医用加速器使用测试研究论文

2024-06-10

医用加速器使用测试研究论文（共9篇）

篇1：医用加速器使用测试研究论文

电梯限速器测试仪xc一

3电梯限速器是电梯运行安全保护的重要部件之一。按照国家质检总局《电梯监督检验规程》的要求，要对电梯限速器进行校验。目前，开展限速器校验的单位使用较多的电梯限速器测试仪是xc一3型，本文就在使用该型号测试仪中遇到的一些情况总结归纳如下，供进行限速器校验人员参考，并与J 大同行探讨，以提高限速器校验的质量。

(1)在外观检查方面：限速器校验前应先对其外观进行检查，如：限速器的铭牌应标注型号、额定速度、电气和机械动作速度；限速器旋转部件应转动灵活、润滑可靠；限速器外露旋转部分应涂黄色警示色；限速器支架上应有限速器旋转方向标记；限速器可调节部位应有封记；限速器电气动作开关和机械动作应完好，动作灵活、准确、可靠，无异常声响。

(2)在实测数据误差的修正上：电梯限速器动作速度GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》和GBlO058 1997《电梯技术条件》有明确规定。根据GBlO058—1997中3．6．2“对于额定速度超过lm／s的电梯，建议选用3．6．1所示上限值的动作速度” 的要求，所以一些生产厂家在调整限速器动作速度采用的是GB7588—2003规定的上限值。当对这些限速器进行动作速度校验时，町能其动作速度实测值刚刚超过GB7588—2003规定的限值而被判为不合格。这时笔者认为应考虑xC一3型仪器的速度测草误差，如额定速度1．75m／s的限速器的动作速度上限值为2．330m／s，如果考虑xC一3型测试仪的测量误差1％，其动作速度实测上限值叮为2．353m／s。所以对限速器动作速度实测值进行修正才可避免误判，避免使用单位不必要的损失。

(3)在初始速度的设定上：通常情况下，预置测试仪初始速度为限速器额定速度。这样由额定速度加速到限速器动作速度花费的时间相对较长。而如果开始预置测试仪初始速度为GB7588—2003规定的限速器动作速度的下限值，待测出第‘个动作速度后再重置测试仪初始速度为第一个动作速度稍低的值，这样可缩短测试时间，提高检测效率，也可减少测试的工作强度。

(4)对于周长的确定：限速器轮盘节圆周长关系到限速器动作测量准确性，其关键是限速器轮盘节圆直径测定。可采用测量限速器轮盘带着限速器绳的直径减去限速器绳直径的方法而得到限速器轮盘节圆直径。该方法简单容易操作，得出的限速器轮盘节圆周长相对准确，尤其适用于限速轮盘槽磨损严重的情况。

(5)附加加速度对实测数据的影响方面：根据GB7588—2003中F4．2．2．2注3的要求，在限速器动作速度校验时，应以尽可能低的加速度达到限速器动作速度，以便消除惯性的影响。在使用xc一3型测试仪对限速器校验时，测试电机以0．0lm／s 加速度对限速器轮盘加速。如果测试开始时电机橡胶轮在轮盘的凹槽内，而在轮盘速度接近限速器动作速度时而将电机橡胶轮移至轮盘的外边缘上，这时会产生一个附加加速度而使限速器提前动作，造成测试数据失真。所以应避免在限速器校验中轮盘速度接近限速器动作速度时而将电机橡胶轮摩擦位置移至轮盘的外边缘上或做不相关的移动而造成测试数据的不准确。

(6)在限速器的恢复方面：限速器校验合格后，应由有资质的维修人员对限速器及相关电气开关进行恢复。在检查无误后，应由上至下和由下至上分别以检修速度和额定速度单层和多层试运行；无异常后，再以额定速度全程试运行数次；确定无异常声响和现象后，方可恢复电梯的正常使用。

篇2：医用加速器使用测试研究论文

用衰减法对6 MV医用电子直线加速器的轫致辐射X射线能谱进行测量,并利用模拟电子-光子耦合输运的Monte-Carlo程序EGS4对已知的治疗头几何结构、靶材料和电子源等特征的医用电子直线加速器轫致辐射谱进行研究.实验测量结果和EGS4模拟计算结果符合较好.

作者：张松柏黄斐增韩树奎赵洪斌包尚联作者单位：张松柏,黄斐增,包尚联(北京大学,物理学院,重离子物理研究所,北京,100871)

韩树奎(北京肿瘤医院,北京,100036)

赵洪斌(北京大学,物理学院,重离子物理研究所,北京,100871;北京医疗器械研究所,北京,100011)

篇3：医用电子直线加速器的使用检测

加速器的首次检测属于设备安装完毕后, 使用前的验收监测, 其检测项目较日常检测全面, 具体包括医用加速器的X射线辐射质、辐射野的均整度、辐射野与光野的重合、辐射野的对称性、剂量示值的重复性、剂量示值的线性、剂量示值的误差等项目。现主要介绍加速器的检测方法和步骤。

1目的

为了保证医用电子加速器剂量性能的准确性和安全性, 保证广大患者和医务工作者的利益和健康, 依据国家有关医用电子加速器检定规程, 对医院在用加速器定期进行检测, 有利于维护和掌握加速器的机器性能, 确保加速器的工作性能的稳定性, 更好更安全地为广大患者服务。

2方法

所用标准器为德国PTW-UNIDOS剂量仪, 配置0.6cc的剂量电离室;配备射线束分析仪、二维水箱、0.15cc电离室和监督半导体探测器组成检测装置, 对我院刚安装的江苏海明产HM-J-16-I型加速器的各工作性能的技术参数进行检测。

