醫用電子直線加速器常見故障維修方法

楊興歡

茂名市人民醫院腫瘤放療室 （廣東茂名 525000）

醫用電子直線加速器作為放射治療的核心醫療設備，其穩定性直接關系著腫瘤治療效果，因此，必須確保其正常運行，定期檢測并采取相應的維護措施，并提高操作人員的專業性。本文針對醫用電子直線加速器在日常應用中容易出現的故障和質量問題進行分析，探索故障維修方法，提出維修管理策略，為醫護人員提供幫助，確保放射治療工作正常進行。

1 醫用電子直線加速器組成及工作原理

1.1 組成

行波和駐波醫用電子直線加速器雖各有特點，但主要系統結構是一樣的。醫用電子直線加速器一般主要由加速管、微波功率源、微波傳輸系統、電子注入系統、脈沖調制系統、束流系統、真空系統、恒溫水冷卻系統、電源分配控制系統、加速器機架、計算機系統、治療頭、治療床、劑量監測系統、安全連鎖系統、光學模擬系統、附加系統等組成[1]。

1.2 工作原理

醫用電子直線加速器基本工作原理：在真空加速管的一端安置電子源和微波輸入裝置，另一端安置可移動的靶；微波束由交變的正負電位峰構成，并以光的速度沿管移動，注入管中的電子被正電位峰吸引并被負電位峰排斥得以加速，加速后的電子可以直接被引出治療表皮病變，也可以先打靶發射出X 線再經過濾過整流系統來治療深部的病變。

2 醫用電子直線加速器故障維修的重要意義

醫用電子直線加速器擔負著腫瘤放射治療的主要任務，其性能直接決定患者的治療進程和效果，所以，維修工程師保證日常維護與控制質量、及時維修故障對于臨床放射治療具有重要的意義。醫用電子直線加速器作為放射治療的執行機構，需要準確執行放射治療計劃，其運行狀態與操作是決定治療效果的關鍵。醫用電子直線加速器的機械精密度決定患者治療中位置的準確性，射線質量及束流控制決定患者的劑量精確度和劑量分布，任何醫用電子直線加速器本身的誤差都不是針對個人的，而是會把誤差帶給它治療的所有患者，所以，醫用電子直線加速器故障維修的準確也是決定放射治療成功的重要條件之一，必須給以重視。

3 醫用電子直線加速器的常見故障與處理方法

3.1 機械系統的故障與處理方法

機械系統的故障一般分為2種，一種為精度故障，一種為磨損失效故障。由于醫用電子直線加速器屬高精密儀器，所以對機械部件和裝配精度要求均較高，為保證治療精度需要經常檢查，如有偏差及時調整；另外，一些運動、傳動部件長時間使用后會出現磨損和失效，需要及時調整更換。

3.1.1 精度故障

精度故障包括等中心精度、治療床、輻射頭、旋轉機架等故障，其中等中心精度故障與治療床、輻射頭、旋轉機架故障均有關系。一般治療床和旋轉機架在安裝調整完成后很少有變動，如有變化可通過調整底座來解決。輻射頭精度漂零較常見，可通過調整輻射頭內部的光學系統和十字架絲盆來解決。另外，治療床還有走位和床面水平精度的檢查和調整，輻射頭還有旋轉精度、光闌、電動楔形板等精度的調整。

總之，技術人員應依據我國關于醫用電子直線加速器質量控制的相關標準和檢測方法定期檢測其機械精度，如有超出誤差范圍的指標需及時調整。

3.1.2 磨損失效故障

磨損失效故障包括傳動部件阻力過大、部件破損變形等，這些故障現象比較明顯，查出故障點（例如傳動皮帶斷裂、齒輪齒條斷齒、離合器失效、傳動絲桿變形等）后更換或修理即可；為保證機械系統的正常運行和延長其使用壽命，需要定期保養。

