肿瘤放射治疗或合并手术、化疗已成为治疗肿瘤的主要手段^[1]。有多项研究结果证明调强放射治疗技术(intensity modulated radiotherapy，IMRT)在治疗肿瘤方面的优势，现今已作为常规照射技术广泛应用于临床^[2-7]。放射治疗过程中的质量管理(quality management，QM)尤为重要，其目的是为了达到预期的质量目标，使得治疗能够安全实施^[8]。传统的质量管理指南重点关注放疗设备的各项性能参数指标^[9]。但近些年，相关领域内研究热议的问题是现在的放疗计划设计和照射过程中，越来越多的错误不是由于设备和软件故障，而是在工作流程中出现了问题，一些重大质量和安全隐患是来源于放射治疗流程中的不规范和薄弱环节^[10-13]。提出现在放疗质量管理应更趋向于建立对每种技术使用流程的质量管理规范^{[11, 14-16]}。

2016年，美国医学物理师协会(American Association of Physicists in Medicine，AAPM)发布了TG100号报告^[11](The Report of Task Group 100)，提倡对临床工作流程建立相应的质量管理规范。这项报告推荐采用故障模式和效应分析(failure modes and effects analysis，FMEA)和故障树分析(failure tree analysis，FTA)相结合的方法对放疗流程进行风险评估，建立和完善质量管理规范。国外已有多篇文献报道应用TG100号报告推荐的风险评估方法完善和制定放射治疗流程质量管理方案^[9-11]，而国内相关研究较少。本研究参考TG100号报告，运用FMEA和FTA方法对使用Eclipse计划系统设计IMRT计划流程的每个步骤进行风险评估，明确流程中的高危步骤，并提出质量管理规范建议和方案，希望能给临床一些参考。

1.流程图：成立多学科研究小组，由6名医学物理师和/或剂量师组成，所有成员均有使用Eclipse计划系统设计IMRT放疗计划的临床经验，且熟悉放射治疗计划设计和放射治疗流程。将从接受医生计划申请到计划确认定义为计划设计阶段，流程图中将IMRT计划设计流程中的主要步骤定义为主过程，在主过程中的具体参数设置或细节步骤定义为子过程。由1位熟悉使用Eclipse计划系统设计IMRT计划的成员制定流程图初稿，交由团队所有成员讨论修改，最终得出本研究所用的IMRT计划设计流程图。

2.故障模式和效应分析：根据IMRT计划设计流程图，小组成员结合临床实际情况集体讨论头脑风暴得出每个流程步骤所能发生的潜在故障模型(FM)，对每个FM模型展开FMEA分析，明确每个FM发生的原因和对临床产生的影响。然后按照一定的评分标准对每个FM进行定量分析，每个模型赋予3个评分系数(表 1^[11])。O值(发生概率)，范围为1~10，数值越大表示发生概率越大；S值(严重程度)，范围为1~10，数值越大表示该FM产生的影响越严重；D值(未发现概率)，范围为1~10，数值越大表示在流程执行过程中该FM越不容易被发现。将O、S、D值相乘得到每个FM模型的风险优先系数(RPN=O×D×S)，其范围为1~1 000，数值越大表示该FM模型危险程度越高。最后对多个成员得出的RPN值取均值进行分析，以消除主观因素的影响。并对所有FM模型按照RPN值从大到小排序，定义前25%范围内的FM为高危步骤。

表 1(Table 1)

表 1 TG100号报告关于O、S、D值赋值说明 Table 1 Descriptions of the O, S, and D values used in the TG-100 FMEA 数值 O值 S值 D值 量化程度 发生频率(%) 量化程度 分类 未被发现的概率(%) 1 不太可能发生故障 0.01 无影响 — 0.01 2 不太可能发生故障 0.02 造成不便 造成不便 0.20 3 相对较少的故障 0.05 造成不便 造成不便 0.50 4 相对较少的故障 0.10 较小剂量错误 次优计划或治疗 1.00 5 相对较少的故障 ＜0.20 较低毒性反应或靶区剂量不足 剂量错误，剂量分布错误，剂量位置错误，剂量体积错误 2.00 6 偶尔发生故障 ＜0.50 较低毒性反应或靶区剂量不足 剂量错误，剂量分布错误，剂量位置错误，剂量体积错误 5.00 7 偶尔发生故障 ＜1.00 潜在的严重毒性反应或靶区剂量不足 剂量错误，剂量分布错误，剂量位置错误，剂量体积错误 10.00 8 经常故障 ＜2.00 潜在的严重毒性反应或靶区剂量不足 剂量错误，剂量分布错误，剂量位置错误，剂量体积错误 15.00 9 经常故障 ＜5.00 可能造成非常严重毒性反应或靶区剂量不足 剂量严重错误，剂量分布严重错误，剂量位置严重错误，剂量体积严重错误 20.00 10 不可避免发生故障 ＞5.00 灾难性事故 剂量严重错误，剂量分布严重错误，剂量位置严重错误，剂量体积严重错误 ＞20.00 注：“—”表示无分类。O.发生概率；S.严重程度；D.未发现概率