2.1 位置摆放

加速器检测过程中我们发现, 电离室位置的摆放是非常重要的, 直接关系到检测数据的准确性, 是最关键的第一步工作。摆位前, 先让放疗科室的物理师校正激光定位线, 将水箱放到治疗床上, 在水箱内缓缓加水至水箱内的下水位线 (距箱底20mm处的红色水平线) , 用水平仪调整水箱水平, 然后向水箱内加水至满水位线, 提升水箱高度, 使水平激光线与水平面重合, 再用水平仪验证水箱是否水平;打开光距尺, 适当调整水箱的高度, 使源皮距 (SSD) 即激光源至水面的距离为100cm;打开光野, 使光野为10cm×10cm, 可用10cm×10cm的坐标纸置于水面, 调整机器的光野使其与坐标纸边缘重合;把电离室和监督用半导体探测器安装在水箱内的相应夹具上, 用手动控制盒把电离室的几何中心调至水面, 上下左右移动电离室, 使光野十字线的交点与电离室的中心重合;然后将监督半导体探测器有效测量端移入光野, 用来跟踪监督电离室的移动情况, 并且使用监督通道对射线束稳定性进行监督修正。此时应注意电离室的电缆尽量离开箱体, 不要卷曲泡在水箱内。电离室位置摆放完毕后开始进行一系列的测量。

2.2 百分深度测量 (PDD)

打开电脑射线束分析系统, 发出“滴滴滴”响声后说明线路连接正常, 在测量前应先进行本低测量, 以消除环境本底以及内部电路所带来的系统误差, 进行坐标清零。然后进行百分深度测量 (PDD) 。此项目可以同时得到该仪器的最大剂量点深度, 辐射质 (D20/D10) 或组织模体比 (TPR2010) 。辐射质是指在辐射束轴上, 在模体内深度为20cm和10cm处分别测得的吸收剂量的比值。规程规定, 辐射质检定结果与实际使用的数值偏差不应超过±3%。

2.3 离轴比测量 (OAR)

此项目测量可以得到辐射野的均整度、对称性、辐射野与光野的重合性3个项目。将电离室有效测量点走动到水下10cm处测量, 得到均整度, 对称性以及辐射野与光野的重合性的值。

均整度是指在辐射野内最大吸收剂量点与均整区内最小吸收剂量点处的吸收剂量比值, 规程要求≤1.06;对称性是指在均整区内对称于射线束轴的任意两点吸收剂量的比值, 规程要求≤1.03;辐射野与光野的重合是指垂直于射线束轴平面上10cm×10cm的辐射野和相应光野在主轴的偏差, 规程要求≤2cm。由于我们使用的是二维水箱, 在进行完以上项目的检测后改变水箱的方向, 进行另一方向此项目的检测。

2.4 剂量示值重复性

将0.15cc电离室换为0.6cc的电离室, 并且依照2.1所述摆放好电离室的位置。依据辐射质D20/D10的测量数据查《JJG589-2008医用电子加速器检定规程》中表5, 可得到剂量的水中校准深度。一般6MV的X线在水中校准深度为水下5cm。将电离室有效测量点走不到水下5cm处, 利用PTW-UNIDOS型剂量仪开始测量。在相同的测量条件下测量10次, 利用贝塞尔公式计算该测量值相对标准偏差, 即为剂量示值重复性。规程要求≤0.7%。

2.5 剂量示值的线性

检测时, 电离室的位置以及检测条件与重复性条件相同。临床选取常用的等间隔的4个剂量 (率) 档, 通常检测时设置的预置值分别为100MU, 200MU, 300MU, 400MU, 测量每个预置值相对应的实际吸收剂量值。然后对预置值和实际测量值进行线性回归分析, 用最小二乘法拟合求出线性关系。规程要求不超过±2%。

2.6 X射线剂量示值的误差

临床上选定常用的剂量档100cGy, 条件同重复性的测量条件, 利用剂量仪测量实际的吸收剂量。同时用温度计测得水温以及大气压值输入到剂量仪, 以便进行电离室的温度气压修正。电离室在有效测量点处水的吸收剂量可以由下式计算得到:

Dw=M×ND×Sw, air×Pu×Pcel (式中:M-标准剂量计的读书;ND-电离室空腔的吸收剂量校准因子, 数据由电离室检定证书得到;SW, air-校准深度水对空气的平均阻止本领比, 见规程表5;Pu-扰动修正因子, 见规程图C1;Pcel-中心电极影响, 其数值一般取1) 。经过上式计算得到有效测量点在水中的吸收剂量, 同时计算X射线剂量示值的误差。规程要求±3%。

以上是加速器的首次检测验收项目的检测方法和步骤, 在日常使用维护过程中只检测辐射质、均整度、对称性以及剂量示值的误差等4个项目。一般情况下, 各项指标进行全面检测有计量技术检测部门1年进行1次, 医院在使用中要定期的对在用加速器进行使用中检验和自校, 为确保加速器各性能技术参数的准确性, 本着对患者负责的态度, 一般要求每月对在用加速器检验和自交1次, 设备出现大的故障维修后, 使用之前要进行全面的检测和校验, 确保设备的准确性和安全性。

3结果

经过利用射线束分析仪、二维水箱和德国PTW剂量仪对加速器每个性能参数的检测, 得到每个项目的检测数据, 依据检定规程严格判断各个项目是否符合规程要求, 检测不合格的项目, 要求工程技术人员进行检修校正, 直到再次检测合格为止, 当所有指标通过检测合格后, 设备方能通过验收, 准许用于临床放疗。

4结论

篇4：医用直线加速器质量控制探讨论文

〔关键词〕医用直线加速器；质量控制；标准化

医用直线加速器（medicallinearaccelerators，MLA）由治疗头、加速管、磁控管、速调管、准直器、定位系统、治疗床、控制系统、调制器、水冷机组等部件组成。MLA是医学上用来对肿瘤进行放射治疗的一种粒子加速装置，其用途是对肿瘤患者进行放射治疗，对MLA的质量控制，保证其质量是放射治疗安全有效的关键，对肿瘤患者的治疗效果以及生命安全十分重要。但现如今，MLA的生产厂家较多，机器的性能参数等参差不齐，另一方面，MLA检测装置的厂家与规格型号也不同，对MLA的检测虽然有行业标准，但在检测过程中仍有很大的差异，所以MLA质量控制的标准化问题亟待解决。

