加速器治療床T板加熱裝置的研制與臨床應用

錢建升，陳謙，王書文

西安交通大學醫學院第一附屬醫院放療科，陜西 西安 710061

加速器治療床T板加熱裝置的研制與臨床應用

錢建升，陳謙，王書文

西安交通大學醫學院第一附屬醫院放療科，陜西 西安 710061

本文探討了加速器治療床T板加熱裝置的研制過程與臨床應用。該裝置主要由碳纖維加熱膜、溫度傳感器、溫控器等部件構成，可將T板從19℃加熱至28℃的時間縮短至15min左右，并且能夠保持T板表面溫度恒定。臨床應用證實，加速器治療床T板加熱裝置安全有效，達到了臨床使用的預期目的。

放射治療；T板加熱裝置；治療床；傳感器

0 前言

隨著現代精確放療技術的發展，三維適形放療（3D CRT）、調強適形放療（IMRT）及影像引導放射治療（IGRT）的臨床應用越來越廣泛，腫瘤患者每次在治療床上的停留時間也延長至10～30min[1]。在秋冬季節，雖然治療室內有空調等制熱設備可以維持室內溫度保持相對恒定，但是由于外部環境濕冷，治療室又需要使用通風系統，治療床床面及T板表面溫度有時相對偏低，老年及體質偏弱的患者容易受涼、感冒，導致治療中斷。針對上述現象，筆者研制了一款加速器治療床T板加熱裝置，具有一定的臨床使用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2013年11月～2014年3月在我院進行治療的腫瘤患者40例，年齡45～68歲，對其使用加速器治療床T板加熱裝置的感受進行了詳細的隨訪與匯總。

1.2 使用材料

研制加速器治療T板加熱裝置使用的材料包括ELEKTA加速器全碳素治療床、有機玻璃T板、溫度計（測量范圍：0～100℃），碳纖維加熱膜（75cm×48cm）、熱電偶（鎳絡-鎳硅K型）、溫控器（XTM608系列）、T板特制固定板和固定螺栓、空氣開關以及FLUKE187數字萬用表等。

1.3 設計思路

電源經溫控器輸入電源連接至固定在治療床T板上的加熱部件，溫度傳感器將測得的T板表面溫度反饋至溫控部分，溫控部分將熱電偶反饋的實際測量溫度與設置溫度進行比較后，通過控制相線確定是否為加熱部件提供電源輸出，保證T板表面溫度在達到設置溫度后能夠保持相對恒定。加速器治療床T板加熱裝置由電加熱器、溫度傳感器和溫控器三部分構成。

1.4 部件選擇

（1）加熱部分：加熱部分主要采用碳纖維電熱膜，它是由非金屬碳纖維發熱材料與高強度絕緣材料經高溫高壓密閉復合而成。其性能特點主要有：① 熱轉換效率高達98％以上；② 溫度均勻，面狀發熱；③ 防水等級6級；④ 超薄柔軟，可以卷成圓形或半圓；⑤ 使用壽命長達3×104h[2]。

（2）測溫部分：溫度傳感器的種類繁多，常用的有PTC/NTC熱敏電阻、熱電偶等，經過反復測試，熱電偶作為溫度傳感器，其特點主要有：① 測量精度高：與被測對象直接接觸，不受中間介質影響；② 熱響應時間快：對溫度變化反應靈敏；③ 測量范圍大：40～1600℃連續測溫；④ 性能可靠、機械強度好；⑤ 使用壽命長、安裝方便。

（3）溫控部分：選擇XTM608系列智能數顯溫度器，其特點主要有：① 測量誤差小：±0.5 F·S，附加冷端補償功能；② 控制方式為PID、二位式可選；③ 輸入類型多。

