CyberKnife S7放射外科系统多模态头泄漏辐射量化研究及其安全合规性验证

本研究针对CyberKnife系统头泄漏辐射的安全合规性问题，采用OSLD、电离室(IC)和巡测仪(SM)三种独立方法，量化评估了IRIS与FIXED准直器在闭合状态下的泄漏水平。研究证实CyberKnife S7在患者平面内（平均泄漏≤0.100%）和平面外（平均泄漏0.037%）的辐射泄漏显著低于IEC 60601-2-1标准限值（分别为0.1%和0.5%），为机器人放射外科系统的临床安全应用提供了多模态验证依据。

　　

在放射治疗领域，确保设备在提供高精度治疗的同时最大限度减少非目标区域的辐射暴露，是辐射安全的核心要求。头泄漏辐射——即从治疗头非主束方向逸出的辐射——可能对患者健康组织和医护人员造成潜在风险。国际电工委员会（IEC）在60601-2-1标准中严格规定：线性加速器（LINAC）患者平面内的平均头泄漏不得超过0.1%，平面外泄漏不得超过0.5%。尽管传统直线加速器的泄漏研究较多，但对于CyberKnife这类采用机器人臂和非等中心照射技术的放射外科系统，其泄漏特性的多模态实测数据仍相对缺乏，尤其最新型号CyberKnife S7在配备IRIS可变孔径准直器和无MLC（多叶光栅）条件下的泄漏水平尚未被系统评估。

为此，来自印度Rajiv Gandhi癌症研究所与研究中心放射肿瘤学部的Sandeep Singh等人，在《Scientific Reports》上发表了一项研究，采用三种独立剂量测量技术——光激发发光剂量计（OSLD）、通风式电离室（IC）和加压电离室巡测仪（SM），对CyberKnife S7系统的头泄漏辐射进行了全面量化，旨在验证其是否符合IEC安全标准。

研究人员使用一台配备6 MV无平坦滤片（FFF）束流和最大6 cm直径圆形野的CyberKnife S7系统，在IRIS和FIXED准直器完全闭合状态下，分别测量了患者平面内（in-patient plane）和平面外（out-of-patient plane）的泄漏辐射。患者平面内的测量点按IEC 60601-2-1标准布设，共16个可访问点，涵盖以等中心为圆心、半径1 m与2 m的圆周位置；平面外测量则包括机头前方、两侧及下方共9个点，同样位于距辐射源1 m处。每次测量均投照500 MU（监视单位），所测剂量与参考条件下（6 cm准直器开放时轴心处的剂量）归一化，计算泄漏百分比。

主要技术方法包括：使用Farmer型电离室（PTW30013 FC-65）配合黄铜建成帽进行点测量；利用Fluke 451P巡测仪进行实时剂量率监测；采用RadPro International的myOSLchip系统进行多点同步积分剂量测量，该芯片以氧化铍（BeO）为材料，能量响应范围16 keV–25 MeV，剂量检测下限为0.05 mGy。

研究结果显示，在患者平面内，电离室测得的平均泄漏为0.015%（FIXED）和0.0253%（IRIS），巡测仪为0.010%–0.011%，OSLD为0.095%–0.100%，均低于IEC规定的0.1%限值。尽管OSLD读数整体偏高——可能源于其无建成帽设计对低能散射线较敏感，但三种设备一致识别出IRIS准直器在点4处出现泄漏峰值（0.1741%，IC测量），表明该位置存在机械或屏蔽不对称性。平面外泄漏由电离室单独测量（因OSLD和巡测仪在极低剂量下灵敏度不足），平均值为0.037%，远低于IEC的0.5%上限。

在讨论中，作者将CyberKnife S7的泄漏性能与早期型号（如G3/G4、M6）及传统直线加速器进行对比，指出S7因屏蔽设计优化（采用低泄漏合金和改进的准直器封装技术），泄漏水平显著降低（＜0.05%），成为目前泄漏最低的CyberKnife机型。这一结果不仅证实了该系统的辐射安全性，也为治疗室屏蔽设计提供了依据——低泄漏意味着防护墙厚度可适当减少或治疗工作量（workload）可增加，同时降低了患者接受非必要积分剂量及继发癌症的风险。

研究的局限性包括：OSLD未使用建成帽可能导致对低能光子高估；点测量可能遗漏局部泄漏热点；未评估可选MLC准直器的泄漏特性。作者建议未来研究可采用膜片或二维探测器阵列进行更精细测绘，并增加投照MU数以提高低剂量区信噪比。

综上所述，该研究通过多模态测量证实了CyberKnife S7系统的头泄漏辐射完全符合国际安全标准，为其临床应用的辐射安全提供了扎实数据支持，同时也为高精度放射外科设备的质保（QA）流程树立了方法论范例。