1研究现状

1.1MLA质量控制检测环境

MLA的质量控制检测需要相对适宜的环境，包括温度、湿度、气压、接地线电阻、室内洁净度。电源：（380±10）V，应当设置电压稳压器。温度：25~35℃，在工作前1h需要用空调调整好温度。湿度：40%~65%，由于南方城市的气候较为潮湿，所以应当打开除湿机24h后方可开机，以免过于潮湿影响加速器工作。气压：90~110kPa，接地线电阻：机房应该设置有2根地线，其中1条为信号地线。室内清洁度：室内应当安装效果良好的空气过滤装置。标准的工作环境可以保障MLA的稳定运行，并且可以降低MLA的故障率。

1.2MLA质量控制装置的现状

在MLA的质量控制检测中，检测装置中的水箱是影响因素之一。水箱规格由于厂家的不同有所差异。作为MLA的检测设备,MLA水箱是用来检测MLA性能优劣的重要器具。既然是计量标准器，其规格的不同就会导致检测结果的差异性。MLA检测水箱的规格对于检测结果的影响比较大,受到生产厂家、医疗机构、监管部门的重视。MLA水箱的现状为水箱有大有小，大水箱和小水箱对于每次检测的数据种类有一定的区别，小水箱检测的范围值相对较为局限，而大水箱检测时需要机器持续出束的时间很长，在检测一些老旧MLA时容易机器过热引起故障。MLA水箱差异性的现状不言而喻，其标准亟待统一。

1.3参数的差异性

各方面因素的影响决定了MLA的质量控制准确性。（1）设备使用年限。由于MLA的价格十分昂贵，并且对装机环境、机房条件要求较高，所以很多医院的MLA使用时间已经非常久，有的近10年，MLA是一种精密调控的放射设备，在使用年限过长又缺乏维护保养的情况下，其质量不容乐观。（2）质量控制设备完备程度。质量控制设备的价格十分昂贵，很多医院并没有配备，所以平时对MLA质量的监管属于失控状态。（3）人员质量控制能力及操作经验。很多医院并未配备相应的质量控制检测力量，且质量控制人员水平参差不齐，由于这些因素的影响各医疗机构MLA的检测合格率相差较大。

2质量控制标准化

MLA质量控制的不统一由以下3个方面的因素造成。（1）对其不够重视，首先思想上不够重视使得对此方面工作的投入不够，医院往往没有加强此方面技术人员的培训，另一方面也没有国家层面上细致的硬性规定。（2）进行质量控制的条件不足，一组水箱动辄上百万，很多医院并没有去购买并应用它来做质量控制，难以进行规范。（3）质量控制的主要参数不统一，质量控制时选择的测量参数不一，剂量范围不一。MLA质量控制当前通用的行业标准为JJG589-2008《医用电子加速器辐射源》，既然有标准就应当贯彻落实，而此规程中只规定了各种参数的检测误差范围，并没有详细的检测步骤、检测次数、检测方式的要求，这样其质量控制的标准化很难实现，针对此问题，经过对检测过程的总结探讨以及对文献的查找阅读，对MLA的质量控制内容和精度以及其相对应的检测频数做出规范，见表1。

3总结与展望

篇5：医用电子直线加速器的故障检修

根据医用电子直线加速器的辐射特性，屏蔽是其辐射防护的主要方法。

NCRP报告反映了医用电子加速器机房的屏蔽防护研究现状，我国也制定了一系列的法律法规，以满足人们对电离辐射防护日益提高的需求。

[关键词] 医用电子直线加速器辐射特性屏蔽

1 前言

篇6：医用加速器的维修保养问题与技术

临床资料显示，81%的恶性肿瘤患者都要进行放射治疗，而目前放射治疗的主流设备是医用电子加速器。

笔者通过分析所在医院的美国瓦里安公司23EX医用电子直线加速器自安装八年以来的使用情况，来探讨加速器在安装、维修、维护保养方面的问题和解决方法。

1 我国医用加速器的使用概况

我国医用加速器的起步较晚，水平和国际同类产品还有较大差距，目前主要的还是直线加速器。

直线加速器的主要原理是用微波在加速器管内形成高强度的电场加速注入的电子，最终以接近光速的速度从加速管的另一端射出，电子束可以直接用以治疗(电子线)或打靶后再用于治疗(X线)[1]。

按照所使用的加速管的不同，直线加速器有行波加速器以及驻波加速器两类。

本文中的瓦里安23ex加速器属于驻波加速器。

2 安装调试

篇7：医用直线加速器14年的使用总结

关键词：直线加速器,放射治疗,质量保证

我院于1994年12月引进西门子MD7745电子直线加速器,于2009年2月停止使用,总共使用了14年2个月,属于使用周期较长的个例。经过多年的工作摸索,根据我院加速器的特点,结合实际使用情况,采取了一些预防性的检查和保养,减少了故障发生率和停机率。对于医院来说,减少故障率和降低停机率,就意味着产生更好的社会效益和经济效益。现将我们的体会和工作总结如下,供同行参考。

1 关于直线加速器机房的选址

新建直线加速器机房应远离土质松软的地方和周边可能进行深挖建设的位置,在这些位置,由于机房地基的不均匀沉降倾斜,可能造成机架安装底座、床安装底座发生不均匀沉降和倾斜,影响直线加速器机架、准直器和床三个轴线相对于等中心的偏离误差,从而影响等中心的精度。在论证选址阶段,科主任和物理师应明确提出这个问题。我院加速器自1994年安装至2001年底,等中心在每次自检中均能很好地到达国家的相关技术指标。但从2002年初开始,我们在自检中发现等中心精度慢慢变差,到该年5月甚至超出了国家相关规定的技术指标(等中心精度国家标准允许±2 mm对适形放疗和调强放疗,该精度是±1 mm)[1,2]。为此,我科质量控制小组成员和厂方工程师共同分析查找原因,最后发现是由于距机房100米位置的地铁施工,导致加速器机房地基的不均匀沉降,引起了等中心的偏离。发现了问题后,我们联系地铁施工方,对方进行了技术加固并确保在加速器机房地基不再发生不均匀沉降后,我们共花了六个周末,分步骤才把等中心的精度调整到1 mm以内。这是一项费力费时的工作。因此,在加速器机房选址阶段,就应远离土质松软的地方,同时亦应了解区域规划建设情况,加速器机房选址要远离周边可能进行深挖(如地铁)建设的位置[3]。

