醫用直線加速器的原理與維護

葛振興++李振法

摘 要：醫用直線加速器是生物學上的一種用來對腫瘤進行發射治療的粒子加速裝置，帶電粒子加速器是用人工的方法借助各種不同形態的電場，將各種不同種類的帶電粒子加速到更高能量的裝置。醫用直線加速器是現代醫學最長用的放射治療設備，在腫瘤放射治療中起主導作用，已迅速普及到各大中型醫院。掌握直線加速器的基本原理與維護知識對于技術人員使用和維修具有重要意義。該文主要介紹醫用直線加速器的基本原理與維護。

關鍵詞：直線加速器 結構 原理 維護

中圖分類號：R197 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0051-01

1 醫用直線加速器主要結構

醫用直線加速器按微波傳輸的特點分為行波和駐波兩類，其基本結構和系統，它包括電子槍、微波功率源（磁控管或者速調管）、波導管（隔離器、RF（射頻微波源）、監測器、移相器、RF吸收器、RF窗等）、DC直流電源（射頻發生器、脈沖調制器、電子發射延時電路等）、真空系統（鈦泵）、伺服系統（聚焦線圈、對中線圈）、偏轉系統（偏轉管、偏轉磁鐵）、劑量監測系統、治療床等。

2 醫用直線加速器的基本原理

醫用直線加速器是由三根用絕緣材料制成的高柱和加速管組成。加速管利用真空泵保持真空。外表流線形不僅僅是為了美觀，而且是為了防止從任何棱角或突出部分形成意外放電。在加速管中有金屬圈，使它們同高壓發生器由一系列金屬圈的負壓從底部到頂端逐漸升高。帶正電的質子由于受到帶負電的金屬圈的吸引而順管而下，由于下面的金屬圈的負電壓不斷增大，質子的速度也不斷增大。在加速管的地端的地板下面，有一個裝有接受器的小室，質子能夠在這里碰撞，轟擊能引起原子核的蛻變，用以治療腫瘤病變。

3 醫用直線加速器的維護

加速器是具有高電壓大電流真空器件（加速管、磁控管、閘流管）以及相應的大功率微波傳輸器件，復雜的控制保護電路的大型放療的設備。故障的幾率相對較高，為減少故障率，提高機器的使用效能，掌握機器的日常維護非常重要，根據工作原理及日常維護經驗總結以下幾點。

（1）機房要保持清潔干燥防，并做好輻射。

醫用直線加速器是一種結構精細，自動化程度高，技術復雜，由多項技術組合的高精放療設備，具有輻射的特征。因此機房既要滿足臨床治療需要，又要確保機器長期穩定良好運行以及從事放療人員和公眾人員的輻射安全。如果機房灰塵過多，比較潮濕，容易引起高壓打火。因此機房內要配有相當功率的空調、除濕機，并確?？照{、除濕機正常運行。我院直線加速器機房是原廢棄鈷60機房改造而成，完全符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（CB18871—— 2002）的要求，治療室采用屏蔽防護的方法。

（2）定期更換冷水機內的冷卻水。

醫用加速器普遍采用水冷系統對發熱嚴重的磁控管、靶窗進行冷卻，使其溫度保持在一定范圍之內直線加速器才能正常工作。每半年更換一次水冷系統的蒸餾水，清洗或更換過濾器。水路不通暢，水壓過低，可導致加速器輸出劑量減少，影響磁控管，加速管（靶）的壽命。

（3）使用無水氟利昂（F12）。

如果使用普通冰箱的氟利昂，將降低波導的絕緣性能，會導致波導管內頻繁打火，加速管，波動管和磁控管都可能因打火而損壞。

（4）定期記錄機器的電氣參數。

一些電氣參數的記錄，有助于提供機器性能檢測，及時發現隱患。主要的參數有：鈦泵電流、加速管電流、加速管燈絲電流、加速管燈絲電壓、磁控管燈絲電流、磁控管燈絲電壓、磁控管電流。這些參數可做維修參考用。

（5）開關機應注意的事項。

醫用直線加速器開機預熱過程中，要先到治療室內巡查機房內的溫度、濕度加、熱器的水溫、水壓、氣壓是否達到正常運行要求。如有異常必須通知工程師處理，不得強行加高壓出束，以免損壞加速器。加速器開機通電，通過計算機自檢完成后，將被“待機/運行”開關打到“待機”位置，讓機器待機預熱10 min。開機預熱有利于保護磁控管燈絲，增加機器的穩定性。機器在待機預熱10 min后，可將運行預熱改為10 min，減少磁控管的損耗。預熱完成后，讓加速器從重復頻率最低處（150、180、200、220）出束，讓磁控管逐步進入工作狀態，同時觀察機器運行狀態。加速器停止治療后，在關機前應退回住選擇模式，把開關打到“待機”位置待機10 min后關機。目的是為記保護磁控管燈絲，并且保護加速管的電子槍和燈絲。

（6）劑量的校準。

醫用直線加速器劑量校準是其質量控制極為重要的內容，直線加速器除按標準劑量外，每次校準前應該校準積分板的放大器的零點。新的校準方法要注意：校準光子吸收劑量時，不用考慮有效測量點，即以電離室中心為測量點；電子輻射質小于或等于0.7時，校準深度即電離室中心深度為水下0.5 cm或1 cm；電子束能量小于5 MeV時，必須用平行板電離室測量，大于10 MeV電子束，可用圓柱形電離室測量；電子束的輻射質用電子束劑量在模體中減至最大測量的50%時深度表示。

（7）更換真空管應注意的問題。

更換閘流管：在關機一段時間以后，等管冷卻，插拔管要托住其底部，防止玻璃破裂，要觀察冷卻風扇是否工作正常。

更換磁控管：輸出波導的新舊型號尺寸；安裝螺絲的質量；不能用鋼鐵工具碰磁鋼；墊圈的質量和大小。

更換加速管：拆管前應記下四周三個調節對稱性螺絲的位置及相應的調節量。確保在裝入后對稱不會偏差太大，便于調節，不要亂動冷卻管，以防漏水，注意把鈦泵的磁剛裝上，若鈦泵不能正常工作，加速管將因真空不良損壞。

參考文獻

[1] 張漢朝.低能加速器的應用[M].北京.機械工業出版社，1985.

[2] 程敬海.放射醫療設備[D].上海理工大學醫療機械學院，2009.

[3] 王書鴻，羅紫華，羅應雄.質子直線加速器原理[M].北京：原子能出版社，1986：20-71.endprint