Clinac CX 直線加速器主聯鎖故障原理與排除思路

鉉亞欣

赤峰市醫院醫學工程部 （內蒙古赤峰 024000）

Clinac CX 直線加速器是美國瓦里安公司在中國生產的主要面向中國市場的新型直線加速器，主要分為低能機型和高能機型（在高能機型上配有圖像引導放射治療部件），是目前用量最大的放射治療機型之一，主要采用兆級高電壓產生的X 線或電子線精確照射患者腫瘤部位以殺滅惡性細胞。Clinac CX 直線加速器能產生高能X 線和電子線，具有劑量率高、照射時間短、照射野大、劑量均勻性和穩定性好等優點，并能進行三維立體定向治療、三維適形放射治療、調強放射治療，在腫瘤科臨床上具有很高應用價值。

因直線加速器處于高電壓、大電流、高真空、氣動控制、水循環恒溫、絕緣介質氣體防高壓放電、機械三維運動部件較多等較為復雜的工作模式，加之機房溫度、濕度、空氣質量、通風量等外部因素對于該類設備的影響較大，因此其故障率較其他普通影像類醫療設備偏高。水泵（PUMP）、空氣（AIR）、氣體（GAS）、劑量（UDRS）等聯鎖為Clinac CX 直線加速器日常維修中常見的主聯鎖，能否快速修復此類故障對于保證臨床治療工作的順利進行有著重要的現實意義。其中，PUMP、AIR、GAS 聯鎖故障屬于系統內部主要部件異常單一故障來源型，相比其他故障來源更加容易判斷故障部位且能盡快進行處置，能夠在非設備保修技術條件下快速恢復設備正常工作。但簡單并不意味著不重要，實踐中此類簡單性原因故障現象在直線加速器故障案例中占比很大，故應給予高度重視。UDRS 聯鎖屬于多因一果型故障現象，可分為稍有相互區別的UDR1、UDR2及伺服劑量聯鎖3種情況，對應不同的故障來源，但其故障異常均發生于高能射線發出與電離室檢測鏈路中，在實際維修工作中屬于復雜故障，需要按照射線經過順序進行認真分析。

1 PUMP 聯鎖

PUMP聯鎖的引發原因為內循環水箱水位過低、水溫高于50 ℃、外循環水過熱、水泵未工作（主要表現為沒有水壓）等。一旦出現PUMP聯鎖則無法在轉動高壓鑰匙后正常提供高壓，設備會一直處于Standby狀態，從而影響放射治療工作正常進行。

1.1 故障原理

PUMP 聯鎖所在電路線路原理較為簡單，即三相電輸入后經過Line 1再經過空氣開關CB2，再經過延時保護接觸器K6，再經過過載保護接觸器K28，再經過插頭P/J1連接電纜W19，與stand 上水泵電源輸入相連[1]。由于溫度過高或者沒有輸入電源均會導致延時保護接觸器K6無法吸合，進而無法形成完整的-12 V 回路，所以造成聯鎖觸發報警。

1.2 排除思路

發生PUMP 聯鎖后，應首先測量K6兩端電壓是否有380 V，如果沒有，則懷疑Line 1是否正常工作；如果K6兩端電壓測到380 V，再測量stand 上水泵輸入端電壓是否有380 V，若水泵輸入端電壓未測到380 V，則懷疑電纜是否導通、K28是否失效、J/P1是否接觸良好。

2 AIR 聯鎖

AIR 聯鎖是為了檢測設備的壓縮氣壓是否在正常值，是否能正常驅動設備的壓縮部件。因為每檔射線或電子線能量對部分硬件的要求不一樣，所以在選中特定的能量之后，需要一定壓力的壓縮氣體驅動相關部件至特定的位置。

2.1 故障原理

氣壓靠外接的壓縮機提供，帶有一定氣壓的氣體到達設備的相關部件實現正常工作，壓縮機提供的氣壓先到達stand 右側的一個氣體裝置，該裝置含有一個氣壓表，通常在氣壓低于設定值時就會報AIR 聯鎖[2]。

2.2 排除思路

AIR 聯鎖通常由氣管異常導致，氣管內有水珠或接口處漏氣導致氣壓較低均可導致該故障，僅需更換氣管或連接頭即可排除；此外，AIR 聯鎖也可由管道氣路部件漏氣導致，但這種情況比較少出現。AIR 聯鎖需要具體檢查分析原因，如氣泵活塞屬于消耗性部件，磨損嚴重后會出現氣壓過低的故障情況，所以平時在定期保養時需要重點檢查氣泵氣壓，同時及時放出底部冷凝水保證實際儲氣空間。