3.2 運控系統的故障與處理方法

運控系統是醫用電子直線加速器工作最頻繁、故障可能性最高的部位，其故障主要表現為驅動故障和控制電路故障。驅動故障多數為電機或電源故障，控制電路故障多為連鎖故障。

3.2.1 驅動故障

電機或電源故障多發生在操作后，控制電路信號正常，運動部分無動作，或運動不正常。解決方法：先觀察操作反應，一般有1個或幾個繼電器動作，如繼電器動作正常，則測量電機是否正常，如毀壞，則更換電機，如正常，則判斷故障發生在供電電源電路，測量電機供電電壓是否正常，正常，則測量電流是否正常，一般多為供電電源不穩定，更換電源或電源輸出板即可；此外，有時為電源到電機的輸送線路故障，因為機械自身的運動會導致輸送線路磨損、折斷、虛接等，一般易查出此類故障原因并進行維修；最難尋找故障原因的是故障不穩定，需按電路圖查找故障所在，分段檢查線路并測量其電壓值是否正常，一般由接觸不良造成，觀察故障處于何種狀態及其對應變化，故障出現在對應變化位置的概率較高，例如，機架旋轉到某一角度時，輻射頭無法旋轉，但控制電路正常，繼電器動作正常，機架恢復到另一角度時，輻射頭旋轉恢復正常，雖然為輻射頭故障，但故障很可能發生在機架，查看輻射頭供電線路，發現在機架旋轉到特定角度時，由于機架的旋轉導致輻射頭供電線路被擠壓，而機架恢復到正常角度時，輻射頭供電線路從眾多線路中被分離，做反復擠壓和打彎試驗，發現故障時有時無，判斷輻射頭供電線因經常擠壓摩擦導致其內部破損接觸不良，更換后故障解除[2]。

3.2.2 控制電路故障

連鎖故障現象一般為操作指令下達后，無反應或無法正常運動，甚至為無操作自行運動等。解決方法：先觀察繼電器工作是否正常，如繼電器無動作，則查看線路信號是否正常，如異常，則根據電路圖檢查信號傳遞異常位置，此位置即為故障所在，更換或調整此位置的部件即可；如繼電器觸點虛接，則更換繼電器；如繼電器正常，則檢查控制電路板是否正常，條件允許的情況下可以采用替換法來判斷，例如，醫科達Precise 醫用電子直線加速器中有些電路板是一樣的，可以進行對調測試，如沒有可以替換的電路板，則需仔細查看電路圖，找出輸入及輸出測量點，測量其信號正常與否，如有異常，則更換電路板，目前電路板集成化程度很高，多數現場維修只需判斷板卡好壞，不進行維修，但國產機中有些集成化程度不高的醫用電子直線加速器，還需要自行維修電路板，如電路板沒有問題再檢查線路問題，重點檢查接口和經常運動的部位，查出問題后更換或維修。

此外，還有運動不到位或單方向運動等故障，可能與行程開關有關，例如，BJ-6B 醫用電子直線加速器報+15 V電源故障，詳細詢問操作人員，發現是在開合準直器時突然出現，雖然+15 V 電源在機架后方的電源柜中，但根據故障出現的狀態，馬上打開機頭，發現光闌傳動齒輪上咬住一組電纜，退出電纜后發現部分已損壞或折斷，重新接好后，故障解除。

3.3 速流系統故障與處理方法

束流系統是醫用電子直線加速器的核心部分，也是輻射束的產生和調整部分，其工作狀態正常與否決定輻射束的指標是否符合臨床要求，所以也是維護監測的重點對象。

3.3.1 束流軟故障

束流軟故障包括劑量率下降或為零、束流分布不對稱等。不同機型報錯代碼不同，但維修原理基本一致。

劑量率下降或非常低甚至為零時，加速器報劑量率連鎖，一般由穩頻裝置故障造成加速管的固有頻率偏離所致，如無硬件故障，則調整AFC 和Gun Servo 即可，例如，BJ-6B醫用電子直線加速器可以通過電動或手動方式調整，電動調整時按下“出束鍵”，同時觀察劑量率的變化，最后將AFC調整到劑量率穩定狀態下；醫科達Precise 醫用電子直線加速器可以通過計算機完成，進入維修模式后，進入AFC 界面，將Gun Man/Auto 設為手動，將Phase Auto/Man 設為手動，將Tuner ctrl Part4的值輸入至Part1，調tuner ctrl 使輸出最大，調Lp phase ctrl 使Comp Phase 值 為0，將Lp phase posn 設 為Lp phase ctrl 的值，存盤即可，然后進入槍伺服調整界面Gun Servo，將item 181 Gun Auto 改為手動模式Man，再調整item 327 Gun I Ctrl 的part1的值，讓劑量率達到最佳，存儲item 327的part1的值，如7.04，先忽略后面part4的值，這時將item 181改為自動模式，再調整item 187項Dose Level 值，觀察item 327后面part4值變化，使item 327的part4=part1，將item 327的part1的值復制到item 381 Gun I aim 中存盤，改item 181為自動再出束，如不理想，重復上述步驟，一般兩次即可調至最佳劑量率。

