Synergy醫用電子直線加速器運行1年故障原因和頻率分析

鄧永錦+肖振華++王成濤++任玉峰++歐陽斌+鐘嘉健++王振宇+文碧秀

[摘要] 目的 分析Elekta Synergy醫用電子直線加速器臨床運行1年的故障發生原因和頻率，以更好地了解設備性能。 方法 對中山大學附屬第一醫院1臺Elekta Synergy醫用電子直線加速器臨床使用1年內，機械和軟件上的故障次數及故障致功能停用或停機時間進行統計，并對其原因和頻率進行分析總結。 結果 研究顯示X射線容積成像影像系統故障最常見（11次，23.40%），機械運動故障次之（9次，19.15%）；電路一類故障雖發生率不高，但致功能停用或停機時間較長。 結論 通過該研究可更好地了解Elekta Synergy醫用加速器的故障規律和機械性能，為日后設備的保養維護工作提供參考。

[關鍵詞] 醫用電子直線加速器；放射治療；機械故障；軟件故障；設備保養

[中圖分類號] R197 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）02（c）-0073-04

醫用電子直線加速器（medical linear accelerator，LA）是實施腫瘤放射治療的大型、復雜、精確主導的醫療設備[1]，其運行涉及物理工程、精密機械、光學、無線電子、計算機、電真空度、測量、微波理論及高能物理等廣泛科學領域[2-3]，設計復雜且工作精確性要求高，故障率較高。工作環境中溫濕度、水流、真空度以及灰塵顆粒的變化，都可致故障發生，影響放療臨床工作進行。

據文獻總結，LA在使用時間上可分為3個階段：第一階段為設備安裝使用2年內，整機處于電子器件檢驗篩選和磨合期，故障率最高；第二階段為使用3～10年，設備性能穩定，故障率較低；第三階段為使用10年后，因機械磨損、器件老化、精度變差，維修常需更換較大器件，致設備功能停用或停機時間延長[4]。

中山大學附屬第一醫院（以下簡稱“我院”）1臺Elekta Synergy LA完成安裝調試工作并已臨床使用1年。本研究對其臨床故障進行分類統計和原因分析，以更好地了解設備性能，為日后的機器保養維護工作提供參考并服務于臨床。

1 材料與方法

我院的Elekta Synergy LA經安裝、調試、性能檢測，各項性能指標均在《醫用電子直線加速器性能和試驗方法》[5]、《電子加速器放射治療放射防護要求》[6]等標準內，并完成數據采集、建模和測試等工作。LA開展三維適形放療（three dimensional conformal radiotherapy，3D-CRT）、調強放療（intensity modulation radiotherapy，IMRT）、容積旋轉放療（volumetric modulated arc therapy，VMAT）等技術，療前采用錐形束CT（cone beam CT，CBCT）或kV/kV進行影像引導放療（image guide radiation therapy，IGRT）。LA嚴格按國家規定進行每日晨檢、每月月檢、每3個月保養及每年2次年檢，保證性能參數符合標準要求。該LA于2016年1月完成安裝調試工作，至2017年1月臨床使用滿1年，包括放療計劃驗證及正常治療工作，日均開機時間10 h左右。

對LA臨床運行1年內故障進行分類統計，包括X射線容積成像（X-ray volume imaging，XVI）影像系統故障、機械運動故障、電路故障、治療床系統故障、劑量故障、通訊故障、光野故障及其他類型故障等8類故障，并記錄各故障時間，了解各類故障的發生原因及解決方案，為日后的機器保養維護工作提供參考。

2 結果

2.1 故障原因分析

本院Elekta Synergy LA目前處于高故障率階段，其1年內發生的故障記錄統計如下表1所示。

故障及原因分析如下：

2.1.1 X射線容積成像系統故障 LA機載XVI系統，用于IGRT實現影像引導精確放射治療[7]。XVI系統配備獨立于加速器的高壓發生器，在整機開機過程中，XVI系統有滯后性，易出現XVI與加速器的通訊故障，致使XVI無法正常工作。此故障常需重啟XVI系統或LA整機。

2.1.2 機械運動故障 Elekta Synergy LA機械運動包括臂架轉動、輻射機頭轉動、多葉準直器運動、治療床運動及XVI成像平板運動等多項復雜精確的運動，實現IMRT、VMAT、IGRT等多種放療技術，故障率較高。因我院患者都接受IGRT治療，XVI使用頻率高，其成像平板運動包括平板展開和平板伸出兩個動作，極易發生故障，曾多次出現平板展開或伸出過程中被卡住。

2.1.3 通訊故障 因治療系統各終端網絡參數設置錯誤，或軟件運行出錯，導致終端連接異常，出現計劃圖像傳輸失敗等通訊故障。重新設置網絡參數或重啟軟件可解決此類故障。

2.1.4 劑量故障 包括射線劑量率錯誤、輸出量錯誤、平坦度對稱性錯誤、伺服錯誤等。我院LA要求定期做晨檢、月檢及保養。一旦發現劑量問題，則立即進行劑量性能校準，保證治療的精確性。

2.1.5 電路故障 包括電路板、保險絲燒壞等。我院LA分別更換過XVI成像平板運動限位板、XVI高壓發生器控制板、劑量控制板及閘流管保險絲等。

2.1.6 光野故障 Elekta LA MLC運動采用光學監測方式，通過光野燈投射到MLC的反光點產生反射光信號，由攝像頭記錄分析確定MLC位置。射野燈泡因射線作用或使用老化致亮度降低或燒壞。另外光野通路上的光偏轉鏡片在射線作用下，也易沾上灰塵或破損，致MLC運動監測故障。

