Trilogy加速器GFIL连锁问题的探讨

0引言 Trilogy是瓦里安公司推出的一款具有同步成像、图像引导放射治疗、容积弧形调强放射治疗、调强适形放射治疗、立体定向放射治疗等先进治疗技术手段的医用直线加速器,为保障放射治疗过程中剂量的精准控制,设备采用三极（栅控）电子枪发射系统,该系统由低压冷端和高压热端两部分组成。低压冷端由电源板（D890670）、AFC枪脉冲控制板（D1103145）、枪控制板（D882310）、冷端控制背板（D890410）和光学接口板（C882330）组成；高压热端由枪高压电源板（A882561）、灯丝电源板（D882230）、枪驱动脉冲板（100014759）、低压电源板（78-590736—70）以及热端背板（D882290）组成。

瓦里安Trilogy加速器Carrousel工作原理及故障分析

本文通过分析检修瓦里安生产的Trilogy型加速器Carrousel故障一例,为直线加速器维修提供借鉴经验。首先系统分析了均整盘的构成、port的编码机制、位置开关的检测原理、定位销的运动及控制,然后归纳总结了均整盘中各路信号的逻辑关系。了解其工作原理,便于快速准确的定位故障部件。以遇到的均整盘运动故障为例,从均整盘的定位和驱动两个部分入手,总结可能引起故障的原因,有条理的逐个排除,并详细介绍了测试方法和故障的排除过程。通过对均整盘常见故障的排除与维护,保证加速器处于最佳工作状态,并减少故障的发生。

探讨瓦里安trilogy加速器电缆磨损引发的故障检修与管理

医疗一直受到来自社会各界人士的关注,高科技、现代化的医疗仪器有助于促进医疗事业发展,对于保证人们身体健康具有积极意义。本文分析了瓦里安trilogy加速器的特点,分别探讨了瓦里安trilogy加速器位置单元、OBI线缆以及传动结构故障检修与管理,希望瓦里安trilogy加速器能够被广泛使用,更好地服务于医疗。

瓦里安Trilogy加速器对称性的调整

加速器的对称性是描述射野剂量分布特征的一个重要指标,它定义为在标称源皮距下模体深度10 cm处,最大射野的80%宽度范围内,偏离中心轴对称两点的剂量率差值与中心轴上剂量率比值的百分数。按照国际电子委员会（IEC）标准,对称性指标应不超过3%。

Clinac iX和Trilogy加速器束流匹配计划验证分析

通过对束流匹配的加速器进行计划设计,比较计划参数,验证交叉执行的差异及通过率,验证束流匹配的可行性及可靠性。选取头颈、胸部和腹盆部共15例病例,分别设计Clinac iX和Trilogy两个不同治疗机的三维适形计划(3D-CRT);另选头颈、胸部和腹盆部共15例病例,分别设计两个不同治疗机的调强计划(IMRT)。比较相同计划类型不同治疗机的计划差异,评价指标包括靶区PTV的D98%、D2%、Dmax,晶体Dmax、脑干Dmax、左右肺V5 Gy、双肺V20 Gy、脊髓Dmax、膀胱D50%、小肠D2 cc、股骨头V40 Gy等危及器官及治疗机跳数MU。并对治疗机执行计划进行点剂量和面剂量验证。PTV的D98%、D2%、Dmax剂量差异最大平均值标准差分别为-0.52%±0.30%、0.53%±0.45%、-0.55%±0.17%,危及器官剂量差异最大平均值为膀胱D50%(0.94%±0.84%);Clinac iX和Trilogy治疗机执行所有计划的最大绝对剂量偏差分别为2.36%和-2.80%。MatriXX和PV的γ验证通过率结果平均值分别在97.00%和96.00%以上,Clinac iX最小值为95.40%,Trilogy最小值为95.90%。两台经过束流匹配的治疗机之间交换执行计划的剂量学偏差在临床可接受的范围内,各项参数能精准执行,必要时可以在两台治疗机之间交换执行计划,保证病人放疗疗程完整。

