刘兰，朱艳，陈跃

西南医科 大学 附属医院 核医学科，四川 泸州 646000

Eclips e医用回旋加速器升级前后的运行分析

刘兰，朱艳，陈跃

西南医科 大学 附属医院 核医学科，四川 泸州 646000

目的比较西门子医用回旋加速器Eclipse系统升级前后的性能指标和运行情况。方法Eclipse系统升级以HP靶系统替换RD靶系统、全水冷却系统替换氦/水复合冷却系统为主。统计分析回旋加速器升级前、后18个月的故障率、生产效率和耗材消耗量。结果升级后回旋加速器整机故障率下降了80%，平均产能提高了177%，离子源和靶重建套件消耗量分别降低了25%、84%。结论升级后Eclipse系统的稳定性、生产效率得到 了大幅提高,延长了维护周期，降低了维护难度、耗材消耗和运行成本。

回旋加速器；离子源系统；靶系统；冷却系统

引言

近年来，随着核医学科建设的不断发展壮大，PET分子影像检查越来越多的应用到临床，PET/CT不断被各大医院引进。正电子显像剂是PET检查的先决条件，这些正电子显像剂大多使用11C、13N、15O和18F等正电子核素进行标记[1-4]。由于它们的半衰期较短，所以这些核素必须由回旋加速器适时生产，并在一定时间内标记合成为适宜的正电子显像剂供临床PET显像。目前应用于全国PET/C T中心最广泛的是带自屏蔽系统负离子医用回旋加 速器，回旋加速器的工作效率和稳定性直接决定了PET/CT检查临床、科研工作能否正常开展[5]。

我院于2011年6月引进美国Siemens Eclipse RD/RD型医用回旋加速器，运行半年后频繁发生漏靶、爆靶故障，产率与理论值差距较大，需要频繁停机重建且无法解决此故障，严重影响了科室和医院的工作流程和管理。同时每天PET/CT检查的患者量也在日益增加，临床对于药量的需求也不断上涨，所以提高回旋加速器的系统稳定性及药物产量是亟待解决的实际问题，遂于2015年3月升级为Siemens Eclipse HP/RD型。本文分析总结了该机器升级前后的性能指标和应用对比。

1 回旋加速器工作原理及结构

回旋加速器生产正电子核素的原理[6-9]是离子源系统电离氢气产生离子，经射频、磁场系统加速获得能量，用高能量的质子轰击靶系统内靶原子核，利用质子/中子(P/ N)反应，将其中一个中子击出，质子留下，形成半衰期很短的新原子核。

不同型号的回旋加速器结构[10-11]基本组成都相同，一般由磁场系统、射频系统、离子源系统、真空系统、引出系统、靶系统、诊断系统、冷却系统和屏蔽系统等主要系统组成。

2 Eclipse HP/RD升级简介

Eclipse HP/RD是一款全自动的、紧凑型的负氢离子加速器，加速离子能量达到11 MeV，并提供双束流轰击。RD侧配置氦冷却系 统和八靶位的小靶转靶系统；HP侧配置水冷却系统和四靶位的大靶转靶系统。Eclipse HP/RD系统与Eclipse RD/RD系统相比，其主体结构一致，一侧RD系统升级为HP系统，在靶电流、核素产量、稳定性、维护周期等核心性能指标上都有显著改善。

Eclipse HP/RD升级配置包括5项：① 升级RD控制系统到HP控制系统；② 升级一侧RD束流系统到HP束流系统；③ 增加一个HP/18F钽靶；④ 升级一侧RD转靶系统到HP转靶系统；⑤ 靶到合成模块核素传输切换系统。

3 Eclipse HP/RD升级前后的性能指标

3.1 提高生产效率

成倍增加18F产量：HP系统最大有效靶束流由40 μA提高到60 μA，HP/18F靶靶室容量由RD/18F靶的1300 μL提高到2500 μL，靶水体积翻倍，产量可以由每小时37 GBq（1000 mCi）增加至74 GBq（2000 mCi）左右。

18F产量稳定：RD/18F靶体材料为金属银（Ag），导热性能虽好，但在高温高辐射环境中易被腐蚀和污染产生泥状杂质污染靶室、遮挡靶膜[10]，降低18F产量和靶水质量；HP/18F靶体材料为惰性金属钽（Ta），其具备优异的耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数低和导电性良好等性能而广泛应用于电子电气、化工、航空航天、军事等领域[11-14]。钽靶稳定性高，正好可以克服银靶的缺点，不会生成杂质污染靶室和靶水，18F产量稳定，做到了靶体的免维护[15]。

HP系统可以大大提高显像剂产量，降低操作人员工作量，完成更多的患者检查量，降低药物的平均生产成本。

3.2 增强系统稳定性

HP转靶系统配置全水冷却系统，冷却能力较RD氦/水复合冷却系统大幅提高，靶体、靶膜、密封圈及周边密封器件不易变形变性稳定性高。取消真空窗、氦冷却系统，基本杜绝了由氦管道、氦循环泵泄漏或者氦流量不足，冷却能力不足所导致的爆靶、漏靶可能，因此可大幅度减少意外停机，增强系统稳定性，有利于科室和医院的工作流程和管理。

3.3 提高维护周期、降低耗材费用

Eclipse HP/RD除正常的每季度预防性保养外，最常备和使用的耗材就是离子源和HP/18F靶重建套件。

HP系统生产效率提高，降低了离子源的使用强度，从而延长了离子源的寿命，提高了离子源重建周期。由于HP系统稳定性高，HP/18F靶的重建周期由RD/18F靶的3周提高到了6个月，同时钽靶不会轻易被外物污染，重建时不需要化学药品反复清洗，重建流程快捷，重建时间大大缩短，且减少相关化学品消耗。

