李洪明 于 浪 孙显松 王欣海 胡 克 张福泉 邱 杰*

螺旋断层放射治疗设备(TomoTherapy)集图像引导调强放射治疗、自适应放射治疗等技术于一身，其硬件组成及剂量调制方式不同于常规加速器，因此具有靶区剂量均匀性好、适形度高、毒副反应小等优点[1]。本研究统计分析自2012年12月1日至2016年12月1日北京协和医院放疗科螺旋断层放射治疗设备的故障情况，为准确判断故障、缩短停机时间以及提高开机率提供依据。

1 TomoTherapy结构与功能

TomoTherapy是一种全新的调强放射治疗设备，采用直线加速器代替球管安装在X射线计算机断层成像(computed tomography，CT)滑环机架上，使用扇形束实施旋转照射，机架旋转一周有51个投射野，采用64片二元气动多叶光栅调制照射野[2-3]；其兆伏级CT(megavoltage CT，MVCT)图像与定位CT进行配准，可减少摆位误差[4-6]。治疗过程中，通过机架的旋转，叶片开关状态的改变以及治疗床的运动实现高强度的剂量调制，配合图像引导技术及自适应放射治疗技术，提高肿瘤治疗的精度，减轻不良反应。

2 TomoTherapy故障概况

TomoTherapy故障是指设备出束中断，不能够接续的情况。少数故障可自行处理，多数故障需工程师维修。截止到2016年12月1日设备总的故障情况见表1。

表1 设备故障统计

3 TomoTherapy故障案例

3.1 靶故障

(1)故障现象。靶彻底损坏前2～3周出现射线质变差，频繁的出现剂量率不稳等。

(2)原因分析。靶是产生X射线的重要部件之一。2014年10月前，TomoTherapy应用开放的旋转靶，升级后设备应用密封的固定靶，靶的故障均发生在应用旋转靶期间。靶安装在加速管末端，厚度约为l mm，直径约为20 mm，外边沿为锯齿状的钨合金圆盘，内循环水直接冲刷驱动靶旋转同时也为靶散热。循环水应用的是去离子水，但随着出束时间的增加，去离子水被电离并产生过氧化氢(H2O2)，H2O2对靶的氧化腐蚀是造成靶损耗的主要原因。固定靶至今未出现故障，这与循环水不和靶直接接触，减少腐蚀有直接关系。对比常规加速器200～600 cGv/min的剂量率，TomoTherapy 850 cGv/min左右[7]的剂量率也是引起靶高故障的因素。治疗过程中靶不间断高强度的工作也加速了靶的损耗。因此TomoTherapy靶更换的频率较高。靶损耗后导致其厚度变薄或出现凹槽，高速运动的电子撞击靶面后会引起X射线质和量的变化。因此，在换靶前数周出现射线质变差和剂量率不稳等预警信号。新旧旋转靶的对比如图1所示。

图1 新旧靶对比示图

(3)处理方法。更换新靶，换靶需要移动加速管和排出循环水等准备工作，新靶需进行复杂的物理测试，需要很多时间，因此要提早判断靶的损耗情况，申请新靶，择期更换。

3.2 磁控管故障

(1)故障现象。剂量率过高或过低导致出束中断；瞬时的高尖脉冲输出等。

(2)原因分析。磁控管为加速管提供足够大的射频能量以建立加速场，使电子在轰击靶之前获得足够的动能。磁控管内部结构复杂、精细，为了满足长时间及高剂量率的出束要求必须保持良好的工作状态，其工作状态直接影响到输出剂量率的稳定及磁控管的使用寿命，因此故障率较高[8-9]。

(3)处理方法。先执行3～5次设备配备的5 min预热计划，进行简单的磁控管老练，再执行患者点计量验证计划，查看故障是否消失。若故障依旧，则执行Rot_Var计划，将结果与金标准对比，确定磁控管的工作状态。如磁控管打火不频繁，可行专业的磁控管老练后继续使用；如果打火频繁，只能更换新磁控管并老练。

3.3 MLC故障

(1)故障现象。工作站报多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)leaf in wrong position等。

(2)原因分析。TomoTherapy采用64片二元气动多叶光栅，叶片每20 ms开关一次，当叶片位置错误时首先要查看气压，正常气压应为60 psi，确定叶片的驱动力是否正常[10]。再检查MLC验证板，验证板由前后2块组成，分别验证前后MLC叶片的到位精度，是精确放射治疗的重要保证，验证板内有光耦器件，受射线辐射后易损，因此长时间使用会导致其老化进而导致故障的出现。MLC叶片运动速度快并且急动急停，在治疗计划设计时MLC的调制起到至关重要的作用，其运动过于频繁可引起叶片本身故障或MLC Controler出现编码错误等。

(3)处理方法。先查看气压表确定动力方面有无问题，再查看MLC叶片是否整体移动，来排除MLC Controler故障。如联锁显示单个叶片位置错误，可对比观察问题叶片的运动速度，速度和(或)位置无异常，需更换MLC位置验证版；速度和(或)位置出现明显差异推测是叶片本身的问题，需要整体更换MLC组件。

3.4 温度和湿度的影响

温度和湿度对设备部件使用寿命的影响已有很多文献报道[8]。温度升高可造成部件尺寸发生变化，导致其工作频率发生变动，影响部件的正常工作。室温高时故障次数相对较多，且室温＞20 ℃时故障次数明显增多。TomoTherapy仅通过去离子水在设备内循环实现系统冷却，与配备室外水冷机的常规加速器相比散热效率略低，循环水温＞44 ℃时设备将自动停止出束。因此温度对设备故障有很大影响。季度故障次数与季度平均温度的关系如图2所示。

图2 温度湿度与设备故障关系曲线图

高湿度增加电导，易导致电路板打火损坏部件[10-11]。MLC由气泵压缩空气产生的高压气体提供动力，高湿度气体打入设备内部会加剧MLC电板的损坏，如果大量的水分进入MLC的控制端口会损坏MLC的相关控制部件。因此，尤其注意对高压气体的干燥，定期检查并更换干燥剂等，以减少高湿度对电子元件的损害。

3.5 其他故障

设备内部通讯错误通常选择重启设备的方法来解决，让设备软件方面重新搭建通讯，该方法能处理多数通讯错误。涉及服务器与设备之间的通讯问题可尝试先重启服务器，需采用再重启设备的方法。重启服务器需要严格的按照操作步骤，操作不当易造成数据的丢失引发医疗事故，需请专业人员进行此项操作。旋转靶需要去离子水直接冲刷冷却，靶的损耗易导致水质变差和水中气泡的增加，引起其他部件水流过低、冷却不足。剂量率故障与靶的损耗、磁控管打火等多种因素均有关，因此要定期检查相应部件的损耗情况。剂量率不稳时可通过微调pfn、mgv等来解决；加装剂量率控制系统(dose control system，DCS)后剂量率故障明显减少，表明软件的版本对设备故障有较大影响。铅门故障多由驱动器引起，维修时需要更换铅门驱动器。

4 结语

TomoTherapy设备48个月的维修数据显示，其故障率高与其高剂量率、高工作负荷、设备软硬件配置及温度湿度等有直接关系。通过对常见故障现象、处理方法和故障原因的分析，可对部件工作状态进行预判，提前申请配件，缩短停机时间，提高开机率，让螺旋断层放射治疗设备更好地服务于临床，造福患者。