Clinac iX和Trilogy加速器束流匹配计划验证分析

通过对束流匹配的加速器进行计划设计,比较计划参数,验证交叉执行的差异及通过率,验证束流匹配的可行性及可靠性。选取头颈、胸部和腹盆部共15例病例,分别设计ClinaciX和Trilogy两个不同治疗机的三维适形计划(3D-CRT);另选头颈、胸部和腹盆部共15例病例,分别设计两个不同治疗机的调强计划(IMRT)。比较相同计划类型不同治疗机的计划差异,评价指标包括靶区PTV的D_(98%)、D_(2%)、D_(max),晶体D_(max)、脑干D_(max)、左右肺V_(5 Gy)、双肺V_(20 Gy)、脊髓D_(max)、膀胱D_(50%)、小肠D_(2 cc)、股骨头V_(40 Gy)等危及器官及治疗机跳数MU。并对治疗机执行计划进行点剂量和fi剂量验证。PTV的D_(98%)、D_(2%)、D_(max)剂量差异最大平均值标准差分别为-0.52%±0.30%、0.53%±0.45%、-0.55%±0.17%,危及器官剂量差异最大平均值为膀胱D_(50%)(0.94%±0.84%);Clinac iX和Trilogy治疗机执行所有计划的最大绝对剂量偏差分别为2.36%和-2.80%。MatriXX和PV的γ验证通过率结果平均值分别在97.00%和96.00%以上,Clinac iX最小值为95.40%,Trilogy最小值为95.90%。两台经过束流匹配的治疗机之间交换执行计划的剂量学偏差在临床可接受的范围内,各项参数能精准执行,必要时可以在两台治疗机之间交换执行计划,保证病人放疗疗程完整。

瓦里安Trilogy直线加速器疑难故障解决二例

日常使用瓦里安Trilogy直线加速器时常会遇到不同类型的连锁故障,有剂量连锁、主要连锁、次要连锁等。其中剂量连锁不常见,本文详细分析了瓦里安Trilogy直线加速器在出现剂量连锁ION1、ION2和EXQ1、EXQ2时的故障排除和解决办法,这种解决思路和方法在临床工作中有效且实用,可以较迅速解决这种连锁故障,恢复设备正常运行。

中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器的发展和应用

中国原子能科学研究院(简称原子能院)自1958年建成我国第1台回旋加速器以来,已经研发出了一系列强流回旋加速器装置,为我国核学科和核技术应用等发展发挥了极其重要的作用。原子能院在1996年建成了我国第一台专用于医用同位素生产的30 MeV/350μA强流质子回旋加速器,在2014年建成了国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器大科学装置(100 MeV/520μA)。在2021年,原子能院自主研发出了国内首台引出流强1 mA以上的14 MeV强流质子回旋加速器。该加速器的建成,为我国基于小型化强流质子回旋加速器的中子源应用奠定了基础。基于14 MeV强流质子回旋加速装置,先后建成了国内首台用于硼中子俘获治疗(BNCT)的治疗装置样机和用于中子成像无损检测的实验验证样机,并开展了相关实验研究。目前,原子能院正在研制用于BNCT临床等应用的18 MeV/1 mA强流质子回旋加速器,并且正在开展流强达到3~5 mA的基于H_(2)^(+)的新型强流回旋加速器的研发。原子能院的强流回旋加速器,在基于加速器中子源的BNCT和中子成像、加速器生产医用放射性同位素等应用方面将发挥重要的作用。

应用型电子直线加速器用C波段大功率速调管研究与开发

为满足C波段应用型直线加速器功率源要求,研制了一支C波段大功率速调管。通过对电子枪结构模拟计算并利用正反向组合式聚焦线圈调整过渡区磁场,完成了电子光学系统设计,电子注通过率达到100%,电子注波动率为4.8%。综合应用一维至三维计算程序对注-波互作用段开展参数优化及PIC仿真,最终确定了6个谐振腔的速调管方案。腔体加工冷测调配后焊接形成整管,并开展了高功率测试,在电子注电压为115 kV、电流为79.6 A条件下,馈入频率为5712 MHz、功率为100 W的信号时,该速调管可输出的峰值功率为3.52 MW,增益为45.5 dB,效率为38.5%,达到了预期研制目标。

第四代同步辐射光源加速器物理与技术

同步辐射光源是20世纪应用最广泛的高性能X射线源,已成为物理、化学、能源环境、生物医学、先进材料等领域前沿研究的重要工具。进入21世纪,基于电子储存环的同步辐射光源的发展前沿是第四代同步辐射光源(4GLS)。其采用紧凑型的多弯铁消色散结构,可以实现接近甚至达到X射线衍射极限的超低束流发射度,将光源亮度在第三代光源基础上进一步提升2—3个数量级。文章将重点介绍第四代同步辐射光源关键的加速器物理与技术,以及国际范围内第四代同步辐射光源装置的发展情况。