2.1.7 治療床系統 治療床的公轉角度精度為1°，若床在外力作用下發生微小公轉偏轉，不能在角度顯示上體現，引入擺位誤差，與廠家工程師溝通后鎖緊公轉剎車。另一方面，床的垂直運動方向有限位開關控制，若治療中床下降高度過低，會觸發限位開關產生運動聯鎖，導致床不能運動。該聯鎖無法自動消除，須手動旋轉床升降驅動電機，將床搖到限位高度以上，并進行機器復位方能消除。

2.1.8 其他故障 如我院LA發生過冷卻水管漏水，急停開關誤拍導致開機異常，波導管氣壓偏低，及停機時間過長后一次大量出射線導致真空值過低等故障。

2.2 故障發生頻率分析

XVI影像系統故障最常見（11次，23.40%），機械運動故障次之（9次，19.15%），其他故障發生頻率相對較低。我院Elekta Synergy LA 1年內故障記錄及發生頻次統計見表2。

2.3 故障致設備功能停用或停機平均延誤治療時間分析

機械運動及電路故障導致的設備功能停用或停機時間較長。我院LA因各類故障導致的設備功能停用，或停機平均延誤治療時間記錄及統計

。

3 討論

我院Elekta Synergy LA運行1年出現的故障進行分析統計結果顯示：XVI影像系統故障最常見，機械運動系統故障次之；電路一類故障雖然發生率不太高，但每次檢修致功能停用或停機時間較長。

我院要求病人每次療前進行IGRT，確保精準放射治療的實施，XVI影像系統使用頻率較高[8-9]。因XVI影像系統的設計原理要求，Elekta Synergy LA須嚴格按照正確的開機順序操作，若技術員對此流程不熟悉，易出現XVI系統故障[10-11]；另一方面因廠家設計上的問題，致XVI系統高壓發生器故障頻率較高，Elekta廠家針對此問題發出后續現場安全通知。胡作懷等[8]也提及開機流程要求的問題。此故障發生概率雖最高，但將XVI或整機重啟往往能解決問題，故耽誤治療時間不長。

LA的機械運動系統控制復雜，精度要求較高，因此故障發生率也較高。此類故障發生常需停機更換零件或電路板，對臨床治療工作延誤影響較大[12-13]。因此在日常使用及定期機器保養維護中，要嚴格檢測機械運動系統，盡早發現隱患。一旦發生此類故障，需立即通知維修工程師到場處理，爭取把治療延誤時間降至最低[14-15]。

電路一類故障，發生概率不高，但常需較長的檢修時間。尤其電路板故障，出問題時要排查并確定損壞的電路板較為費時。即使確定需更換的電路板配件，有時因科室備件不齊，需要從廠家倉庫訂貨，導致更長功能停用或停機時間。我院LA曾經出現過XVI影像系統拍CBCT中斷并報錯的故障，導致部分患者的IGRT無法正常進行。維修人員排查此故障1個星期，確定為XVI系統的高壓發生器內高壓控制板有故障。隨后從廠家訂配件更換，又耗時1 d。對于此類故障，要求維修人員平時注重學習，積累總結經驗。

LA對周圍環境較敏感，溫濕度、水流、灰塵顆粒、真空度的變化都對其運行狀態有較大影響[17-19]。胡杰等[9]提出機房的濕度不好，會引發磁控管、閘流管打火損壞；姜瑞瑤[3]提出水冷卻系統的問題會導致機器過熱跳泵等。我院LA也曾出現過因水冷機的室外風扇灰塵太多，散熱不足導致無法出束。確保機房內溫濕度及機器環境處于合適的狀態，保持機房干凈整潔，對保證機器正常運行、降低故障發生率有重要意義。

對放射治療工作人員而言，要求治療技術員熟練并規范操作，盡可能降低人為因素造成的故障隱患；維修人員切實做好機器保養維護，長期定期進行運行狀態監測，并做好記錄總結，便于更好地了解機器性能并服務于臨床[20-24]。

對廠家而言，機器的故障記錄和總結，可作為產品設計方面改進升級的參考。如因XVI系統的設計原理要求必須按嚴格開機流程操作，對此可考慮將XVI系統設計成常帶電的工作方式，免去XVI系統啟動的時間。針對治療床系統問題，對于床公轉偏差問題，可提高公轉角度顯示精度，并改進公轉剎車設計；對于誤將床垂直運動過低觸發限位聯鎖，可以增加軟件消除聯鎖操作，不必通過手搖升降驅動電機方式消除，更方便于臨床工作。

4 結語

由于設計的高度復雜性和治療工作的精確性，LA有著較高的故障率。本文對Elekta Synergy LA使用1年維修故障進行記錄并總結，分析其故障規律[25-26]。研究顯示：XVI影像系統故障最常見，機械運動故障次之；電路一類故障雖然發生率不太高，但每次檢修致功能停用或停機時間較長。通過該研究可更好地了解Elekta Synergy醫用加速器的故障規律和機械性能，為今后機器保養、維護工作提供幫助，對廠家的產品設計與升級也有一定參考意義。

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（收稿日期：2016-11-22 本文編輯：李岳澤）