MINItrace医用回旋加速器升级后的性能分析

随着医疗技术的不断发展与进步.早期医疗”与个性化医疗”已经成为医疗模式发展的最终方向，而 PET分子影像检查是实现早期个性化医疗的重要临床诊断手段，因此，新型医疗设 备 PET/CT正在不断被各大医 院引进及使用 。而基于PET/CT的分子影像技术是利用放射性药物来追踪受检者身体机能的改变，因此 ，可以说放射性核素的生产是分子影像的基矗放射性核素由医用回旋加速器生产，所以医用回旋加速器已成 为现代分子核医学研究 和应用 的重要工具之-l1。

医用回旋加速器的工作效率和稳定性直接决定了PET/CT检查临床应用和科研应用的前景。我院使用的是美国 GE公司的型号 为 MINItrace的医用回旋加速器 ，已运行近 8 a时间，于 2012年 9月完成升级.升级后的型号为 MINhraceII 本文分析总结 了该机器升级后的性 能特征 以及运行几个月 的应用体会。

1 工作原理及基本组成回旋加速器的工作原理是在回旋加速器主体中心部位的离子源(ion source)经过高压电弧放电而使气体电离发射出粒子束流，该粒子束流在称为Dees的半圆形电极盒中运动。半圆形电极盒与高频振荡电源相连 ，为加速粒子提供交变 的电常在磁惩电场的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的轨道中加速运动。带电粒子经多次加速后，其运动圆周轨道半径达到最大并获得最大的能量，在该点处粒子将被束流提取系统提取引出进入靶室照射靶原子核，从而生产出我们需要的核素目。

不同型号的回旋加速器结构有较大的差异，但它们的基本组成都相同，-般由磁场系统、射频系统、离子源系统、真空作者简介：胡玉民(1980-)，男，硕士，工程师，主要从事医用回旋加速器的应用 、维修及保养方面的研究工作 ，E-mail：huyumin01###t63.com；梁秀艳(1974-)，女，博士，主要从事放射性药物的生产、标记及应用研究。

通讯作者 ：梁 秀艳 .E-mail：liangx###163.com系统 、引出系统 、靶系统 、诊 断系统 、冷却 系统和屏蔽系统等主要系统组成嘲。其基本结构如图 1所示。

根据加速粒子种类 ，将现代医用回旋加速器分为正离子回旋加速器、负离子回旋加速器、单粒子加速器和多粒子加速器 ：根据提供束流 的加速平 面与地 平面 是平行 还是 垂直，可分为水平加速平面回旋加速 器即卧式加速器 、垂直加速平 面 回旋加 速器 即立 式加速器H51。 目前 应用 于全 国PET-CT中心最广泛的是带 自屏蔽系统负离子医用回旋加图 1 回旋加 速器的基本结构速器 ，PET～CT是卫 生部规 划管理 的甲类大 型医用设 备 ，到2010年底 ，已经 累计 审批 配置 ll0台。至 2015年底 ，全 国总体规划配置 PET-CT将达 270台 .即 2011-2015年全 国规划新增配置 160台 。随着分子影像在国内的蓬勃发展 ，医院每天行 PET/CT检查的患者量也在 日益增加 .临床对于药量的需求也不断上涨，所以提高回旋加速器的系统稳定性及药物产量是亟待解决的实际问题，因此，MINItrace医用回旋加速器的升级是非常有意义的2 回旋加速器的升级2.1 MINItracel J简介及升级配置MINItraceII与之前的MINhrace系统相比，在靶束流、离子源、核素产量等核心性能指标上都有显著改善。MINItraceII回旋加速器系统结构紧凑，占地空间小，能加速质子能量达到9.6 MeV，有效靶束流进-步提升，并可以提供双束流轰击，能高效生产常用的PET/CT放射性核素，如 uC、nN、 O和 F，有效满足了医院的临床与科研需求。

· 医疗卫生装备 ·2013年 8月第 34卷第 8期 Chinese Medical Equipment Journal·Vo1.34·No.8·August·2013原理与应用 f Instrument Theo ·1 27·MINItracerlI升级基本包括 5项：(1)MINItrace控制系统升级(MINhrace control system upgrade)；(2)MINItrace二代离子源升级 (MINItrace GEN II ion source upgrade)；(3)新 增智能化 离子 源 邑 校 准系 统 (smart align service tools)：(4)MINI。

trace二代靶系统 (MINhrace GEN II target system)；(5)MINI，trace二代靶体(MINItrace GEN lI target body)。

2-2 MINItrace升级后的主要性能变化2.2.1 提 高了有效 靶束流 、新增二代靶体MINItraceII在第-代 MINItrace的基础上有效提高了靶上束流，将最大有效靶束流由30 A提高到 50 A，产能得到 了有效提高 ，从 而可以满足我 院 PET/CT日诊 断量逐渐增加的用药需求。医用回旋加速器每-次药物生产的成本是基本 固定的 ，所以在诊断能力允 许的范围内生产出来 的药量越多 ，每天科室完成 的受检患者量就越多 .从 而降低 了药物 的平均生产 成本 。