只有具有輻射束對稱性和平坦度監測功能的加速器才會發生束流分布不對稱故障，早期的加速器不具有這樣指標的監測功能，以醫科達Precise 醫用電子直線加速器為例，一般報2T Err 或2R Err 或Hump Err 和Uninformity，這時表示輻射束流對稱性和平坦度超標，進入維修模式的劑量檢測伺服控制系統調節界面，對于劑量檢測伺服的調節主要是對輸出劑量2T-AB（左右方向）、2R-GT（槍-靶方向）方向的對稱性和Hump Uninformity-平坦度值進行調節，調整時最好在有監測儀器（三維水箱或MapCheck 等）動態或靜態的監測下調整，2T Err 和2R Err 或Hump Err 3項都不能超過±5%，調整2R Err，首先將2R Auto 項改為手動，通過調節2R Bal 的值來微調，如果相差太大，可以先調整2R I CTRL，再調節2R Bal，使2R Err 趨于0后存盤；調整2T Err 與調整2R Err 相似，調整2T Bal 或2T I CTRL，使2T Err 趨于0后存盤；Hump Err 調整，溫度和濕度可能會影響Hump Err，只調節Hump Bal 即可，使Hump Err 趨于0后存盤，Uninformity 為3項的綜合值，也不能超過±5%，以上3項無論調節任何1項時，都需要Learned enable 1次，出束時將Cal.item 1項輸入160（即Uninformity 的item 值），再將Learned enable 值置為1，等其自動變為0時存盤，這樣就可將Uninformity 的值調至±5%以內，連鎖消失，故障解除，但還要檢測其絕對劑量，查看劑量率是否穩定，如果有偏差不穩定時，還應調節AFC 系統[3]。

3.3.2 束流硬故障

束流硬故障綜合表現為無故障顯示不出束、有故障連鎖不能出束、出束不正常。由于束流硬故障十分復雜，備件昂貴，再加上許多高壓部件參數現場無法檢測，維修時還帶有一定的危險性（高壓電和電磁輻射），所以維修難度大大增加，維修時最好是兩個人，并且一定要細心觀察、縝密分析。

電離室故障及檢修方法：加速器出束時，輻射束沒有問題，但無劑量顯示或劑量率不穩等，最終以Dose Rate 連鎖切機，第一種情況是電離室本身故障，查看供電電源無故障，檢查電離室信號傳輸線路有無破損及運算放大器集成電路板工作是否正常；第二種情況是電離室供電電源故障，測量是否有供電電壓，并監測供電電壓是否穩定，如無電壓，則檢查線路，如電壓不穩，則檢查機房供電電壓和電離室電源部分是否正常；第三種情況是電離室通信故障，這種情況多數是由同軸電纜或光纖故障導致，從電離室采集的信號輸送到計算機系統需要經過很多區域，多數是由于通信線隨機器轉動的地方出現破損或接觸不良導致，目前電離室一般都是獨立雙通道電離室，所以可以用對調方法檢查，查出后更換集成電路板即可解決。