表 1 TG100号报告关于O、S、D值赋值说明 Table 1 Descriptions of the O, S, and D values used in the TG-100 FMEA

3.按照是否执行QM分组评估：为了保证放射治疗的安全有效实施，对IMRT计划设计流程制定了QM方案。现行的QM措施有：对人员进行充分地临床训练；计划设计前检查处方(总剂量/治疗次数)，跟医生沟通；计划设计前检查CT图像；计划设计前检查靶区和正常组织勾画，跟医生沟通；核对患者信息(姓名/ID)；检查计划剂量计算条件设置(计算网格、算法)；检查CT-Mark点；检查机械参数设置(射野角度、移床参数、照射技术)；检查摆位野和数字重建放射影像(DRR)；高级物理师二次核查(跳数、患者信息、计划参数、处方剂量)；定期检查软件、硬件和网络。研究团队按照是否执行现有QM措施对所有FM进行两次评估，对比前后两次评估结果，以验证现行QM措施的有效性。对未执行QM组进行FMEA分析时，FM模型赋值不应执行现有的QM措施。对执行QM组进行FMEA分析时，需要执行现有的QM措施，重新对每个FM模型评估。然后对两次评估结果进行对比分析。

4.故障树分析：对筛选出的高危FM进行FTA分析，明确其在计划设计流程中的发生原因，以树状图的形式呈现。树状图左侧为潜在故障，右侧为造成此潜在故障的原因，通过逻辑门(and/or)连接指向左侧潜在故障，直观显示各影响因素导致FM发生的路径。

5.统计学处理：采用SPSS 25.0软件进行统计学分析，计量资料符合正态分布，用x±s表示，利用双侧配对t检验，对执行QM评估组和未执行QM评估组RPN值进行对比分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

1. IMRT计划设计流程图：经团队成员讨论多次修改后得出使用Eclipse计划系统设计IMRT计划的流程图(图 1)，将IMRT计划设计流程定义为从建立新患者到计划确认，为计划设计完成。整个IMRT计划设计流程包含10个主过程，33个子过程。

图 1 IMRT放射治疗计划设计流程图 Figure 1 The process mapping of IMRT planning

2. FMEA分析结果：根据IMRT计划设计流程，研究小组成员对其进行FMEA分析，共讨论得出47个FM模型包括：①患者信息输入错误。②CT图像传输错误。③医生勾画靶区及危及器官结构传输错误。④患者影像关联错误。⑤将影像关联到不同治疗疗程。⑥将CT-marker点放置错误。⑦CT定位扫描时marker点放置错误。⑧CT电子密度曲线选择错误。⑨勾画Body错误。⑩靶区/危及器官误删或错误替换。⑪靶区/危及器官逻辑勾画错误。⑫ PTV外放Margin错误。⑬ PTV未外放Margin。⑭辅助结构勾画错误。⑮辅助结构未勾画。⑯治疗机器选择错误。⑰患者体位选择错误。⑱主参考点定义错误。⑲计划目的定义错误。⑳照射技术选择错误。㉑照射方式选择错误。㉒照射野角度设置不合理。㉓照射野角度设置未符合实际操作流程。㉔未选择射野Tolerance。㉕能量和剂量率选择错误。㉖错误定义射野附件和添加项。㉗准直器角度设置错误。㉘铅门大小设置错误。㉙床角度设置错误。㉚单次剂量设置错误。㉛处方剂量分次设置错误。㉜靶区和危及器官的目标剂量设置错误。㉝优化中射野选择错误。㉞MLC和method选择错误。㉟ Fixed Jaws技术选择错误。㊱正常组织目标曲线或平滑度参数设置错误。㊲计算模型错误。㊳计算或优化算法错误。㊴剂量计算体积定义错误。㊵出束方式选择错误。㊶靶区剂量分布确认错误。㊷危及器官剂量评价错误。㊸ DVH剂量评估错误。㊹计划确认错误。㊺未评估审核计划直接确认。㊻摆位野未添加或摆位野角度错误。㊼ DRR图未添加或窗位选择错误。