2 关于加速器机房湿度的控制

直线加速器有许多真空部件,如磁控管、闸流管等,这些部件由于湿度过高会打火而损坏。起初我们并没有意识到这个问题,在1996年前相继发生磁控管、闸流管的打火损坏,经查认为这些部件的高压小时已经达到预期使用寿命。但在短期内连续发生这些问题,引起了我们的高度重视,经过厂方和医院物理师维修工程师的会同分析,认为是机房湿度常常没有得到很好的控制而导致了上述现象,尤其是梅雨季节。周末休息两天,周一早晨机房湿度超过90%,高湿度导致电路板打火造成了上述管子的损坏。为此,我们设计自制了一套湿度控制系统,当传感器探测到机房湿度超过70%时,通过一个自动开关,使去湿机自动打开;当湿度低于30%时,去湿机自动关闭,从而确保机房湿度控制在30%~70%范围内。在采取了上述措施后,磁控管、闸流管的使用寿命明显延长到5年以上,节约了可贵的使用成本,同时又减少了停机率,有效地提高了为患者服务的水平,取得了经济效益和社会效益的双丰收。

3 加速管真空的维持

加速管是直线加速器的核心部件,它包括了电子枪、加速波导和偏转系统等,价值超过百万。由于它工作时运行着高速电子和高频微波,所以要求加速管一定要在高度真空的条件下工作,否则会引起波导管高压打火或使电子枪阴极中毒,影响波导管的使用寿命[4]。为了保持波导管内部的高度真空,则需要用一定的外部设备,绝大多数直线加速器都用离子泵一钛泵作为抽真空设备[3]。由于真空器件存在自放电现象,所以即使在加速器停止工作时也要真空设备正常工作,这样才能保证加速器波导管在良好的真空条件下运行。但是,由于各种原因的断电会导致离子泵停止工作,从而影响加速管的真空度。加速器的供电按照“区域供电→医院公共配电房→放疗科配电房→380 V稳压器→加速器→各部件”线路流程进行,区域供电、医院公共配电房和放疗科配电房如果发生断电现象,尽管可及时恢复供电,但380 V稳压器必须人为启动。如果停电发生在周末而稳压器又没有及时恢复启动,连续2天离子泵不工作对加速管的影响是很大的。因此,一方面要采取措施减少意外停电,另一方面放疗科要加强与相关后勤科室的沟通,一旦意外停电发生,后勤科室要及时通知放疗科工程师启动380V稳压器,给加速器恢复供电。晨检时要经常检查离子泵的电流是否稳定,如果发现问题,要及时联系维修人员,在确保真空正常的情况下才能开机出束,以免对加速管造成损坏。在实际工作中,有些维修人员常对一些保护电路进行短路来维持加速器的出束,这一点其实要慎用。如果离子泵电流不正常,而采取这种短路方式来维持出束,可能会造成加速管的意外损坏。

4 温控系统

自动温控系统(恒温水循环)是加速器稳定工作的前提。加速管由无氧铜制造而成,线膨胀系数很低,温度的变化将引起加速管发生膨胀或收缩,造成加速管尺寸发生变化,导致加速管工作频率发生变动,进而影响加速管的正常工作。高速电子打击金靶,除少数动能转化为X线外,大多数的动能会转化为热能,也必须通过温控系统的水循环带走。我们的经验是晨检时要检查内外循环水水泵的压力、水的数量和质量以及散热器工作是否正常。特别是内外循环水的数量减少很快的情况下,更要及时检查有无水泄露。一般2-3周要更换内循环水,以免水质变坏影响热交换效果。内循环水最好采用去离子水,医院肾内科用来进行肾透析的去离子水就可以用作加速器的循环水。对加速器准直器内的内循环水管,我们的经验是每三年更换一次,因为这部分水管受到射线的照射,更容易老化发脆。如果由于水管发脆开裂而渗水,将会造成电离室和金靶部件的不可逆损伤,而这些部件的价格非常昂贵。

5 波导充气系统

波导充气系统是给微波传输系统一定压强的气体的一套装置,充气的目的是增加波导内气体的密度,以缩短气体分子运动的平均自由程,从而提高波导击穿强度阈值。所用气体一般是氟里昂(F12)或六氟化硫(SF6),基于其绝缘程度、安全性和可靠性。由于氟里昂的击穿强度高于六氟化硫,一般加速器采用氟里昂。如果使用普通冰箱用的氟里昂,开始时没有问题,时间长后这种气体里的水分和杂质将导致波导频繁打火,加速管、波导、磁控管都可能因打火而损坏[6],因此必须用无水氟里昂。由于波导系统总有缓慢的漏气,晨检时一定要检查氟里昂的压力是否在正常范围内,必要时及时加气以免加速管和磁控管打火。但充气压力也不能太大,否则会充坏波导[7]。在更换加速器真空配件时,往往需要放光氟里昂,但是含氟气体对空气环境破坏很大,现在我们国家和世界大多数国家开始限制并逐步淘汰含氟气体的使用,因此有必要为波导充气系统选择新的气体,干燥高纯氮气(N2)已作为新选择的用气。在新采购加速器时,应该把波导使用气源作为一项技术指标明确提出,否则一旦国家禁用含氟气体,而该类加速器又没有替代气源,则可发生损失巨大。

6 等中心精度的测量和调整

直线加速器等中心精度是现代放射肿瘤学治疗质量的关键因素。它的准确测量和调整是一个放射治疗单位质量保证和质量控制的首要因素,等中心精度的测量和调整是一个系统的工作,必须按照一定程序步骤操作,主要包括:机架安装底座倾斜度的测量和调整;机架旋转轴稳定性的检测;准直器旋转轴稳定性的检测;治疗床安装底座倾斜度的测量和调整;治疗床公转轴线相对等中心偏差的测量和调整;机架旋转轴与辐射束等中心一致性的测量和调整;等中心指示装置的安装和误差调整,如果只进行部分检查,很难确保等中心达到±1 mm的精度。关于如何调整和采用的技术标准,笔者在《医用直线加速器等中心的质量保证和质量控制》和《放射治疗模拟机的质量保证》[3,8]中有详细的论述。