1.5 具體線路和系統測試

T板加熱裝置的線路連接，見圖1。T板加熱裝置主要使用溫控器和熱電偶來控制T板加熱溫度的范圍和時間。此裝置根據加速器機房的環境溫度和患者對T板溫度的感知度來設置溫控器加熱溫度的上、下限。在加熱過程中，熱電偶將測量的T板溫度反饋至溫控器，溫控器根據此溫度值判斷是否繼續加熱，控制受控相線的輸入，保證T板溫度保持在相對恒定的范圍內。T板加熱裝置系統測試主要包括：溫控器與熱電偶性能測試、T板加熱效果測試以及在實際治療條件下進行的相關測試（表1）。

圖1 T板加熱裝置線路連接圖

表1 T板加熱裝置系統測試

2 結果

溫控器與熱電偶性能測試數據，見表2。在設置溫度范圍內，負載加熱溫度與設置溫度相近，當加熱溫度超過設置溫度時，溫控器快速響應并關閉電源，說明溫控器與熱電偶的性能滿足使用要求。

表2 溫控器與熱電偶性能測試數據

T板加熱效果的測試數據，見表3。T板的表面溫度從室溫達到接近32℃，需要約7h；溫控器顯示溫度與電熱膜表面溫度接近（平均相差：±0.82℃）；但T板表面溫度較低。上述測試結果不能滿足臨床需要，改進步驟如下：① 經過對溫控器相關參數的反復調整、測試和加熱效果的比較，相關參數數值最后確定為：報警上限：40.0，量程上限：40.0，量程下限：19.0，測量誤差修正：0.0；② 考慮到T板為有機玻璃材料，其熱量傳導性較差（熱導系數：≥20℃，0.19 W/m·K；＜20℃，0.20 W/m·K），且整體面積較大，采取在T板加熱區域間隔3cm用Φ6鉆頭打孔的措施以增加整體的熱傳導效果；③ 為了保證碳纖維電熱膜的解熱效果，對T板、碳纖維電熱膜在治療床面上加以固定，使用的器件規格為：固定螺栓（Φ8，長：10mm），固定板：14mm×20mm×4mm。在治療室模擬正常治療條件下T板加熱裝置的測試數據，見表4。對40例腫瘤患者使用T板固定加熱裝置，統計結果如下：35例：比較滿意，3例：一般，1例：偏熱，1例：偏涼。

表3 T板加熱測試數據

表4 模擬治療條件下T板加熱測試數據

3 討論

隨著精確放療的實施，在實際治療過程中不僅要考慮治療計劃實施的安全性、準確性，也要保證腫瘤患者治療體位的重復性、一致性，因此放療體膜及固定裝置的使用越來越廣泛，國內對各種體部固定裝置的研究也較多[3-8]。精確放療固定板具有使用方便、靈活、減少損耗、擺位迅速、舒適等優點，但是舒適性不足[9]。在臨床應用中，由于外部環境濕冷，治療室又需要使用通風系統，治療床床面及T板表面溫度有時相對偏低，老年及體質偏弱的患者容易受涼、感冒，導致治療中斷。

本研究選擇的溫控器與熱電偶的性能可以滿足設計使用要求（表2）。在對溫控器參數進行反復設置、測試，對T板進行固定并在加熱區域打孔后，T板從19℃加熱至27℃的時間縮短至15min左右；在實際治療流程中，同時開啟加速器與T板加熱裝置，在加速器設備達到預熱條件的情況下，T板表面溫度基本已達到約32℃（表3～4）。當溫控器顯示溫度達到設置溫度上限40℃時，溫控器自動調整輸出，從而保證T板表面溫度基本保持穩定；當溫控器顯示溫度在40℃左右時，T板表面溫度基本保持在35.5～36.0℃之間，而且可以維持24h，避免了燒燙傷等意外的發生。當溫度超過設置溫度上限時，裝置提示報警，可以手動關閉電源。在上述實驗過程中，為了保證T板和加熱膜的位置相對固定，用T板固定裝置將二者固定在滿足臨床治療要求的治療床的相應區域，提高了臨床擺位的準確性，縮短了擺位時間。

