国产碳离子治疗系统标准化质量管理体系的建设

2019年甘肃省科技厅重点研发计划-社会发展类项目（2019-0203-SFC-0207）：重离子治疗中心项目建设，负责人：张雁山。

祁英，主任，研究方向：肿瘤放射治疗及剂量学、医用加速器应用技术和CT图像在精确放疗中应用；孟万斌，物理师，研究方向：放射治疗。

国产碳离子治疗系统标准化质量管理体系的建设

■  祁英^**  孟万斌^**  潘鑫  张梦灵  朱芳芳  张福元

甘肃省武威肿瘤医院  武威  733000

摘要：为了优化当前国产医用重离子加速器的质量管理模式，本文试图根据实际情况及现有条件探索建立适合国产碳离子放射治疗系统的标准化质量管理方法和体系，进一步为国产重离子加速器使用者及管理者提供参考信息，推动重离子事业进一步向前发展。

关键词：重离子   肿瘤   放射治疗

DOI:10.11842/chips.20200806001

0  引言

在过去的10年中，新技术的飞速发展极大地改变了放射治疗（RT）计划和实施的方式。基于三维计算机断层扫描（CT）的计划，多叶准直器的使用，改进的固定方式以及更复杂的计划软件，现在可以为许多患者制定复杂的、高精确度的治疗计划。既往的光子放疗设备存在深度剂量分布衰减的因素，在抵达肿瘤细胞的同时，射线入射通道周围的健康组织都会受到较大损伤^[1]，所以人们便积极地寻求出一种更优越的放疗用射线：重离子束。由于重离子放疗装置是复杂庞大的系统，了解这些系统的详细工作原理及其潜在限制变得更加困难。此外，许多放射肿瘤科医师存在经验不足的问题，迅速采用新技术增加患者数量可能导致治疗错误风险增加^[2]，这往往与技术旨在减少放疗错误的风险可能会自相矛盾。不管如何制定了精确的放疗计划，在放疗过程中任何环节出现失误不仅可能会增加治疗毒性并降低疗效，还会破坏患者的治疗信心。国产重离子加速器处于发展阶段，质量管理还未有完善的体系资料，缺乏相关经验和参考标准。质量管理标准化体系的建立可以发现随机或系统错误，促进对现有质量保证程序的改进，以最大程度地减少错误，提高治疗质量。在国产碳离子科技发展或政策制定的影响下，国产碳离子治疗系统标准化质量管理体系的建设研究很有必要性，因此我院设立了“重离子治疗中心项目建设”课题，本文是该课题项目的部分研究成果，在该课题项目中起到了探索建立国产碳离子治疗标准化质量管理的方法和体系，使碳离子治疗严谨规范。本研究的创新点是探索建立了适合国产碳离子放射治疗系统标准化质量管理的方法和体系。进一步为国产重离子加速器使用者及管理者提供参考信息，推动重离子事业进一步向前发展，更好地造福于广大患者。

1  碳离子治疗需求和的现状

据统计，在欧洲总人口中，每年有0.2%的患者需要进行放射治疗，其中10%（即相应总人口的0.02%）的癌症患者用质子治疗能得到更好的控制。其中又有20%（相应总人口的0.04%）的癌症患者具有抗阻性。在抗阻性癌症中，有1/3~1/2（相应总人口的0.01%）癌症适应于重离子治疗^[3]。在中国13亿人口中，每年有25万患者适合于用质子治疗，每年12万患者适合于重离子放疗。尽管这个数据是粗糙的，但也可以看出重离子治疗在中国的市场前景广大。

2  国内重离子治疗机构建设及运行概况

我国从1995年起，将“核医学和放射治疗中先进技术的研究”列为国家科委“九五”攀登计划（B）项目，其中的“重离子治癌技术”是重要的研究内容之一。中国科学院3大物理研究所在质子重离子的基础和临床应用研究方面走在国际前列。同时，国家的支持和国内经济水平的提高都让重离子治疗在中国有广阔的前景。根据《2019年我国质子重离子治疗项目汇总表》的数据，截至2019年10月21日，我国目前正在运营的质子重离子机构共4家，其中质子治疗机构3家，同时拥有质子和重离子的机构为1家（位于上海），已有3000多名患者接受了重离子治疗；在建质子重离子中心27家；计划成立的质子重离子机构46家^[4,5]。重离子在中国正处于一个蓬勃发展的阶段。