7 定期维护检查的项目

光野十字线、光学测距灯和激光定位灯是给患者摆位的重要参照物。吸收剂量的定标是患者受照剂量准确性的前提,紧急开关和安全连锁是患者和工作人员安全的前提,因此每天进行使用前的晨检是必须的。而辐射能量、光野数字指示准确性、光野射野一致性、辐射野的均整度和对称性等可以每周检查一次。

直线加速器的特点是结构比较复杂,易于出故障。机械精度大小是放射治疗质量的关键因素之一,物理师必须严格定期对它进行质量保证和质量控制的检查。对于新安装直线加速器,物理师必须从加速器安装开始就深入到这项工作中去,而不能等加速器安装好才进行检查,因为一旦某个环节安装工程师没有调整到位,将影响后续的一系列精度,且再要进行调整变得十分困难。

8 工作人员与加速器的安全使用

为了安全有效地使用直线加速器,所有工作人员必须持证上岗,包括放射工作人员证、直线加速器上岗合格证,以及所有医师必须具有执业医师证。按工作岗位职责各负其责,认真工作、密切配合[9]。

(1)放疗医师要采用各种手段进行肿瘤的诊断和鉴别.根据适应证决定采取根治或故息的治疗方法,确定靶区、限定敏感器官及防护剂量,对计划方案进行确认和评估,优选合理的治疗方案。对非常规治疗计划.放疗医师和物理师要参加首次摆位。

(2)放疗物理师配合医师确定处方剂量和合理的照射技术;认真进行剂量计算和治疗计划设计,对调强放疗技术要在验证通过的基础上才能予以患者的实际照射;做好放射治疗的质量保证和质量控制工作,与维修工程师一道严格按照检查频度要求校正医用电子直线加速器的机械、几何及电气参数,确保机器的正常运转。

(3)放疗技师要熟悉医用电子直线加速器的性能,熟练掌握其各项操作,特别是一些常用的设备连锁和治疗连锁。在对病人进行摆位照射治疗时,首先认真核对要治疗的病人与治疗单上是否一致,然后按照医嘱对各项治疗参数进行设置,设置完毕后要仔细检查和核对。核对医嘱、剂量等各项,遇到疑问时,即请主管医师说明或更正。在摆位过程中要以高度的责任心,集中精力,专心致志,严格按照规程操作机器,时刻监视机器的运转和病人的治疗情况,发现问题紧急处理。

参考文献

[1]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社,1999

[2]殷蔚伯.肿瘤放射治疗学[M].北京:中国协和医科大学出版社,2003

[3]胡杰,陶建民,孙光荣,等.直线加速器等中心的质量保证和质量控制[J],中国医疗器械杂志,2007,31(3):213-215.

[4]顾本广.医用加速器[M].北京:科学出版社,2003

[5]詹伟国.离子泵在直线加速器中的应用[J].现代医学仪器与应用,2003,l5(4):31-32.

[6]吴国斌.医用电子直线加速器的日常维护和问题处理[J].实用医技杂志,2005,12(8):2305-2306.

[7]万久庆.医用直线加速器磁控管更换技术探讨[J].医疗卫生装备,2006,27(10):46-47.

[8]胡杰,陶建民,孙光荣,等.放射治疗模拟机的质量保证[J],中国医疗器械杂志,2008,32(3):231-233.

篇8：医用加速器使用测试研究论文

关键词：使用模型,软件可靠性,加速测试,分层抽样,重要抽样

0引言

可靠性是衡量软件质量的重要参数, 对于安全攸关系统必须保证其具有高可靠性。系统中某些失效被认为比其他失效更重要, 且具有危害生命安全或极大破坏性后果, 我们称这些失效为关键操作[1]。在保证软件可靠性测试代价和可靠性指标的前提下, 如何使关键操作得到充分测试, 是可靠性工程的关键。

文献[2]给出了处理关键操作测试的三种方法, 本文在软件可靠性使用模型的基础上, 使用文献[2]的第三种方法, 给出了使用蒙特卡罗仿真的两种抽样方法——分层抽样和重要抽样, 来对软件可靠性进行加速测试。

1基本概念

1.1分层抽样

分层抽样的思想是把积分域分成若干个小区域, 在每个小的积分域上按其重要性, 选取不等的抽样点数, 进行局部的均匀抽样, 以代替在整个积分域上的均匀抽样。这种抽样法可以在计算量增加有限的情况下, 达到降低方差的目的[4]。

分层抽样的策略[5]通常有比例分配及自加权样本、最优分配、分层随机抽样等。本文所使用的策略就是最优分配, 即在分层随机抽样中, 对于给定费用使 $V (\bar{y_{s t}})$ 达到最小, 或对于给定的 $\bar{y_{s t}}$ 的方差V使总费用最小的各层样本量的分配称为最优分配, 其线性费用函数为 $C = c_{0} + \sum_{h = 1}^{L} c_{h} n_{h}^{}$ , 其中, c0是一般测试开销的代价, ch是运行来自块h的测试代价, nh是运行块h的测试数。

1.2重要抽样

重要抽样的基本思想[4]是将整个积分区域上的均匀抽样变为对积分值I贡献大的积分区域上的重要抽样, 即从这一部分选取更多的抽样点。将积分计算公式I=∫ $_{a}^{b}$ g (x) dx改为如下: $Ι = \int_{a}^{b} g (x) d x = \int_{a}^{b} \frac{g (x)}{f (x)} f (x) d x = E [\frac{g (x)}{f (x)}]$ , 则f (x) 为[0, 1]上随机变量X的密度函数, 称它为重要抽样分布。由上式可知其随机变量为 $ξ = \frac{g (x)}{f (x)}$ , 方差为 $D (ξ) = \int_{a}^{b} \frac{g^{2} (x)}{f (x)} d x - Ι^{2}$ , 也就是说在重要抽样中, 用g (x) /f (x) 代替g (x) 进行改变抽样分布的补偿, 并能得到积分值的无偏估计。从降低方差角度看, 可选取和g (x) 尽可能相似的f (x) , 使g (x) /f (x) 接近一个常量, 以减少对数学期望I的偏差, 来达到降低方差的目的。