3 GAS 聯鎖

3.1 故障原理

GAS 聯鎖主要用于檢測直線加速器內介質氣體的氣壓是否正常。目前，直線加速器上使用的介質氣體主要為SF6，其作用是在波導管中產生打火現象。SF6由一個裝有該氣體的金屬罐提供，通過一個特有的氣壓表檢測設備內的氣壓，通常氣壓在30 psi 左右，不能低于28 psi，當氣壓低于28 psi 時報GAS 聯鎖[3]。

3.2 排除思路

GAS 聯鎖通常由SF6氣壓過低導致。SF6 壓力值要求在 28～32 psi 之間，低于 28 psi 報 GAS 聯鎖。波導管中的SF6氣壓會隨著時間慢慢下降，當氣壓下降出現此聯鎖時只需重新添加SF6即可。裝有SF6的金屬罐有三個開關，一個為廠家出廠設置的開關（不需動此開關），一個是氣罐閥門，一個是氣管處的小黑開關，添加SF6時只需同時慢慢打開氣罐閥門和小黑開關，待氣壓達到正常值，關閉氣罐閥門和小黑開關即可。氣罐閥門和小黑開關是設備的輔助配套裝置，在平時使用保養時要時刻觀察兩者的狀態。

4 UDR1、UDR2、伺服劑量聯鎖

UDR1、UDR2、伺服劑量聯鎖均提示劑量率低，其中UDR1聯鎖的含義為輻射劑量率低于設置劑量率的90%，UDR2聯鎖的含義為橫向監測劑量率低于設置劑量率的80%，伺服劑量聯鎖的含義為自動頻率控制器（automatic frequency controller，AFC）不在范圍內或者實際伺服劑量率低于預設值。

4.1 故障原理

電離室中A、B 監測劑量率的實際數值均顯示在主控臺內的劑量率數字表上，經過軟件讀取劑量率，再與設置的劑量率預設值進行比較，如果低于80%則報UDR1、UDR2、伺服劑量聯鎖。因為報錯原因直接和出束的劑量率有關，所以形成出束條件的任意一環出現問題均會影響束流，從而影響劑量率。出束的必要條件為調制柜通過仿真線PFN 產生高壓為速調管產生微波，微波經過射頻驅動器RF DRIVER、整流模塊、兩個閘流管進行放大，經過AFC 調節頻率，然后經過波導管注入加速管，對加速管中的電子流進行加速，最后經過轟擊靶面產生高能X 線，經過偏轉磁鐵電子線，電離室對所產生的高能X 線及電子線進行監測[4]。

4.2 排除思路

根據以上出束產生原理以及相關因素可以得出UDR1、UDR2、伺服劑量聯鎖的排除思路為“從前往后”查，即先從調制柜PFN、整流模塊、兩個閘流管，再到RF DRIVER、AFC，再到槍電流GUN I。具體檢修步驟為：（1）用示波器檢查速調管輸出的頻率輸出實際值，從而可以排除速調管及速調管之前的PFN 等故障，以及控制柜上所有檢測波形；（2）維修模式下選擇能量后觀察屏幕的GUN I 和GUN V 值，可以判斷電子槍是否正常工作；（3）維修模式下選擇能量后觀察屏幕的RF DRIVER 值是否和正常一樣；（4）維修模式下出束及聯鎖報錯的同時，觀察屏幕AFC DIFF 值是否在正常工作范圍；（5）維修模式下出速在聯鎖報錯的同時，觀察屏幕PFN 值的變化；（6）檢查主閘流管是否柵極電壓過高、DQ 閘流管是否有切割波形、整流模塊和接觸器損壞等，上述異常因素均會造成設備無法產生速調管所需高壓。

5 總結

因PUMP、AIR、GAS、UDRS 等聯鎖會導致放射治療工作中斷，故需要查明原因并盡快排除，只有了解聯鎖的產生原因，熟悉排除思路，才能做到找準故障原因，安全高效排除。同時建議醫院放射治療設備區域負責工程師梳理此類主聯鎖處置檢修流程，定期清點原廠隨機配備剩余配件，補充必要型號維修配件，維修工具專機專用，這樣對于縮短維修周期、盡快恢復設備正常使用能起到事半功倍的效果，還要定期對水路、氣路、液路等管道進行過濾器清洗或更換，及時對氣源、水源、壓力發生裝置進行工作狀態檢查，隨時保持此類外部關鍵部件處于良好工作狀態能極大減少因外部因素造成的故障停機現象發生率[5]。此類預防性維護工作在實踐中具有很高的性價比，故需要在醫學工程科室管理中制定相應的制度規范，并在實際操作中落實主體責任人和維護保養周期，確保這些工作準確及時到位、不流于形式。