T板加熱裝置的臨床使用，能夠提高在特殊溫度環境下病人治療的舒適性，避免老年及體質偏弱的患者受涼、感冒，當加速器機房環境和T板表面溫度達到正常溫度時，該裝置可以關掉電源。該裝置在以下幾個方面進行了系統測試：① 安全性：由于上述加熱裝置采用碳纖維加熱膜交流電加熱，首先必須考慮其使用的安全性，避免電擊等意外的發生。該裝置的相關元器件均選擇最高安全等級；電氣部分嚴格按照操作規范進行連接、測試，各部件尤其是碳纖維加熱膜在通電過程中的絕緣性達到醫療設備使用要求[10-11]；② 過熱或燙傷：經過對裝置相關參數的反復調整和測試，最終T板的表面溫度保持在35.0～36.0℃，避免燒燙傷等意外的發生；③ 對治療劑量的影響：有機玻璃、碳纖維加熱膜、T板固定裝置各部件對放射治療患者吸收劑量的測量，與韋漢榮[12]等的測量結果相近，最終選擇尼龍材料作為T板加熱裝置的固定器件材質。經過反復觀察、比較，T板固定裝置部件位于治療X射線路徑之外，對臨床治療劑量無影響。

T板加熱裝置在滿足臨床治療需求的前提下，可以提高腫瘤患者在治療過程中的舒適性，該裝置對于醫院的其他檢查科室（如CT、DR、B超等）也有一定的臨床使用價值。

[1]喬延偉.腫瘤精確放療技術發展及應用現狀[J].中國醫療設備, 2014,29（7）：73-76.

[2]任磊.關于電熱膜技術的應用與研究[J].科技風,2011,（12）：20.

[3]劉暉,張俊,鐘亞華,等.自制體部固定裝置在SBRT放療中的應用分析[J].中華放射腫瘤學雜志,2013,22（6）：501-503.

[4]劉德穩.不同體位固定技術在胸腹部腫瘤放射治療中的應用比較[J].中外醫學研究,2014,12（19）：121-122.

[5]武寧,姜德福,韓東梅,等.胸腹部腫瘤放療中應用不同體位固定技術的效果比較[J].中華放射腫瘤學雜志,2011,20（4）：320-321.

[6]程光惠,武寧,韓東梅,等.不同體位固定技術在胸腹部腫瘤放射治療中的應用比較[J].中國腫瘤,2010,19（10）：702-704.

[7]方良毅,李俊銘,黃敏敏.放射治療一體化固定板的應用與優勢[J].醫療裝備,2013,26（12）：11-12.

[8]徐軍,馬艷偉,馬景光,等.一體化放療固定板的研制與臨床應用[J].中國醫療器械雜志,2012,36（1）：67-68.

[9]李勤,蔡英全,楊怡萍,等.多功能精確放療固定板的臨床應用體會[J].現代腫瘤醫學,2009,17（8）：1559-1560.

[10]GB9706.15-2008,醫用電氣設備 第1-1部分：安全通用要求[S].

[11]魏景鋒.國家標準GB9706.1-2007醫用電氣設備安全通用要求所需試驗及儀器分析[J].中國醫療器械信息,2013,（9）：17-20.

[12]韋漢榮,曾自力.體位固定材料對放射治療患者劑量的影響[J].廣西醫學,2014,36（6）：767-769.

Development and Clinical Application of a T-Plate Heating Device for the Medical Accelerator Treatment Table

Qian Jian-sheng, CHEN Qian, WANG Shu-wen
Department of Radiation Oncology, the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China

This paper mainly explored the development and clinical application of a T-plate heating device for the medical accelerator treatment table, which consisted of the carbon fiber heating membrane, temperature sensors and temperature controllers.The device could heat the T-plate from 19℃ to 28 ℃within 15min and maintain the stable surface temperature.According to the clinical applications, its safety and effectiveness had been demonstrated and its intended use was achieved.

radiotherapy；T plate heating device；treatment table；sensor

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.034

1674-1633（2015）07-0106-03

2015-02-28

修回日期：2015-03-25

錢建升，工程師。

通訊作者郵箱：jianshengqian@163.com