HP系统维护的间隔时间长，可以有选择性的进行定期预约式维护保养模式，使基本耗材支出下降，降低运行费用，提高经济效益。

4 Eclipse HP/RD升级前后的运行对比

4.1 Eclipse HP/RD升级前后故障率对比

由表1显示升级前Eclipse RD/RD整机2013年9月～2015年2月（18个月）发生故障30次，故障率达到8%。其中RD/18F靶及其氦冷却系统发生故障24次，占到整机故障的80%，平均每3周就需要对其进行重建和维修，严重影响临床医疗工作。升级后Eclipse HP/RD整机2015年3月～2016年8月（18个月）发生故障6次，故障率为1.6%，比升级前下降了80%，HP/18F靶系统仅故障3次，故障率下降了87.5%。

表1 加速器升级前18个月与升级后18个月故障对比表

Eclipse HP/RD各个系统故障率都大幅下降，整体稳定性大幅增强，基本杜绝了由RD/18F靶及其氦冷却系统故障导致的意外停机和产量下降，即使HP系统出现故障不能生产，也可即时切换到另一侧RD系统继续工作，保证了临床医疗工作的顺利开展。

4.2 Eclipse HP/RD升级前后产率对比

因RD/18F靶及其氦冷却系统运行相当不稳定，频繁发生漏靶、爆靶故障，该设备正常工作时靶电流都会调整为35 μA以提高稳定性，减少意外停机。

由表2显示RD/18F靶产率在重建靶后最高36.7 GBq（35 μA、60 min），随着轰靶次数的增加，靶室污染加剧，产率迅速下降，第12次的产率21.2 GBq仅仅为初始产量的57.8%，12次平均产率只有27.4 GBq。为满足临床需要，每个工作日需要进行多次轰靶生产核素，使用强度提高又会使产率进一步下降，如此恶性循环导致RD/18F系统需要频繁停机重建。

加速器升级前后18F产率对比，见表2。升级后Eclipse HP/RD产率相当的稳定，基本能够保持74～77.7 GBq标准产率（60 μA、60 min），达到了RD/18F靶的2～3倍，同时HP/18F靶水较RD/18F靶水洁净度更高、杂质含量更低，可有效减少18F离子传输损耗，延长传输管道的使用寿命。更高的核素产率，能够满足更多患者检查量，有利于临床工作的开展[16]。

4.3 Eclipse HP/RD升级前后维护对比

由于Eclipse RD/RD系统稳定性低、核素产率低、故障率高，其维护的间隔时间相当短，平均每2～3周就需要对其进行重建和维修，甚至有时候2～3天一故障，工程师连续数周驻扎在场地。而Eclipse HP/RD系统稳定性高、核素产率高、故障率低，维护的间隔时间相当长，仅需要在每季度的预防性保养时更换耗材即可。HP系统相对于RD系统，单位离子源电流·时间的18F离子产量提高了20%～100%（平均60%）。减少了轰击时间和轰击次数，合成次数降低，相关的耗材消耗也减少，也间接提高了化学合成系统的稳定性。

表2 加速器升级前后18F产率对比（GBq）

升级前（18个月）消耗主耗材：离子源重建套件8个；RD/18F靶重建套件超过25个，RD/18F靶寿命仅为15～20次。升级后（18个月，患者检查量增加）消耗主耗材：离子源重建套件6个；HP/18F靶重建套件仅仅4个，离子源和靶重建套件消耗量分别降低了25%、84%。

Eclipse HP/RD升级提高了维护周期、降低了耗材费用和运行成本。

5 结论

Eclipse HP/RD配备了稳定耐用的HP/18F钽靶，HP转靶系统用水冷却取代氦冷却，系统稳定性大幅增强，生产效率大幅提高，维护周期大幅提高。离子源和靶套件等耗材使用寿命延长，降低了耗材费用和运行成本。该型号回旋加速器升级耗时约1周左右，考虑到设备运行的整体稳定性等因素，建议升级工作最好安排在长假期内进行。

将Eclipse RD/RD升级为Eclipse HP/RD不仅提高设备的经济效益而且对于加强医院管理以及提高社会效益有很大的贡献。

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本文编辑 袁隽玲

Analysis of Performance of the Eclipse Medical Cyclotron Before and After Upgrade

LIU Lan, ZHU Yan, CHEN Yue
Department of Nuclear Medicine, the Af filiated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou Sichuan 646000, China

ObjectiveTo Compare the performance and running situation of the Siemens medical cyclotron Eclipse system before and after upgrade.MethodsThe upgrade of the Eclipse system included replacing the RD target system with an HP target system and replacing the helium/water compoun d coolin g system with an all-water cooling system. The failure rate, production ef ficiency and consu mptive consumption of the cyclotron we re calculated before and after upgrade.ResultsAfter upgrade, the cyclotron failure rate decreased by 80%, the average capacity increased by 177%, ion source and target reconstruction kit consumption decreased by 25% and 84%, respectively.ConclusionAfter the upgrade of Eclipse system, the production ef ficiency is greatly improved, and the maintenance period is prolonged. The maintenance dif ficulty is decreased, consumable consumption and operation cost are reduced.

cyclotron; ion source system; target system; cooling system

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.09.012

1674-1633(2017)09-0053-03

2016-08-26

2016-11-30

作者邮箱：liu lanrisccisc@163.com