但是，重离子治疗设备是新型的特殊的治疗设备属于I类射线装置，规范系统地管理运行至关重要，Ford和Terezakis^[6]报道美国患者放射治疗出错概率约为0.2%(1/600)。为进一步建立健全碳离子治疗系统使用质量管理体系，全面加强使用质量管理工作，做到组织落实、职权明确，要建立对碳离子治疗系统各部门质量管理工作的监督与保障机构，建立质量管理体系，为实施和后续运行的持续改进提供准确数据。碳离子标准化质量管理设计内容较多，有一个系统的体系才能做到规范管理和运行。此外，整个重离子医院运行是一个庞大的工程，需要各个环节平稳有序进行。应建立相关规章制度，规范各个岗位职责和工作内容，保障正常运营。本研究根据本单位在建设和运行中的实际工作情况梳理出一套体系，供同行在以后的工作中借鉴（表1、图1）。

表1 国产碳离子治疗系统标准化质量管理体系包含内容

3  碳离子治疗标准化体系质量控制相关应用

重离子治疗的核心设备是能够将重离子加速到足够能量的回旋加速器，由于能量高，占地面积庞大，且其一般配备有能量选择系统、束流运输系统、旋转机架、治疗头、定位准直系统、剂量验证系统、治疗计划系统、治疗控制系统、治疗安全系统等等，建院选址需要足够面积，同时考虑大型加速器可能会有辐射防护相关问题，规划有放射性污染物暂存和处理设施。依据环保部辐射安全管理要求，形成辐射安全管理规定、各项应急预案、三废处理方案等，满足环保部的评审条件、环评报告，运行各个环节的操作规程、规章制度、质量控制等相关内容，需有以下工作：

3.1   制定各类规章制度和工作流程

根据国务院2017年修订的《医疗器械监督管理条例》，2018年国家卫健委、国家药品监督管理局联合发布的《关于印发大型医用设备配置与使用管理办法（试行）的通知》、国家卫健委2016年修订的《放射诊疗管理规定》等相关要求，制定《碳离子治疗系统运行质量保证大纲和质量控制计划》《碳离子放射治疗标准操作流程》《碳离子治疗辐射安全管理及设备运行细则》等制度和流程，健全相关工作应急预案并反复演练，不断修订完善各项标准化工作流程（SOP文件），使各项工作有章可循，有据可依，杜绝差错事故的发生。

3.2   加强人员培训

重离子放射治疗属于特殊治疗，需要大量的医学及物理技术人才。物理师和技师在重离子放射治疗中起着关键的作用，由于设备属于I类射线装置，需要取得国家环保部的许可，所有操作人员均需持有大型医疗设备上岗证，并通过辐射安全与防护知识及医疗器械GCP培训且获得证书。对从事重离子治疗专业技术人员进行深度的强化培训，掌握碳离子治疗基础知识和最新理论技术并不断提高，熟练掌握诊疗过程细节，保障诊疗工作规范标准，以确保诊疗质量和安全。（图2）

图2 碳离子知识培训

3.3   联合多学科会诊

全面严格落实多学科会诊制度，拟进行碳离子治疗的病人通过MDT审查，确定有碳离子治疗适应症且无治疗风险和禁忌症的病人方可治疗，尽可能排除一切潜在的不安全因素。

3.4   保障设备运维

重离子医院应与设备生产厂家签订碳离子设备运行维护保养协议，专业运维团队常驻现场，明确各项运维工作细则。风险因素是风险事故发生的潜在原因，是造成损失的内在或间接原因，应尽早避免，确保碳离子治疗系统正常运行。

