医科达Versa HD医用直线加速器系统误差的分布特征

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耿国星

安徽省肿瘤医院,安徽省合肥市230000

摘要

目的:分析医科达Versa HD医用直线加速器系统误差的分布特征。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,分析医科达Versa HD医用直线加速器系统误差情况。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。钨门Y方向、输出跳数与小机头角度无分布特征,而多叶光栅系统误差未正态分布,臂架角度与钨门X方向系统误差为正弦变化特征。结论: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。


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(一2个,跳数MU1和备用跳数MU2)、钨门位置(左右方向为 X1X2钨门,上下方向为 Y2Y1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

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。P0.05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

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X1mm

-1.110

0.690

-0.310

0.301

钨门X2mm

-0.810

1.001

0.301

0.311

钨门Y1mm

-0.901

-1.100

-0.220

0.110

钨门Y2mm

-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 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。

图片1.png

1 臂架角度、小机头角度系统误差随臂架角度变化图

 图片2.png

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

图片3.png

3  钨门Y方向系统误差随臂架角度变化图

 图片4.png

4调数(MU1)和备用调数(Mu2)系统误差随臂架角度变化图

图片5.png

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近似方向对立面。

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

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