医科达Versa HD医用直线加速器系统误差的分布特征
摘要
关键词
医用直线加速器;医科达Versa HD;系统误差;分布特征
正文
引言
癌症疾病的发生率逐年增长,中老年不再是疾病主要发生群体,该病有趋向年轻化形式。临床中,对于癌症疾病多选择放射治疗,从而抑制病情发展,改善患者机体不适,而医用直线加速器主要针对癌症疾病开展治疗的一种设备,在应该过程中可形成高能X射线,有针对性的对肿瘤组织进行作用,以破坏癌细胞的DNA结构,从而抑制其生长和扩散,同时尽量减少对周围正常组织的伤害,其对于放射治疗效果有着直接性影响。此外,在放射治疗中误差与治疗质量密切相关,主要表现为摆位误差和系统误差,这些误差可能影响对靶区边缘的剂量准确性,进而导致照射野内复发率的升高,简而言之放射治疗中的误差可能对治疗效果产生负面影响,特别是在确保剂量准确性方面需要引起重视。临床针对摆位误差相关研究较多,而针对系统误差未有较多报道,而医科达Versa HD医用直线加速器对于放射治疗效果等方面确切[1-2]。为减低其系统误差,本文将医科达Versa HD医用直线加速器通过其服务器Versa HDNet生成日志文件,这些日志文件包含设备运行时的各种信息,包括运行参数、测量数据等,通过提取日志文件来进行系统误差的计算与分析,从而展示系统误差的分布规律,即在不同情况下系统误差的变化趋势,这对于了解设备的性能特点、优化治疗计划以及确保患者接受到高质量放射治疗至关重要。
1资料与方法
1.1 方法
选取我院2023-1至2023-12医科达Versa HD医用直线加速器记录数据中随机抽选7d的数据开展研究,系统误差分析项目包含多叶光栅(X1(左)方向和 X2(右)方向各 40 片)、叶片位置、小机头角度、臂架角度、输出跳数(一共2个,跳数MU1和备用跳数MU2)、钨门位置(左右方向为 X1、X2钨门,上下方向为 Y2、Y1)及其随臂架角度的变化规律,应用编程语言存放日志记录文本文件,并获取以上数据,选取Python 相关模块开展误差分析,显示非线性曲线拟合与数据现实。当系统误差(或测量误差)呈现正态分布时,说明误差分布可被拟合为正态分布函数。
1.2 评价指标
分析医科达Versa HD医用直线加速器系统误差结果与X方向钨门系统误差的拟合情况。
1.3统计学分析
用SPSS25.0分析数据,符合正态分布,计量资料(
±s)、计数资料行t检验、
检验对比。P<0.05为差异显著。
2结果
2.1 医科达Versa HD医用直线加速器系统误差结果
小机头角度、跳数MU1及架角度的系统均值在0值附近或接近0值,而MU2系统误差均值接近-2,钨门X1与钨门Y1系统误差均值为负值,而钨门X2、钨门Y2系统误差均值为正值,多叶光栅叶片与钨门系统误差方向相反、距离相近。具体见表1
表1医科达Versa HD医用直线加速器系统误差结果
项目 | 上界 | 下界 | 误差均值 | 标准差 |
小机头角度(度) | -0.410 | 1.000 | 0.000 | 0.190 |
钨门X1(mm) | -1.110 | 0.690 | -0.310 | 0.301 |
钨门X2(mm) | -0.810 | 1.001 | 0.301 | 0.311 |
钨门Y1(mm) | -0.901 | -1.100 | -0.220 | 0.110 |
钨门Y2(mm) | -0.301 | 0.400 | 0.221 | 0.120 |
臂架角度(度) | -0.300 | 0.401 | 0.070 | 0.101 |
跳数MU1 | 0.000 | 0.100 | 0.000 | 0.051 |
备用跳数MU2 | -2.201 | -1.301 | -1.971 | 0.050 |
多叶光栅X1 | -1.701 | 0.701 | 0.500 | 0.141 |
多叶光栅X2 | -0.701 | 2.100 | 0.500 | 0.141 |
2.2 医科达Versa HD医用直线加速器系统误差分布特征
选取医科达Versa HD医用直线加速器记录数据中随机抽选7d数据中随机抽选1d,各项目系统误差臂架角度变化趋势、频率见图1-5,根据图示可发现臂架角度与钨门X方向系统误差为正弦变化特征,多叶光栅系统误差未正态分布,钨门Y方向、输出跳数与小机头角度无分布特征。