3.5   加强辐射安全与防护工作

由于设备属于I类射线装置，如果考虑事件严重性甚至死亡特点，约有６％放射治疗出错事件属于严重损伤事件^［7］，因此安全防护是保证放疗质量的前提，包括重离子加速器机械安全、电气安全、辐射安全，如防撞联锁、急停开关、清场按钮、视听系统、个人热释光剂量仪和个人剂量报警仪佩戴，机房剂量率实时监测，衰减至管理限值方可进入等。要取得国家环保部的许可，操作人员均持有大型医疗设备上岗证，并通过辐射安全与防护培训及医疗器械GCP培训且获得证书。制定针对各种突发状况的应急预案，定期进行应急演练，保证遇到辐射防护及其他突发事件时能够快速、妥善地给予响应，避免重大事故的发生。针对治疗设备分析评估做出相应的环评报告，保证辐射防护安全有效，从制度和硬件两方面予以保障。硬件设立各项安全联锁，保证正常情况下有无关人员在辐射区域或辐射区域未闭锁的情况下设备无法出束。管理要强化人员辐射防护意识，建立个人职业健康档案、进出辐射工作区域许可等，通过多层管理机制防止放射事故的发生。

3.6   完善质控质保措施

保证病人得到精确安全有效的治疗，严格按制定的《碳离子治疗系统运行质量保证大纲和质量控制计划》《碳离子放射治疗标准操作流程》《碳离子治疗辐射安全管理及设备运行细则》等标准执行。满足要求就是应满足明示的、通常隐含的或必须履行的需要和期望。只有全面满足这些要求，才能评定为好的质量或优秀质量，应列出碳离子设备检测参数，以标准依据为目标，数据规范操作流程，使各项诊疗行为科学化、规范化，通过设备质控的执行来保障重离子加速器能量、精度、剂量分布、稳定性达标。每天治疗开始之前，分别对治疗中需要用到的能量进行标定,每周对离子束的不同能量 Bragg 峰位进行标定，然后每天剂量标定该峰位处的单位绝对剂量对应的平均离子数,具体能量根据各机器参数而定。（表3、表4）

表2 机械参数检测表

3.7   其他保障措施

3.7.1   水电保障

对电气性能稳定性做日常检查，优化要害部门、环节的配电系统，避免发生事故。科学保障冷却水循环系统良好运行，重离子治疗加速器所用冷却水为去离子水,若要排放需采取静置衰变措施，并在排放前进行监测，放射性指标监测数据应满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度标准要求（总β放射性浓度不大于 10Bq/L）,做到放射性废水及医用污水达标排放。

3.7.2   医疗保障

患者安全事件指已经导致或者可能导致患者不必要伤害的事件^[8]，为此要配备ICU、手术室、急救室等保障性医疗科室，建立健全相关制度，完善各类医疗应急预案，配置充足的医疗保障专业技术人员，提供24小时不间断医疗保障服务，有效防范和化解可能出现的患者医疗安全应急事件。

3.7.3   信息安全保障

提供智慧云医疗服务平台及放疗专用网等网络信息服务，全面保障碳离子临床治疗工作中的信息化及保密需求。所有业务区域全范围落实信息安全保密工作，资料保存完整，具备多重备份、加密传输等强大功能，保证患者信息安全及设备设施信息安全工作。联合国内外拥有医用重离子装置的医院，建立并完善重离子放疗病例共享数据库。对重离子放疗病人从诊断、治疗、随访的详细数据进行记录，录入重离子放疗病例数据库，将不同肿瘤的治疗剂量、分割、不良反应、局控率、生存率等建立统计模型，挖掘数据蕴含的内在规律和潜在信息，将为以后更多使用重离子的部门提供重离子治疗病人的筛选、治疗模式选择等依据，为重离子放疗的发展研究提供详细的数据基础。

4  标准体系建设过程中存在的问题

（1）医用重离子加速器质量管理体系基本延续了常规放疗设备质量管理体系，但是医用重离子装置由于设备庞大、构造复杂、运行维护专业性更强，需要专业的运维团队；束流能量高出常规放疗设备几十倍，物理、生物特性有别于光子，防护要求更严格，治疗要求更精准，这使得在放疗质量管理的情况下，还要考虑生产厂家技术支撑的运维质量管理，才能实现全程质量目标管理，此时医疗和运维两个单位之间的接口管理显得尤为重要。