表 2只列出了未执行QM组评估后RPN值排序前5的FM。每个FM模型包括主过程、步骤、潜在故障模式、故障模式潜在原因、潜在故障模式的影响和O、S、D、RPN值以及按照RPN值由大到小进行排序的结果。对研究团队6名成员独立评估得出的O、D、S、RPN值取均值，在表中以AVG(O、S、D、RPN)表示。表中括号外面数字是未执行QM评估后得到的结果，括号里面数字是执行QM评估后得到的结果，根据S值的定义，两次对FM模型评价时S值应保持不变，所以第二次评价只有O、D和RPN值会发生变化。未执行QM评估组，一共对47个FM模型进行评估后，所有FM模型的RPN平均值范围为13.2~271.8，其中有27个FM模型RPN≥80，18个FM模型S≥8。在执行QM评估组，重新对所有FM模型进行二次评估，得出RPN平均值范围为11.2~158.4，其中有11个FM模型RPN≥80。根据结果显示RPN值排序前25%的FM为处方剂量定义错误、计算参数设置错误、影像导入错误、计划评估确认错误等。

表 2(Table 2)

表 2 IMRT计划设计流程FMEA分析 Table 2 FMEA of IMRT planning process RPN排序 主过程 步骤 潜在故障模式 故障模式潜在原因 潜在故障模式的影响 AVG O D S RPN 1(3) 7.定义处方剂量 定义处方单次剂量 单次剂量设置错误 因计划人员疏忽导致输入错误单次剂量 剂量严重错误 5.4(4.6) 5.6(3) 9 271.8(124.2) 2(2) 7.定义处方剂量 定义处方剂量分次 处方剂量分次设置错误 因计划人员疏忽导致处方剂量分次设置错误 剂量严重错误 5.4(4) 5.6(3.8) 9 271.8(136.8) 3(1) 2.导入影像 传输勾画结构 医生勾画靶区及危及器官结构传输错误 不同TPS不兼容，导致勾画结构传输出现误差 体积严重错误 3.8(3.2) 7(5.4) 9 248.4(158.4) 4(5) 9.评估计划 靶区剂量分布 靶区剂量分布确认错误 计划评估者未将靶区正确显示或等剂量线未正确显示，使得靶区剂量分布确认错误 剂量分布严重错误 4.4(3.8) 6.2(3.8) 8 220.8(116.8) 5(7) 9.评估计划 危及器官剂量评价 危及器官剂量评价错误 由于计划评估人员工作疏忽或剂量显示错误导致危及器官剂量评估错误 剂量分布严重错误 4.4(3.4) 5.8(4) 8 208.0(110.4) 注：O.发生概率；S.严重程度；D.未发现概率；RPN.风险优先系数，RPN=O×D×S；AVG.相应平均数值；RPN排序列中括号外面数值表示主过程，括号里面数值表示子过程。AVG(O、D、S、RPN)列中括号里面表示执行质量管理措施评估后得出的结果，括号外表示未执行质量管理措施评估后得出的结果

表 2 IMRT计划设计流程FMEA分析 Table 2 FMEA of IMRT planning process

3.按照是否执行QM分组评估结果：研究小组6名成员独立对所有FM进行两次评估，第1次评估不执行QM措施，第2次评估执行QM措施，对比前后两次评估结果，以验证现行QM措施的有效性。图 2是两组评估后的所有FM模型RPN平均值的箱线图，图中显示了两评估组RPN平均值的最大值、上四分位数、中位数、下四分位数、最小值。通过对两组评估数据进行统计学分析，进行双侧配对t检验，结果得出未执行QM评估组RPN值=101.17±66.34，执行QM评估组RPN值=59.54±35.64，两评估组RPN值比较差异有统计学意义(t=8.501，P＜0.05)。

注：图中o表示异常值；QM.质量管理 图 2 两次评估后FM模型RPN值箱线图 Figure 2 The RPN of two groups according to whether quality management is considered

4. FTA分析结果：FTA分析可直观显示FM的发生原因，以确定过程中哪些没有建立相应QM措施的步骤。所以本研究只对是否执行QM措施的两组FMEA分析RPN值最高的FM模型进行FTA分析。

在未执行QM措施时，定义处方剂量错误这个FM模型以RPN值271.8排序第一，由图 3可以看出，处方治疗次数和单次剂量错误均可导致处方剂量错误，造成这两个FM的原因主要是计划人员或医生人为疏忽、缺少沟通。

图 3 处方剂量定义错误的FTA分析图 Figure 3 FTA for enter prescription dose

对导入影像错误进行FTA分析，结果如图 4所示，是由于建立CT图像传输错误、勾画结构传输错误、影像连接到已建立的患者错误导致了影像导入错误。而将影像连接到已建立的患者错误则是由于患者影像关联错误和影像关联到不同治疗疗程导致。经过分析可知造成这些FM发生的原因大多为人为疏忽、软硬件错误、网络错误等。

