50-53.

[3] 宋婷,周凌宏.基于蒙特卡罗方法的6 MV Truebeam剂量计算[J].强激光与粒子束,2012,24(12):2975-2978.

[4] 李承军,胡健,王陆州.QA BeamChecker Plus的质量保证[J].医疗卫生装备,2010,31(8):120-122.

[5] 丁纪,黄永祥.瓦里安Truebeam直线加速器不出束故障维修一例[J].医疗装备,2015,28(7):116.

[6] 刘小龙,王蕾,孙小扬.医科达Precise直线加速器闸流管触发板故障及维修[J].中国医疗设备,2015,30(9):171,178.

[7] 姜瑞瑶,熊霏,黄国锋.医用直线加速器输出剂量稳定性分析[J].中国医学物理学杂志,2011,28(5):2854-2857.

Troubleshooting of Output Instability for 6 MV Flattening Filter Free Beam in TrueBeam Accelerator

HUANG Bao-tian, ZHANG Ji-yong, LU Jia-yang
Department of Radiation Oncology, Cancer Hospital of Shantou University Medical College, Shantou Guangdong 515031, China

[中图分类号]R197.39；TL53

[文献标志码]B

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.000

[文章编号]1674-1633(2016)07-0000-00

收稿日期：2015-08-27

修回日期：2015-11-09

基金项目：广东省医学科研基金项目（A2015534）。

通讯作者：陆佳扬，工程师。

通讯作者：邮箱：lujame@yeah.net