XHA600D 醫用直線加速器典型故障維修二例

孟華陽，孫滌非，蔣蒙蒙

山東第一醫科大學第二附屬醫院 1 醫學裝備部，2 醫療保險辦公室（山東泰安 271000）

醫用直線加速器是利用微波電場對電子進行加速，產生高能射線，用于人類醫學實踐中的遠距離外照射放射治療活動的大型醫療設備，被廣泛應用于各種腫瘤特別是深部腫瘤的治療中[1]。醫用直線加速器可以產生高能X 線或電子束。高能X 線具有高穿透性、較低的皮膚劑量、較高的射線均勻度等特點，適用于治療深部腫瘤；電子束具有一定的射程特性，穿透能力較低，適用于治療淺表腫瘤。本文首先概述了我院XHA600D 醫用直線加速器的結構及產生射線的原理，然后對該設備的兩例典型故障的維修過程進行了總結，并進一步總結故障維修思路，系統評價故障的原因，最后提出整改建議以規避同型設備類似故障的發生。

1 XHA600D 醫用直線加速器的結構及產生射線的原理

1.1 結構

XHA600D 醫用直線加速器的生產廠家為山東新華醫療器械股份有限公司。該設備主機由固定機架、旋轉機架、治療頭、底座及治療床組成，其他結構包括恒溫水系統和控制臺，見圖1。

圖1 XHA600D 醫用直線加速器結構

1.2 產生射線的原理

XHA600D 醫用直線加速器產生射線的原理（圖2）為：三相市電通過主電源箱加到調壓器和高壓電源，高壓電源將該電壓升壓，經過整流和濾波，產生12 kV 的直流電壓輸出到脈沖調制器；脈沖調制器將得到的直流高壓轉變為大功率脈沖供給磁控管，由磁控管震蕩產生2 998 MHZ 微波功率，經微波傳輸系統饋入加速管，并在加速管中建立起加速電場；加速管電子槍陰極表面發射的電子，被陰極與陽極間的電場加速，注入加速管的加速腔，處于合適相位的電子受到微波電磁場的加速后，能量不斷增加，在加速管末端轟擊重金屬靶，發生軔致輻射，產生射線。

圖2 XHA600D 加速器產生射線示意圖

2 典型故障維修

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

治療過程中，在進行患者擺位時，治療頭準直器動作比正常速度慢，擺位工作完成后，按下出束鍵，設備出現VOLT 聯鎖，即位置電位器基準電壓波動超過規定范圍[2]；將設備關機重啟后，使用前自檢無法通過，除VOLT 聯鎖外，工控機提示“位置基準電壓偏差錯誤A21，偏差超過規定范圍”。

2.1.2 故障排查

首先，參照此前因電路元件損壞出現過的“位置基準電壓偏差錯誤”故障的維修措施，檢查9SB4 模擬量接口板（圖3），更換模擬量接口板路上與基準電壓相關的U7、U10 位置的TL074 集成單元（圖3 箭頭處），更換后將板路安裝復位，重新啟動設備，錯誤提示依然存在；更換新的9SB4 模擬量接口板重新啟動后設備故障依舊，因此可以排除9SB4 板路故障。

進一步采用排除法逐一檢測線路，發現若拔掉機架分線板（圖4）的7J22插頭，位置基準電壓參數A21的值會恢復正常；插回7J22插頭，同時拔掉治療頭的其他插頭，位置基準電壓參數A21值均再次提示錯誤。由此判定，治療頭內部與7J22插頭連接的線路發生短路故障。

圖4 機架分線板

2.1.3 故障排除

使用三腳架與倒鏈等工具將治療頭組件起吊拆解，發現治療頭內部連接7J22插頭的線路確實已經磨損，磨損處芯線與金屬組件發生短路，驗證了此前判斷的線路短路故障。更換治療頭內部損壞的盤繞線路后，將設備組件完整安裝復位，啟動設備，自檢通過，故障聯鎖及錯誤提示消除，設備可以正常出束進行治療，至此故障排除。

2.1.4 故障原因分析

多插頭線路平時盤繞在治療頭內部，在治療頭轉動過程中會跟隨治療頭一起運動，但其線路保護措施簡陋，隨著時間延長，會出現因摩擦導致的損壞，本次故障即是因治療頭轉動過程中磨破線路外皮造成導線內芯裸露與外殼金屬搭接短路所致。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