瓦里安Trilogy直线加速器多叶准直器故障维修二例

瓦里安Trilogy系统是第一款支持同步成像的直线加速器。目前其On-Board Imager■(OBI)kV成像系统提供了广泛的成像模式,包括kV、MV、CBCT和透视。临床医师可通过其获得软组织、骨骼解剖或其他标记的高质量图像,以实现最佳患者定位。同时,Trilogy治疗系统的治疗时间更短,对健康组织的损伤更小,并能提供广泛的癌症护理。Trilogy系统用途广泛而可靠,已成为高级放射治疗的金标准^([1-4])。

超大颗粒肥水田气力深施加速器设计及参数优化

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.7 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。

大功率花瓣加速器X射线闪光放射治疗设备设计研究

目的:研究设计一种用于超高剂量率的闪光放射治疗(Flash-RT)设备,用于超高剂量率Flash-RT的机制研究。方法:Flash-RT设备的设计基于大功率花瓣加速器技术路线,可实现Flash-RT对超高剂量率及多照射角度的需求。从设备总体设计、主要组件及特点、束流动力学设计、移动及初步实验平台搭建等方面开展相应设计与研究。结果:设计的Flash-RT设备剂量率在距离靶点0.8 m处可达到100 Gy/s,并且容易实现多角度的放射治疗方式。结论:基于大功率花瓣加速器技术路线设计的X射线设备,可实现超高剂量率的医用Flash-RT设备机制的研究。

基于Halcyon加速器百分百图像引导模式下盆腔肿瘤CTV-PTV边界外放的研究

目的探讨基于Halcyon加速器百分百图像引导模式下盆腔肿瘤临床靶区-计划靶区(Clinical Target Volume,CTV)-(Planning Target Volume,PTV)边界外放的摆位误差。方法选取2023年1—5月在Halcyon加速器上行调强放射治疗的19例盆腔肿瘤患者为研究对象,采集每个患者分次间、纠正后、分次内300套共900个锥形束CT图像,与计划CT进行配准融合,得到三维方向上的矢量误差,用X(左右)方向、Y(头脚)方向、Z(腹背)方向表示。计算摆位误差及分布趋势,并根据纠正后及分次内的摆位误差计算CTV-PTV的外放边界。结果X方向上,分次间、纠正后、分次内的摆位绝对误差分别为(2.07±1.82)、(0.19±0.19)、(0.30±0.28)mm;Y方向上,分次间、纠正后、分次内的摆位绝对误差分别为(3.87±2.67)、(0.23±0.31)、(0.27±0.23)mm;Z方向上,分次间、纠正后、分次内的摆位绝对误差分别为(0.72±0.83)、(0.20±0.22)、(0.30±0.27)mm,差异均有统计学意义(P<0.05)。纠正后和分次内X、Y、Z 3个方向分别有97%和96.33%的摆位误差在1 mm以内。CTV-PTV外放边界从6.36 mm缩小到1.06 mm。结论从摆位误差角度来看,基于Halcyon加速器百分百图像引导模式下的盆腔肿瘤治疗,根据纠正后和分次内的摆位误差计算CTV-PTV外放边界为1.1 mm。通过Halcyon加速器治疗盆腔肿瘤患者可降低摆位误差,提高患者靶区和危及器官的安全精度,缩小CTV-PTV边界外放值,减少正常组织的累及体积。

MRNDA:一种基于资源受限片上网络的深度神经网络加速器组播机制研究

片上网络(Network-on-Chip,NoC)在多处理器系统中得到了广泛的应用.近年来,有研究提出了基于NoC的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)加速器.基于NoC的DNN加速器设计利用NoC连接神经元计算设备,能够极大地减少加速器对片外存储的访问从而减少加速器的分类延迟和功耗.但是,若采用传统的单播NoC,大量的一对多数据包会极大的提高加速器的通信延迟.并且,目前的深度神经网络规模往往非常庞大,而NoC的核心数量是有限的.因此,文中提出了一种针对资源受限的NoC的组播方案.该方案利用有限数量的处理单元(Processor Element,PE)来计算大型的DNN,并且利用特殊的树形组播加速网络来减少加速器的通信延迟.仿真结果表明,和基准情况相比,本文提出的组播机制使加速器的分类延迟最高降低了86.7%,通信延迟最高降低了88.8%,而它的路由器面积和功耗仅占基准路由器的9.5%和10.3%.