图 4 导入影像错误的FTA分析图 Figure 4 FTA for transfer images

在本研究中流程图的设计是非常重要的步骤，已经有多篇文献报道同意此观点^{[11, 15-16]}。流程图能直观显示整个流程的执行过程，有助于研究小组的其他成员理解和分析。在流程图设计中最重要的是对研究细节标准的定义^[11]，因为如果对研究细节过分深入探讨，会导致研究步骤过多，将造成流程图过于庞大和冗余，失去了设计流程图的重要性；但如果对研究细节定义过于宽泛，会导致研究步骤过少，将造成流程图过于简单，一些步骤会被隐藏，一些重要细节会被忽略。

FMEA分析方法起源于美国军方，20世纪80年代被福特发动机公司应用于装备制造和装配，自此FMEA被广泛应用于工业以提高流程的安全性和产品质量。FMEA的目标是确定流程中存在的故障模型、造成故障的原因和其危险程度^[10]。在本研究中，小组成员通过头脑风暴得出了流程临床中发生的FM，头脑风暴是由美国科学家提出的一种激发性思维方法，可围绕一个特定的兴趣领域产生新的观点^[17]，总共建立了47个FM。通常将RPN≥80或S≥8的FM模型定义为高危FM，且在制定质量管理规范是重点关注这些步骤。根据研究结果得出，高危FM为处方剂量定义错误、计算参数设置错误、影像导入错误、CT-marker点放置和CT电子密度曲线选择错误、结果逻辑勾画错误、计划评估确认错误等，分析其主要原因是由于计划人员注意力不集中、经验不足、培训不合格、未二次检查等人为因素，或软硬件、网络错误等潜在原因造成。所以根据研究结果得出制定IMRT计划质量管理规范时重点关注在这些步骤，建立相应的质量管理方法。

通过FMEA分析结果，不仅可以制定新的质量管理规范，也可对现有质量管理规范作出有效性评估，本研究按照是否执行QM分为两组进行评估，目的也是验证现有QM措施的有效性。执行QM之后比未执行QM评估得出各FM模型的RPN值整体降低，RPN≥80的FM模型数量也从27个减少到11个，同时进行配对样本的t检验结果得出未执行QM评估组和执行QM评估组RPN值差异比较有统计学意义。说明两次评估结果有明显差异，则证明目前现行的质量管理措施有效降低了风险。但是需要指出的是，由于国内外均没有对失效事件的统计上报系统^[11]，进行FMEA分析时均采用主观经验赋值，所以研究结果只适用于开展相关研究的肿瘤中心，其他单位可参考其研究结果制定相应的质量管理方案，但是不可复制，可根据其工作流程进行修改或个性化定制。

FTA分析方法是20世纪60年代由贝尔电话实验室的Watson为美国空军开发的^[10]，起初是用来确定一件不希望发生的事件，并确定能够导致这个事件各种各样影响因素或基础事件的集合^[18]。和FMEA分析一起运用时，目的是确定导致最危险的FM发生的影响因素，主要用于RPN值最高的FM模型^[10]。在未执行质量管理措施时，定义处方剂量错误FM模型RPN值排序第一，通过FTA分析导致此FM的主要原因，采用计划人员二次核查、高级物理师二次核查和治疗前医生确认处方等质量管理措施，大幅度降低此FM的危险程度，RPN值从271.8降为124.2，但建议制定质量管理规范时依旧重点关注此步骤。对导入影像错误进行FTA分析，根据不同的原因制定相应的质量管理措施，目前所采用的质量管理措施主要是计划人员二次核查，医生二次核查和高级物理师二次核查，但是执行了目前采用的各项质量管理措施后，该FM模型的RPN值依旧很高，所以建议制定质量管理措施时也应该对此过程重点关注，希望能在以后的研究中开发更好的质量管理方法，如在计划系统中增加对导入影像对比模块等，以降低此过程的风险。

本研究根据TG100号报告^[11]，采用FMEA和FTA分析方法对IMRT计划设计流程进行风险评估，系统全面地分析了该流程中所存在的潜在故障和风险，对现有质量管理措施进行了有效性评估，并且依据分析结果改进和建立相应的质量管理措施。根据FMEA和FTA分析结果，得出在设计IMRT计划质量管理规范时需要重点关注的步骤，制定相应的质量管理措施，结合风险评估的结果可优化医学物理师资源配置，合理制定和完善肿瘤中心放射治疗质量管理方案。随着运用风险分析方法的质量管理理念的发展，质量管理越来越对放射治疗流程的关注，运用FMEA和FTA分析方法具有可操作性和实用性，可在临床中广泛使用。