图1 臂架角度、小机头角度系统误差随臂架角度变化图

图2钨门X方向系统误差随臂架角度变化分布图与频率直方图

图3 钨门Y方向系统误差随臂架角度变化图

图4调数(MU1)和备用调数(Mu2)系统误差随臂架角度变化图

图5 多叶光栅系统误差随臂架角度变化图
2.3 钨门X方向系统误差拟合
依据图2的观察结果,钨门X方向系统误差随臂架角度的变化呈现出正弦三角函数的特征,为确定这一关系,采用拟合模型y = 偏移 + 振幅sin(角速度x + 初相),这个模型需要通过最小二乘法进行计算,并且可以利用拟合模型对图2的数据进行拟合。
针对钨门X1,拟合结论为y = -0.348 + 0.359sin(0.968x - 0.092);而对于钨门X2,拟合结论为y = 0.349 + 0.357sin(1.110x - 0.0165),从这些拟合结果可以观察到,钨门X1与钨门X2的正弦曲线振幅相同,偏移距离近似,角速度与1近似,而方向为对立面。
3讨论
Versa HD医用直线加速器是一种先进的医疗设备,专门用于进行癌症放射治疗,能够提供高度精确的放射治疗,以精确照射肿瘤组织,同时最小化对周围正常组织的损害,这种精度对于确保疾病控制并减少治疗副作用非常关键,该加速器通常配备先进的图像引导技术,允许医生在治疗过程中实时监测肿瘤的位置,从而使治疗更加准确,这对于处理移动性肿瘤或位于关键结构附近的肿瘤至关重要[3-4]。此外,医科达Versa HD医用直线加速器具有高剂量率,可在短时间内完成治疗交付,这有助于提高患者的治疗效率,并减少患者在治疗室内的停留时间[5-6]。所以,医科达Versa HD医用直线加速器对于放射治疗效果有着紧密性关联,若医科达Versa HD医用直线加速器系统出现误差则可降低放射治疗质量,增加患者疾病复发概率,提高对系统误差的重视度非常有必要[7-8]。
本次调研采用编程的方式获取医科达Versa HD医用直线加速器的运行记录,提取运行数据,这有利于对医科达Versa HD医用直线加速器设备的系统误差开展全方位了解,该方法操作便捷性高,可高效性获得分析结果。医科达Versa HD医用直线加速器的系统误差与小机头角度、钨门位置、臂架角度、输出跳数、多叶光栅等因素之间可能存在一定的关系,这些参数可以影响放射治疗的准确性和精度,其中小机头的角度调整可能影响辐射束的方向,进而影响照射目标的位置,如果小机头的角度调整不准确,可能导致系统误差。钨门的位置决定辐射束的形状和方向,若钨门的位置不准确,可能会导致辐射束的方向偏离预期,引起治疗计划的误差。臂架角度的变化可能会导致辐射束的入射角度发生变化,从而影响照射深度和方向,确保臂架角度准确对于治疗计划的执行至关重要。输出跳数涉及到辐射剂量的控制,如果输出跳数不准确,可能导致治疗剂量的误差,这可能与系统的输出能量和校准有关。多叶光栅的位置和调整对于辐射束的形状和尺寸有一定关联,如果多叶光栅的位置不准确,可能会影响到治疗计划中的目标区域。应提高医科达Versa HD医用直线加速器设备的系统误差,从而进一步确保临床患者治疗安全性与有效性,可通过定期对医用直线加速器进行系统校准,包括定期的保养和维修工作,任何发现的问题都应该迅速修复,以防止系统误差的积累和进一步扩大,并为操作人员提供定期的培训和教育,确保他们了解设备的正确使用方法,并能够处理潜在的系统误差,熟练的操作人员可以更好地识别和处理潜在的问题[9-10]。
通过本次调研所得的结果显示,对于医科达Versa HD医用直线加速器系统,小机头角度、跳数MU1以及臂架角度的系统均值接近于0或在0值附近,表明这些参数在平均水平上相对稳定,而跳数MU2的系统误差均值接近-2,可能指示该参数存在一定程度的系统偏差,具体需要进一步的调查。另外,钨门X1和钨门Y1的系统误差均值为负值,而钨门X2和钨门Y2的系统误差均值为正值,这可能表明在不同方向上的钨门存在一些系统性偏差,需要特别注意;多叶光栅叶片与钨门系统误差方向相反且距离相近,这可能影响到光栅的准直性和辐射束的形状。钨门X方向系统误差呈现正弦变化特征,这与设备间歇期及地球重力作用大小不同有关,提示在设备的运行和维护中,应特别注意环境因素对系统性能的影响,以确保系统的准确性和可靠性。
综上所述:医科达Versa HD医用直线加速器系统误差在合理范围内,多叶光栅系统误差为正态分布,钨门X方向系统误差随臂架角度为正弦变化,小机头角度等其他系统误差无明显分布规律。
参考文献
[1] 胡胜文,郭瑞锋,王泽辉,等. 医科达Versa HD医用直线加速器系统误差的分布特征[J]. 医疗装备,2021,34(19):23-26.
[2] 戚丹. 医科达Versa HD医用直线加速器故障维修2例[J]. 北京生物医学工程,2022,41(1):107.
[3] 王跃伟. 医科达Versa HD医用电子直线加速器日检项目、目的及应用[J]. 健康忠告,2021,15(33):74-75,83.
[4] 王绪刚,于文兵,魏绪国. 医科达Versa HD直线加速器控制区电源故障维修三例[J]. 中国医疗设备,2022,37(6):179-182.
[5] 孔伟,王永东,杨万福,等. 两种检测医用电子直线加速器多叶准直器叶片到位精度的方法[J]. 医疗装备,2022,35(10):14-17.
[6] 李伟,唐武芳. 医科达Versa HD加速器运动系统原理及故障4例[J]. 中国医疗设备,2020,35(3):178-181.
[7] 张虹,夏慧琳,夏婷,等. 国内外医用直线加速器可靠性对比研究[J]. 现代仪器与医疗,2022,28(3):70-75.
[8] 曾华驱,汤树奎,曹剑云,等. PTW QUICKCHECK webline晨检仪在监测医用直线加速器稳定性中的应用研究[J]. 现代仪器与医疗,2022,28(3):25-29.
[9] 徐锋,鲁雯,苏俊红,等. 医用直线加速器维修专家决策系统的设计与实现[J]. 中国医学装备,2020,17(8):131-135.
[10] 阳华东,汪刘,罗斌,等. 根本原因分析法在Elekta Versa HD直线加速器维修管理中的应用[J]. 中国医学装备,2021,18(7):143-146.
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