限制回旋加速器中粒子最大能量的几个因素

从回旋加速器的基本原理出发,分析了限制粒子最大能量的几个因素,即D形盒半径和磁感应强度大小、加速极板之间的间距和加速电压、狭义相对论效应导致的粒子质量变化.并通过实际加速器的数据,分析和比较了在这几个因素独立影响下,粒子最大能量的数量级.

瓦里安Trilogy直线加速器常见故障及维修两例

目的通过对瓦里安Trilogy直线加速器日常出现的故障、处理方法及原因的分析,总结相关维修及处理经验,为准确判断故障、缩短患者等待时间以及提高开机率提供依据。方法对医院正在使用的瓦里安Trilogy直线加速器常见的多叶准直器(Multi-Leaf Collimator,MLC)叶片故障以及机架旋转故障进行分析,整理故障原因以及故障的处理方法。结果Trilogy直线加速器MLC故障的频繁出现与科室收纳的病人量,设备开机时长密切相关,而旋转机架故障与设备运转效率相关。这些故障与硬件配置以及操作规范对设备正常运行均有影响。结论瓦里安Trilogy直线加速器结构复杂,零部件的日常保养能减少故障的发生,对一些常见的故障能够及时现场处理,能够有效缩短停机时间,提高开机率。

规则压缩模型和灵活架构的Transformer加速器设计

基于注意力机制的Transformer模型具有优越的性能,设计专用的Transformer加速器能大幅提高推理性能以及降低推理功耗。Transformer模型复杂性包括数量上和结构上的复杂性,其中结构上的复杂性导致不规则模型和规则硬件之间的失配,降低了模型映射到硬件的效率。目前的加速器研究主要聚焦在解决模型数量上的复杂性,但对如何解决模型结构上的复杂性研究得不多。该文首先提出规则压缩模型,降低模型的结构复杂度,提高模型和硬件的匹配度,提高模型映射到硬件的效率。接着提出一种硬件友好的模型压缩方法,采用规则的偏移对角权重剪枝方案和简化硬件量化推理逻辑。此外,提出一个高效灵活的硬件架构,包括一种以块为单元的权重固定脉动运算阵列,同时包括一种准分布的存储架构。该架构可以高效实现算法到运算阵列的映射,同时实现高效的数据存储效率和降低数据移动。实验结果表明,该文工作在性能损失极小的情况下实现93.75%的压缩率,在FPGA上实现的加速器可以高效处理压缩后的Transformer模型,相比于中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)能效分别提高了12.45倍和4.17倍。

不同品牌医用电子直线加速器的故障分析及设备管理策略

目的通过阐述主流品牌医用电子直线加速器(LA)的故障情况,探讨控制故障风险点的策略并为日常设备管理提供思路。方法选取2台瓦里安和1台医科达LA,统计分析2022年12月至2023年12月期间的94次故障,比较故障类型、故障处置方式在不同品牌和不同使用年限之间的差异。结果投入使用1年内的设备瓦里安TrueBeam故障率最高(45.74%)(P<0.05),多叶光栅故障和电子加速系统故障明显多于其他类型的故障(P<0.05),需要更换部件的故障明显多于可通过重启或调整参数的故障(P<0.05),瓦里安更换部件的数量多于医科达(P<0.05)。结论LA作为高故障率的高精尖设备,需提升临床工程师的维护能力和维修判断能力,切实保障设备的临床运行。

基于片上系统的可配置卷积神经网络加速器的设计与实现

针对现阶段卷积神经网络(CNN)加速器的设计只能部署在单一现场可编程门阵列(FPGA)平台、不支持硬件平台升级迭代的问题,设计了一种基于片上系统(SoC)的可配置CNN加速器。该加速器具备以下2个特点:(1)在电路设计中将数据位宽、中间缓存空间大小、乘法器阵列(MAC)并行度作为一种可选配置参数,通过调整资源使用量,使得该加速器能够适配不同FPGA硬件;(2)提出了动态数据复用的策略,通过对比数据传输过程中不同复用方式下的总参数量差异,动态地选择复用方法,以减少数据传输的等待时间,提高乘法器阵列利用率。该方案在ZCU104板卡上进行了实验,实验结果表明,当数据位宽选择8、乘法器阵列并行度选择1024、核心运算模块工作在180 MHz时,卷积运算阵列峰值吞吐量为180 GOPs,功耗为3.75 W,能效比达到47.97 GOPs·W^(-1),对于VGG16网络,其卷积层的平均乘法器阵列利用率达到84.37%。