電子槍故障及檢修方法，電子槍故障包括電子槍預熱故障、電子槍電路故障等。電子槍預熱故障：電子槍在開機后需要預熱，加熱電路一般為逐級三級加熱，大約15 min，如果開機15 min 后還有槍預熱連鎖，應檢查槍燈絲預熱系統，觀察槍燈絲電壓與電流是否有三級變化，且其變化是否正常，如不正常，先檢查預熱系統供電是否正常，如正常，則判斷槍燈絲預熱電源故障，常見故障是繼電器觸點氧化、接觸不良，變壓器故障、電容擊穿等。電子槍電路故障：目前加速器一般使用三級柵控槍，常見故障有觸發電路故障、傳輸線故障等，觸發電路故障一般分無觸發波形和錯誤觸發波形故障，解決辦法是用示波器測量和正常波形比對，一級一級向前面電路檢查，然后更換觸發板等元器件；傳輸線故障需要仔細觀察，小心測量，如果是傳輸線絕緣性能下降造成，最好用搖表測量，如果可以看到傳輸線上有小的黑點，更換即可，如果接點發現銹斑，導電性能下降，處理銹斑重新接牢即可[4]。

磁控管故障包括預熱電路故障、磁控管打火、無觸發、AFC 系統故障、磁控管輸出功率不足等。解決方法：預熱電路故障與電子槍故障相似，不再重述；磁控管打火大多是真空系統故障或高壓傳輸線路絕緣不夠，要細心檢查；無觸發先檢查觸發電路，再檢查高壓部分，例如，閘流管故障導致閘流管不導通，仿真線PFN 故障加壓不夠，脈沖變壓器故障等；AFC 系統故障主要有兩種情況，一種是穩頻伺服系統故障，檢查伺服電路，另一種是加速管取樣故障，用記錄示波器測量檢查；磁控管輸出功率不足表現為劑量率和輻射束性能下降，一般是磁控管老化，磁鋼磁性下降，更換磁控管，如磁控管磁鋼是可拆卸的永磁鐵可以拿下來去充磁。

3.4 真空系統和恒溫水循環系統故障與處理方法

3.4.1 真空系統故障

真空系統故障分為真空功率源故障和真空組件故障兩大類。真空功率源故障多為離子泵故障，一種是離子泵本身損壞或性能下降導致真空系統故障，先檢查離子泵供電是否正常，如正常，但離子泵不工作，則離子泵損壞的可能性大，需更換離子泵，如正常，離子泵工作，但真空度到達一定程度時再也無法上升，應考慮離子泵老化導致性能下降，也需更換；另一種是離子泵電源故障，測量離子泵電壓異常，檢修離子泵電源電路，查出故障并解決，使離子泵供電正常。真空組件故障多為真空組件密封性不好或波導窗隔離效果差導致，這種故障出現較少，但出現后不容易解決，多數由廠家檢測維修；小部分為更換真空組件時帶入雜質過多和安裝時密封不好導致，需要注意離子泵工作狀態，如果過熱，應先關閉，避免燒壞離子泵[5]。

3.4.2 恒溫水循環系統故障

恒溫水循環系統故障多數是控制電路故障，報水循環故障，維修時應先檢查水泵故障情況，再檢查水冷卻部分工作是否正常，溫控電路是否正常，控制分流電磁閥工作是否正常，電路故障基本是這幾種情況，均排除后應考慮機械故障，先檢查循環水是否充足，再檢查水壓表是否正常，如均正常，需檢查循環水路是否有漏水和截流現象，如正常，需觀察下水的流量與速度是否比平日低，如是，則考慮水路管道問題，有時是因水中雜質過多，在管路內壁形成水垢，導致管路狹窄，流量下降；有時是因管路鋪設和機器運動，造成管路在某處彎曲，水路閉塞或狹窄所致，這種情況多數是在機器運動到某一處時產生，重新架設避免擠壓和過度彎曲即可解決。

4 小結

隨著腫瘤疾病的發病率越來越高，相對應的治療技術水平也越來越高。醫用電子直線加速器作為治療腫瘤患者最主要的放射性設備，直接關系到腫瘤放射治療工作的正常進行與質量。本文針對醫用電子直線加速器在正常使用過程中出現的質量問題進行了分析，并給出了相對應的解決措施，同時對質量控制和保障工作給出了一些建議，希望可以對有關人員產生啟發，從而在使用時加以注意，使設備可以呈現出更好的應用效率，為臨床腫瘤治療工作提供強有力的支撐，使更多的患者擺脫疾病的困擾，盡早獲得康復。