（2）由于重离子放疗在国内尚属新兴的放疗技术，目前国内可供参考的病例数量较少，治疗指南不够完善，必须联合国内外重离子医院共同组建完善的重离子放疗病例数据库，共享重离子放疗病例资料，为重离子放疗的持续改进和研究提供数据基础。

（3）重离子放疗技术虽然提升到了新的高度，但是其质量管理提升还需有待进一步提高，需要达到全员主动参与的阶段。

5  思考与建议

国产重离子加速器正处于发展阶段，使用单位少，质量管理还未有完善的体系建立，缺乏相关经验、资料和参考标准^[9]。我院为自主知识产权的第一台医用重离子加速器（HIMM-1），结合本院工作探索建立适合国产碳离子放射治疗系统标准化质量管理方法和体系，使各项工作系统规范，有章可循。做好此项工作必须包含表1内容外，还需满足以下条件：（1）重离子放射治疗属于新型、繁杂庞大的治疗技术工程，要完善配备医学、物理、技术及其他管理人才。（2）建立相关明确的规章制度，规范各岗位职责和工作内容。保证质量目标必须制定完善制度并加以落实，明确质管责任，时时关注重大质量问题。（3）强调质控重要性，还要有足够的资源投入，包括人力、资金、设备等。（4）借鉴其他地方已取得的良好实践、相关经验、研究成果及对质量控制有重要意义的事件，从中吸取有益经验。（5）需有其它配套医疗设备，如X射线或质子放射治疗设备、CT扫描、核磁共振、彩超、模拟定位、PET-CT等一系列配套的检查治疗设施，以备重离子治疗病症接受治疗或配合补充治疗。（6）配备其它医疗疗养、生活设施等，使重离子治疗和其它治疗方式有机结合，互补优势，充分发挥独特疗效。（7）按国家规定接受国家药品监督管理局及当地药品监督管理部门的监管工作，有效整改每次监管工作中提出的问题，持续改进各项工作，保障碳离子治疗系统安全有效运行。（8）优化医疗单位与生产厂家的接口管理，由于医用重离子治疗装置技术专业且构造非常复杂，运行过程中必然会遇到许多不符合项，如束斑大小变化、剂量率变化、假联锁等等，因此需要生产厂家技术支撑部门及时监测和处理装置运行过程中遇到的不符合项。此外，治疗终端放疗物理师与技师在执行QA与QC时、治疗病人过程中对治疗装置性能提出性能符合程度与故障的反馈，也需要生产厂家技术支撑部门配备专业性强的人员与放疗物理师现场及时沟通了解故障状况，判断问题原因并组织人员及时校准修正，避免影响正常的治疗秩序。（9）联合国内外拥有医用重离子装置的医院，建立并完善重离子放疗病例共享数据库，对重离子放疗病人从诊断、治疗、随访的详细数据录入数据库，将不同肿瘤的治疗剂量、剂量分割、不良反应、局控率、生存率等建立统计模型，挖掘数据蕴含的内在规律和潜在信息，将为以后更多使用重离子的部门提供治疗病人的筛选、治疗模式选择等依据，为重离子放疗的发展研究提供详细的数据基础。同时建立联合质控管理平台，交流质量管理经验，共同提高重离子质量控制水平。面对如此庞大的工程，建设使用期间会遇到诸多困难和问题，本文在实际工作中探索出一些经验，供同行借鉴参考，少走弯路，以便解决实际工作中的许多问题，尽早理出一套完整的质量管理体系，确保碳离子治疗的安全性和有效性。但我们还是有许多不够完善的地方，希望各位专家学者提出宝贵意见和建议，不断修订改进，能更好地推动重离子事业向前发展，造福广大肿瘤患者。

表3 机械参数检测频次

参考文献：

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Construction of the Standardized Quality Management System for Domestic Carbon Ion Therapy Systems

Abstract: In order to optimize the current quality management mode of domestic medical heavy ion accelerators, this paper attempts to establish a standardized quality management method and system suitable for domestic carbon ion radiotherapy systems according to the actual situation and existing conditions, for further providing reference information for accelerator users and managers to promote the further development of heavy ion industry.

Keywords: heavy ion; tumor; radiation therapy

（责任编辑：何岸波；  责任译审：毛子英  何岸波）

初审：马树纤

复审：刘文玉