1.3基于Markov链的软件可靠性使用模型

Markov链使用模型有一个唯一的起始状态和终止状态, 中间使用状态的集合, 状态间的变换边。Markov链的属性要求下一个状态独立于所有以前的状态。假定建模软件使用模型所使用和定义的Markov链是有限状态、离散参数的Markov链。

形式上, 软件的Markov链使用模型可以表达为一个五元组<S, ∑, δ, F, q0>[6], 其中:S是被测试操作集合;∑是迁移标记集合;δ是迁移关系δ:S×∑×[0, 1]→S;F是软件终止运行时的操作集合;q0是初始操作。从操作i到操作j的迁移用一个有序对<i, j>表示, 每个迁移都有一个迁移概率, 记为p (i, j) , 即操作i执行结束后执行操作j的概率。显然 $\sum_{j = 1}^{n} p (i, j) = 1$ , 其中, n是系统操作的总数。

2基于使用模型的软件可靠性加速

2.1基于分层抽样的软件可靠性加速测试

给定一个使用模型M、迁移矩阵P、转移概率p (i, j) , 设某个或某些边包含了关键操作, 则将测试用例自动分成两个块:U块和S块。U块包含的测试用例至少经过一个关键边, 而S块包含的测试用例则均不经过关键边。创建块的目的是使U块的失效率显著高于S块, 这样可以增强测试的效率[7]。

块U和块S的整体概率可以从模型M直接计算得到, 从块U生成的测试用例概率的计算方法如下:

(1) 向模型的每一条关键路径 (I, j) 添加一个占位符状态k;

(2) 删除边 (I, j) , 添加边 (I, k) 、 (k, j) , 这样就可以将k连接至模型;

(3) 吸收所有的占位符状态, 这样就会删除边 (k, j) ;

(4) 吸收所有的终止状态;

(5) 计算PS, 即终止状态所吸收的概率;

(6) 计算PU, 即包含关键边的概率, PU=1-PS

基于模型M创建模型MS和MU, MS用来生成来自块S的测试用例, MU用来生成来自块U的测试用例。删除M中所有关键边即可得到MU和迁移概率矩阵。MU的创建过程如下:

(1) 拷贝M为模型A和模型B;

(2) 在模型A中, 删除所有到终止状态的边中的非关键边, 剩下的到终止状态的边均为关键边;

(3) 对于模型A中的每个状态边 (I, j) , 将其改变为 (I, j’) , 其中j’与模型B中的j相对应;

(4) 在第3步中, 连接模型A和模型B, 即可得到模型MU;

(5) 标准化模型MU。

设fU和fS分别为与块U和块S相关联的失效率, 则MS、MU、边的失效估计WU和WS (可以从矩阵W中获得) 估计出fU和fS。

运行一个从任一状态到终止状态的测试用例的预期代价可由公式 (1) 计算得到:

$c_{i} = \sum_{j = 1}^{Ν} Μ_{i, j} (x_{i, j} + c_{j})$ (1)

其中, Xij是边 (i, j) 的代价, Mij是边 (i, j) 的概率。

由于选择的分层抽样策略是最优分配策略, 所以某一分区块h的测试用例数为:

$n_{h} = n [\frac{p_{h} \sqrt{\frac{f_{h} (1 - f_{h})}{c_{h}}}}{\sum_{i = 1}^{Κ} p_{i} \sqrt{\frac{f_{i} (1 - f_{i})}{c_{i}}}}]$ (2)

2.2基于重要抽样的软件可靠性加速测试

给定一个模型M、迁移矩阵P, 设软件以概率1从初始操作开始执行。改变其使用模型, 使之迁移矩阵为Q, Q满足:对所有qij∈Q, pij∈P, 如果pij=0则qij=0, 如果pij=1则qij=1, 如果qij∈ (0, 1) 则pij∈ (0, 1) 。

根据Q进行测试路径选择, 并假定每条路径的选择过程是独立的, 则可以得到N条测试路径X1, X2, …, XN, 其中, Xj= (X $_{1}^{j}$ , X $_{2}^{j}$ , ...) , X $_{i}^{j}$ 是第j条路径经过的第i个操作。令

$W (X_{j}) = \frac{\prod_{t = 1}^{L} Ρ (X_{t}^{j}, X_{t + 1}^{j})}{\prod_{t = 1}^{L} Q (X_{t}^{j}, X_{t + 1}^{j})}$ (3)

L是路径长度, 即该路径遍历的操作总数, f (Xj) 是路径Xj的失效概率。令

S=f (X) W (X) (4)

X为一条测试路径, W (X) 是一个补偿因子, 称作似然率, 可以证明, 根据迁移矩阵Q进行路径选择, 得到S的数学期望是在迁移矩阵P对应使用模型下失效概率的无偏估计:

$\begin{array}{l} E_{Q} (S) = E_{Q} (f (X) W (X)) = \sum Q (X) f (X) W (X) \\ = \sum Q (X) f (x) \frac{Ρ (X)}{Q (X)} = \sum f (X) Ρ (X) = E_{Ρ} (f (X)) \end{array}$

其中, EQ (·) 和EP (·) 分别是迁移矩阵Q和迁移矩阵P下的数学期望。令:

$\hat{Ρ}_{f a i l} = \frac{1}{Ν} \sum_{j = 1}^{Ν} f (X_{j}) W (X_{j})$ (5)

$\hat{Ρ}$ fail是迁移矩阵Q下S的统计平均, 也是在迁移矩阵P下的失效概率的无偏估计。

重要抽样的关键是如何选择偏置概率分布, 即如何获得代表新使用模型的迁移矩阵Q。尽管不同的矩阵Q都可以得到失效概率无偏估计, 但在有限的统计测试过程中, 需要选择使软件失效概率估计的方差最小的矩阵Q进行测试, 矩阵Q称为优化迁移矩阵。本文以S的方差为准则选择矩阵Q, 使根据矩阵Q进行统计测试得到的失效概率估计的方差最小。