設備使用中突然無劑量輸出，不出射線束，無法繼續治療。

2.2.2 故障排查

測量檢查后發現磁控管電流值輸出正常，微波傳輸系統（圖5～7）中前向波運行正常，但反射波時常消失，且反射波出現時一直在失諧狀態[3]；拆下各路負載，觀察微波傳輸系統（圖8），發現波導窗一處冷卻水通道銅管（圖9）滲水泄漏，導致系統進水；拆解微波傳輸系統后發現波導窗進水，波及加速管，拆下加速管進行檢測，發現加速管已經損壞。

圖5 XHA600D 加速器的微波傳輸系統示意圖

圖6 前向波示意圖

圖7 反射波示意圖

圖8 微波傳輸系統（箭頭指示漏水處）

圖9 冷卻水通道（圈內為漏水接頭）

2.2.3 故障排除

漏水接頭處（圖9中被圈出部分）有腐蝕痕跡，更換此接頭后進行加固密封，并將其余水路接頭全部加固一遍，更換冷卻系統的蒸餾水；更換加速管，維修微波傳輸系統后重新裝配歸位，安裝三端負載等；仔細排查漏水處附近位置，確保干燥；將各組件安裝復位，開機試用，出射線束正常，治療模式恢復正常，故障排除。

2.2.4 故障原因分析

如果冷卻系統中的蒸餾水長期不及時更換，會導致水質變差，腐蝕水循環管路接頭，加之管路機械震蕩導致密封失效，腐蝕接頭處螺帽松動漏水進入微波傳輸系統，進而可導致微波傳輸系統中的重要元件發生故障。

3 討論

3.1 故障一評價

醫用直線加速器的治療頭內部盤繞線路短路及斷路導致的故障現象并不單一，常見如下：（1）機架轉動于某個度數值時，多葉光柵通信中斷、串口線不通等[4]；（2）VOLT 聯鎖或設備參數示值不穩定、提示相關錯誤等。

該類故障的維修需更換盤繞在治療頭內部的多插頭復雜線路，耗費人力物力：首先，為分離MLC多葉光柵系統，需多人配合起吊治療頭，使用三腳架、倒鏈等大型工具進行精確定位、固定與分離[5]，治療頭吊起分離多葉光柵系統后，需沿固定孔道依次抽離多插頭線路并進行更換，再進行定位安裝治療頭等工序，耗時較長；此外，治療頭布線是一項精細工作，線序及插頭位置煩瑣，需要謹慎安裝，以確保線路安裝準確可靠。

我院的XHA600D 醫用直線加速器自2014年投入使用以來，盤線因磨損導致的故障已經發生過5次。我們認為此處存在工藝缺陷，建議廠家在此線路上增加相應的保護措施或對線路纏繞方式進行改進。

3.2 故障二評價

系統漏水導致的常見故障表現如下：（1）加速管、磁控管等重要元件損壞；（2）燈絲電源、水流量傳感器、電流互感器等簡單電子元件燒壞等。

系統漏水是一個非常危險的信號，可造成打火、漏電等事件，亦可能會導致人身傷害等不良事件。當漏水導致系統故障后，維修更換相關元件費時費力，既耽誤患者的治療，又增加了維修成本。為避免漏水造成相關損失，對在使用設備時發現可導致漏水的安全隱患要仔細排查；同時，要加強設備使用現場的維護保養，精心維護重點管路、線路，一旦發現風險隱患，應立即進行整改消除；此外，應及時更換設備冷卻系統中的蒸餾水，保證水質，降低漏水風險。

我們建議，此設備冷卻系統的設計應當進行改進，以最大化做到水電分離，降低因為漏水導致的設備故障風險。

4 小結

根據故障現象及討論判斷，引發以上兩次故障的直接原因為工藝缺陷及工作職責未落實。故障一中的盤繞線路需要加強保護措施或對繞線方式進行改進，以避免或減少在設備治療頭運動時產生線路摩擦而導致線路破損引發故障[6]。目前，我們已將繞線工藝改進建議告知廠家，廠家積極配合設備使用部門進行現場協調并逐步改進了繞線工藝。故障二中因冷卻系統的循環蒸餾水長期未更換導致水質變差，這不僅影響設備的冷卻效果，而且易導致與水路關聯的故障發生。該故障發生后，我們對設備使用人員進行了有關設備日常操作、維護及個人職責等內容的培訓與考核；設備監管部門加大了日常監管力度，定期開展督導檢查，以保障設備安全運行。

醫用直線加速器組成結構復雜，涉及水、電、氣等系統，故障類型及形式多樣，若維修不及時，會增加故障停機時長，有延誤患者治療的風險。日常要重視并加強巡檢維護及預防性維修工作，對故障隱患及時排除，可有效降低設備的故障發生率，從而保證設備有較高的使用效率。