新增用于靶维护时替换的靶体。在对靶系统进行定时维护和更新时，为了减少工作人员的身体辐射损伤，卸下的靶体需要放置较长-段时间，目的是让靶体上残留的放射性物质尽量衰变后再进行维护。放置期间需要备用靶体，从而更方便 、安全 、快捷地进行 靶系统 的维 护与更新 ，以满足 回旋加速器的日常工作需要。

2.2.2 提高了离子源的寿命和稳定性MINhraceII应用 了 目前世界上 最先进 的二代离 子源 .通过优化的结构设计使离子源的寿命达到第-代离子源的两倍左右。二代离子源使用手册中显示，在正常生产条件下二代离子源能够进行 250次以上的生产，即-个二代离子源的寿命可达 l a以上离子源是产生被加速粒子束流的关键部分.其性能表现对于设备的整体稳定性有着至关重要的影响。MINhraceII新增的离子源邑校准系统(smart align service tools)通过可移动的离子源底座和真空腔外的邑微调旋钮，可以非常方便、准确、实时地对离子源进行调试。每次调试都不用打开真空腔，从而节省了大量的时间；配备离子源高级监控软件，在加速器运转时，操作员可通过该系统的数据面板直接读取离子源的实时参数，实时监控离子源的工作状态。Smart Align技术的应用，大大降低了离子源的维修难度、缩短了维护保养时间、提高了维修保养的效率.从而进-步延长了离子源的寿命，提高了系统稳定性。

通过表 1中数据可以看出，在靶电流同为 25 A时升级后离子源的单次生产平均电流明显低于升级前。离子源电流的大小直接影响它的寿命，当电流达到 1 000 mA后离子源系统就会非常不稳定。升级后的离子源电流明显低于升级前。

表 1 升级前后单次生产离子源的平均电流对比mA升级后 352 369 346 356 343 368 351 363 375 361注 ：靶电流为 25 A22.3 升级加速器控制 系统工作站升级：将原来基于 Unix操作系统的 SUN工作站升级为全新的基于Linux操作系统的PCLynx工作站。

Linux是-种开源代码的正版计算机操作系统。在世界各地计算机爱好者的多年支持下，现已成为 目前世界上使用最多的-种操作系统，广泛应用于个人工作站及商业开发等[71。Linux的基本思想有 2点：首先是-切都是文件；其次是每个软件都有确定的用途。Linux主要特征包括：支持多平台、多用户 、多任务；具有良好的操作界面、丰富的网络功能：具有可靠的安全性及稳定性。

Linux支持多用户 ，各个用户对于 自己的文件设备有特殊的权利 ，保证了PCLynx工作站中的各用户之间互不影响。多任务则是现在计算机最主要的-个特点 ，Linux可以使多个程序同时独立地运行。Linux采取了许多安全技术措施 ，其中有对读、写进行权限控制、审计跟踪、核心授权等技术，这些都为PCLynx工作站的安全性提供了有力保障引。

GCU(general control unit)升级：升级射频功率发生器(RF-PG)控制单元 ，升级后射频系统的操作更简单、更稳定，进-步提升系统的整体稳定性，减少控制柜内部件的损耗。

MINItraceII引入了 ETX中央处理器和 Linux操作系统，对离子源、射频等功能单元的控制系统进行了升级.大大简化了加速器控制系统的电路板结构，减少了电路板数量。使控制系统的集成化程度更高，从而使系统变得更加稳定。

总之 ，MINItraceII工作站 升级 为 PC主机 。以及 Linux操作系统的加入使 MINItraceII加速器控制系统拥有了比-代更加灵活的操作以及更高的兼容性和安全性。

2.2.4 新增 RSS远程维护软件MINItracelI由于采用 了新型智能化控制系统 .系统兼容性大大提高，并因此具备了丰富的网络功能。

Linux操作系统采用了读写权限控制 、安全审计、跟踪监测、核心授权等多种安全措施，使得 Linux成为目前最具安全性和稳定性的操作系统之-。因此，MINItraceII工作站配备了RSS加速器远 程维护软件 .从而实现了真正意义上的远程诊断，以事先预警代替事后维修，大大降低了回旋加速器故障发生频率。

3 结语MINItraceII由于采用智能化控制系统和新型离子源，保证了系统的稳定性和安全性，并延长了离子源的使用寿命，提高了药物次产量。Smart Align技术的应用，大大降低了离子源的维修难度、缩短了维护保养的时间、提高了维修保养的效率。

RSS远程维护软件的使用降低了回旋加速器故障发生频率.降低了维修保养的成本♂合场地情况及供应商的建议 ，该型号回旋加速器升级耗时约 1周左右.考虑到设备运行的整体稳定性等因素，建议升级工作最好安排在较长假期内进行。