3实例与计算结果

3.1实例

给定模型M (如图1) 及迁移矩阵P (如图2) , 其中关键操作 (KOP) 用粗线表示, 即关键操作为边 (2, 3) 、 (11, 6) 。假设各个操作的失效概率指标构成的向量为fail=[0, 0.2, 0.001, 0.001, 0.001, 0.2, 0.001, 0.001, 0.001, 0.001, 0.001, 0.001]。下面将基于M、Q及fail, 运用分层抽样和重要抽样进行软件可靠性加速测试。

3.2使用分层抽样进行软件可靠性加速测试

在测试代价给定的情况下, 计算运行来自块U和块S的测试用例的期望代价。如果测试代价的目标限制为测试步骤数, 而不是完全测试的测试用例数, 则需要给出期望的测试代价。表1给出了使用分层抽样进行软件可靠性加速测试的分区特征及测试用例分配。

由表1可知, 分给块U的测试用例数远大于分给块S的测试用例数。因此, 使用分区测试有如下优点:只需较少的代价来运行块中的测试用例;关键操作得到了有效的测试等。

3.3使用重要抽样进行软件可靠性加速测试

重要抽样的关键是确定重要抽样分布f (x) , 即如何获得代表新使用模型的迁移矩阵Q。文献[8]给出了使用模拟退火算法调整使用模型迁移概率, 从而得到优化迁移矩阵。使用文献[8]的方法, 可以得到迁移矩阵Q (如图3所示) 。

在测试用例数给定的情况下, 比如进行10000次统计测试, 其测试仿真结果如表2所示, 表2还给出了基于模拟退火算法的统计测试与标准统计测试的比较。

由表2可知, 在给定测试用例数的情况下, 关键操作得到了充分的测试, 并且大大减少了统计测试时间和费用。

4结论

本文使用分层抽样和重要抽样两种方法对软件可靠性进行加速测试, 测试结果表明, 这两种方法均有效地改善了关键操作的测试, 能够使关键操作得到充分的测试, 且测试时间和费用也能够控制在一定范围内。

参考文献

[1]Lyu M R.Handbook of software reliability engineering.MxGraw-Hill publishing, 1995.

[2]Walton G H, Poore J H, Trammell J.Statistical testing of software based on a usage model.Software:Practice and Experience, 1995, 25 (1) .

[3]Bojan Cukic.Accelerated Testing for Software Reliability Assessment.www.lcsee.cemr.wvu.edu.

[4]杨为民, 盛一兴.系统可靠性数字仿真.北京:北京航空航天大学出版社, 1990.

[5]冯士雍, 施锡铨.抽样调查——理论、方法与实践.上海科学技术出版社, 1994.

[6]王涛.基于UML的软件使用模型生成技术研究.国防科技大学硕士学位论文, 2003, 3.

[7]Kirk Sayre.Improved Techniques for Software Testing Based on Markov Chain Usage Models.Doctor of Philosophy Degree, The University of Tennessee, 1999.12.

篇9：医用加速器使用测试研究论文

近年来,正电子发射断层(PET)显像技术及PET用药物在世界范围内得到了飞速的发展,对正电子放射性核素种类和数量的需求也在不断增加[1]。目前,世界范围内的PET用放射性药物大约有1 000多种,近46类,而18F-FDG是众多药物中使用最普遍﹑最广泛的一种[2,3]。由于18F-FDG在临床上的广泛应用,同时,随着PET/CT扫描仪安装数量的不断增多,人们对PET/CT检查的认识普遍提高,临床上申请PET CT检查的人数也越来越多,因此对该药物的需求量也越来越大。此外,一些PET/CT中心还向周边的医疗单位、科研院所等供给放射性药物,因此对核素产量的要求不断提高。

核素产量是衡量回旋加速器性能的一个重要指标。PET-trace回旋加速器核素产量主要由生产时的束流强度和轰击时间决定:束流越强、轰击时间越长,则核素的产量也越多。但是,由于放射性核素都有半衰期,每过一个半衰期,核素的活度将衰减为原来的一半。因此,超出一定时间以后,加速器轰击时间再长,核素产量也不再增加。18F-放射性核素的半衰期为109 min。加速器生产18F-轰击时间超过60 min后,核素的增长就不太明显了。实际生产测试表明,PETtrace回旋加速器生产18F-放射性核素一次轰击最大产量约3 000 mCi。为了提供足够的放射性药物,满足临床18F-FDG PET/CT检查的需求,需要提高PETtrace回旋加速器一次生产18F-放射性核素的产量。

对于患者数量增多带来的药物需求量大的问题,有的医院采用多次生产多次合成的方法。但这样做会增加生产成本,因为每进行一次生产就要消耗一套FDG药盒;同时,这样做也增加了从事放射性药物合成人员的辐射剂量,因为每进行一次合成都要向合成器中添加合成前体,在添加过程中残留在合成器中的放射性药物会对工作人员造成辐射伤害。

2 双束流技术

双束流技术是PETtrace回旋加速器的可选配置。它是在单束流萃取系统的基础上增加1个萃取膜装载器,该装载器配备直流电动机驱动装置,可驱动装载器在其支持轨道上移动,引导束流到编号为4、5、6的束流出口;该系统还有第3个电动机驱动装置,可调整2个装载器,支持轨道的倾斜角度,从而实现双束流萃取且束流强度皆可调整[4]。双束流技术是回旋加速器核素生产的一项先进技术,它将加速束流分为2部分,并分别引导到不同的核素生产靶位,在2个不同的靶内同时进行核素生产。应用双束流技术可同时生产两种不同的核素或者使同一种核素的产量成倍提高,本研究目的主要是后者。

3 靶系统

靶系统是完成特定核反应而产生正电子核素的装置。阴离子束流经萃取膜萃取后转变为阳离子束流,并被引导到相应的束流出口,经靶内两片金属薄膜(Havar薄膜和钛薄膜)进入靶室。PETtrace回旋加速器共有6个靶位,从下到上依次为1号靶位18F-靶、2号靶位13N靶、3号靶位15O靶、4号靶位备用靶位、5号靶位11C靶和6号靶位18F2靶,备用靶位可供功能扩展。本研究拟在备用靶位上再安装1个靶,因为条件限制,仅用13N靶代替18F-靶,1号靶位和4号靶位间隔2个靶位,生产时同时启动1号靶和4号靶,束流经2个装载器上的萃取膜被引导到相应的准直器,同时轰击1号靶和4号靶。

靶在生产时需要供应3种材料,即:靶材料、冷却水和高速循环的冷却氦。核素生产结束后,产品经特富龙管道传送到化学合成装置,最终合成出所需的放射性药物。

4 物理安装

4.1 靶体的安装

排去加速器真空腔内真空,拆下4号靶位上的空置法兰,将束流出口阀门(Beam Exit Valve,BEV)安装在4号靶位上,同时将靶体连接法兰安装在4号靶位上,利用连接法兰上的4个螺栓将其和BEV阀门固定住。靶体与连接法兰通过快速连接装置紧密连接在一起,靶体后法兰接氦冷管道、水冷管道、氦气加压管道和靶水进出管道见图1。

4.2 管道的安装

冷却氦和冷却水管道采用软管,加压氦气和产品管道采用PEEK管,管道从靶体上引出后连接到靶面板上的相应接口。氦冷和水冷管道采用电磁阀控制其流通与否;产品管道连接到靶面板上的阀门,阀门出口连接特富龙管道,特富龙管道经地沟与热室中的化学合成器相连。加压氦气管道中间连接一个压力传感器以检测靶腔内压力,当压力太高或太低时起到自锁的作用,不允许核素生产。BEV阀利用压缩空气控制其开启与关闭,需连接压缩空气管道至BEV阀,两条压缩气体管路分别控制BEV阀的开启与关闭。

4.3 电路的连接设置

靶在生产时需要检测靶体上的电流,这是通过将靶体与Terminal Box 8(TB8)相应端口连接实现的。水冷管道和氦冷管道的开启是通过电磁阀控制的,液体靶面板上的进样阀也由相应的电磁阀控制,需将电磁阀与TB3的相应端口连接。BEV阀门的控制信号也由TB3给出。

5 软件系统的设置

在PSS软件系统中,将4号靶指定为13N核素生产靶,如图2所示。

4号靶参数设置如下:

6 Paper Burning检测束流焦点

Paper Burner靶专门用于束流轰击聚焦校验,靶体如图3所示。取下13N靶,将Paper Burner靶安装在4号靶位上。裁剪1张大小约为3 cm×4 cm的小纸片,在距纸片右侧缘15 mm处划1条直线,距纸片下缘15 mm处划1条直线,2线交叉。将纸片放入Paper Burner靶内,用5μA束流轰击5 s。校验结果如图4所示。在图4中,(a)图焦点偏低,(b)图焦点偏高,只有(c)图焦点在合适的位置。13N靶是液体靶,对于液体靶,焦点应在靶中心点稍偏下,因为液体靶轰击时靶内充氦气加压提高沸点,在靶腔内上方会形成一些汽泡,轰击焦点稍微偏下可以避开这些气泡。图4(a)焦点偏下,可将准直器整体向上移,移动距离为焦点偏离距离的一半;图4(b)焦点偏上,可将准直器整体上移,移动距离同样为焦点偏离距离的一半。

7 单靶生产能力检测

靶体安装完成后,经检测,向靶体内充注高纯水及通氦气等动作皆正常。启动系统,向4号靶13N靶体内充注H218O,采用30μA束流,轰击时间20 min生产18F-放射性核素,产品经活度计检测约600 mCi。

向1号靶18F靶体内充注H218O,采用30μA束流,轰击时间20 min生产18F-放射性核素,产品经活度计检测约850 mCi。

8 双靶双束流生产能力的检测

启动系统,从运行菜单分别进入1号靶和4号靶生产界面,采用双束流技术进行生产,生产参数皆设为束流30μA、轰击时间20 min。生产结束以后,将1号靶靶水和4号靶靶水分别传送到不同的活度计中进行检测。检测结果为1号靶靶水活度约为600 mCi,4号靶靶水约为850 mCi,与单靶生产时的产量一致。

再次从运行菜单分别进入1号靶和4号靶生产界面,采用双束流技术进行生产,生产参数皆设为束流30μA、轰击时间20 min。生产结束以后,靶水经三通阀传送到同一个活度计,经检测总活度约为1 500 mCi。

9 结论

本研究由于条件限制,仅以13N靶代替18F靶进行18F-的生产。但是,实验研究证实,采用双束流技术生产放射性核素的产量为2个靶分别单独生产的核素产量之和,且在双束流生产过程中单靶产量能够达到设备产量的标称值,从而较大地提高了回旋加速器一次生产放射性核素的产量。

随着18F-FDG PET/CT检查的广泛开展,18F-FDG药物的需求量将会越来越大。回旋加速器单靶单次生产放射性核素的产量有限,在患者数量较多且需要向其他单位供药的情况下,药物产量往往难以满足实际需要。采用多次生产能够解决药物需求量大的问题,但缺点也是明显存在的。采用双束流技术生产放射性核素既能够一次性产出足量的放射性药物,相比之下既节约了成本,又减少工作人员所受的辐射剂量。

参考文献

[1]Lena S.FDG-P ET scan and treatment planning for early stage Hodgkin lymphoma[J].Radiotherapy and Oncology,2007,85:176-177.

[2]Clare S S,Heiko S,Henry W D Y.Thymic Extension in the Superior Mediastinum in Patients with Thymic Hyperplasia:Poten-tial Cause of False-Positive Findings on¹⁸F^-FDG PET/CT[J].AJR,2007,188:1716-1721.

[3]Marc J G,Tim A,Arnold J.M,et al.Combined CT Colonogra-phy and¹⁸F^-FDG PET of Colon Polyps:Potential Technique for Selective Detection of Cancer and Precancerous Lesions[J].AJR,2007,188:130-138.

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