VARIAN 23-EX 醫(yī)用直線加速器燈絲電壓異常故障維修一例

侯笑笑，李軍

江蘇省蘇北人民醫(yī)院腫瘤科 （江蘇揚(yáng)州 225001）

目前，醫(yī)用直線加速器在腫瘤疾病的放射治療中發(fā)揮著十分重要的作用。VARIAN 23-EX 醫(yī)用直線加速器具有使用方便、自動(dòng)化與智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是國內(nèi)許多大中型醫(yī)院首選的放射治療設(shè)備[1-4]。我院的VARIAN 23-EX 醫(yī)用直線加速器工作性能總體穩(wěn)定，但在使用中難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，系統(tǒng)能夠自動(dòng)判斷故障類型并給出聯(lián)鎖提示，從而可為工程師及時(shí)地開展維修工作提供重要參考。本文首先介紹了該設(shè)備的工作原理，然后對該設(shè)備的1例燈絲電壓異常故障的維修過程進(jìn)行了總結(jié)，供同行參考。

1 VARIAN 23-EX 醫(yī)用直線加速器的工作原理

醫(yī)用直線加速器是目前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中用于腫瘤治療的粒子加速器裝置，其核心原理是通過電磁裝置中的電場對帶電粒子的作用，將各類帶電粒子加速到較高的能級，從而得到不同能量的X 線及電子線。VARIAN 23-EX 醫(yī)用直線加速器的基本原理是通過三相電壓進(jìn)行電壓的提升，并經(jīng)過濾波、調(diào)諧等操作形成110 kV 的直流高壓，直流高壓對脈沖網(wǎng)絡(luò)快速充電，通過對脈沖穩(wěn)壓器的調(diào)整，產(chǎn)生幅度及頻率可靠的微波，微波通過耦合處理，形成驅(qū)動(dòng)粒子加速的電場；同時(shí)，該設(shè)備還配備發(fā)射電子的電子槍，電子槍發(fā)射出的電子束流通過在加速管道中進(jìn)行加速形成高能電子束，如果射束路徑上存在X 線靶，則最后形成各種能量的X 線（我院的VARIAN 23-EX 醫(yī)用直線加速器主要產(chǎn)生15、6 MV 的X 線及4～20 MeV 的電子線）。

2 故障現(xiàn)象

設(shè)備在治療過程中出現(xiàn)GFIL 聯(lián)鎖，停止出束后聯(lián)鎖消失，設(shè)備正常出束約10 min 后，再次提示GFIL 聯(lián)鎖，患者的治療過程被迫中止。

3 故障分析與維修

出現(xiàn)GFIL 聯(lián)鎖的原因主要集中于電子槍供電問題或電子槍的老化損壞問題等。首先檢查機(jī)架中電子槍的位置，發(fā)現(xiàn)冷端電路板上DS1、DS2及DS3指示燈亮，高壓指示燈熄滅。DS1、DS2及DS3指示燈亮說明冷端電路板上的3個(gè)保險(xiǎn)絲未發(fā)生熔斷，根據(jù)以往的維修經(jīng)驗(yàn)，懷疑電子槍電路板發(fā)生故障，關(guān)閉冷端電路板上的3個(gè)開關(guān)（S1、S2、S3），徹底放電之后，更換備用的熱端驅(qū)動(dòng)電路板（Hot Deck 板），再次打開冷端電路板上的3個(gè)開關(guān)，發(fā)現(xiàn)故障仍然反復(fù)出現(xiàn)，可排除熱端驅(qū)動(dòng)電路板故障的可能，進(jìn)一步測量各個(gè)電路板的電壓、電流參數(shù)，并與以往正常的不同能量下的槍電壓及槍電流的各類參數(shù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)冷端電路板P1接頭的6C 與7C 兩腳之間電壓為0，判斷可能為繼電器短路故障，選擇更換消弧繼電器，更換后發(fā)現(xiàn)電路板電壓及指示燈恢復(fù)正常，但是GFIL 聯(lián)鎖依舊斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)，因此推斷仍存在其他問題，不排除其他元件損壞的可能，需要更加深入地進(jìn)行分析。

通過主控制器上的S3維修開關(guān)進(jìn)行外殼放電后，測量燈絲的電壓值，發(fā)現(xiàn)輸出電壓偏高（正常值為+5 V，實(shí)測值為+6.5 V），因此確定故障的原因是電壓超標(biāo)引起了電子線的輸出，同時(shí)發(fā)現(xiàn)供電電源的線路板中所有的電子元件正常，設(shè)備在開啟后正常工作了一段時(shí)間，因此確定故障原因?yàn)殡娮訕専艚z電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致的電壓超標(biāo)。

分析電子槍電路板的線路連接圖（該圖紙過于復(fù)雜與龐大，此處不作展示）可知，電路的電源采用的是自激振蕩的開關(guān)方式，輸出的+5 V 電源主要是通過電阻R16向VR2L T431提供參考電壓，VR2中的PIN3輸出穩(wěn)定的+2.5 V 電壓，并經(jīng)過R24進(jìn)行反饋，最終輸出電壓由R26進(jìn)行調(diào)整輸出。通過以上分析可知，電壓漂移是由于設(shè)備長期工作后，相關(guān)元件的線性性能下降導(dǎo)致。更換VR2L T431穩(wěn)壓器后，重新調(diào)整電位器R26，使其輸出穩(wěn)定+5 V 電壓，然后固定電位器，重新安裝電路板，設(shè)備運(yùn)作正常，故障排除。

4 結(jié)論與建議

醫(yī)用直線加速器使用頻率高，長時(shí)間工作后，故障率隨之升高。隨著醫(yī)用直線加速器智能化水平的逐漸提升，在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行故障類型的判斷，而設(shè)備維護(hù)人員需要熟練掌握各種聯(lián)鎖的具體含義，根據(jù)故障類型及故障設(shè)備近期的運(yùn)行情況，綜合設(shè)備的工作原理進(jìn)行故障分析，以有效提升設(shè)備維修效率[5]。

本文對醫(yī)用直線加速器的一例GFIL 聯(lián)鎖故障的維修過程進(jìn)行了總結(jié)。設(shè)備出現(xiàn)GFIL 聯(lián)鎖的原因主要集中于電子槍供電問題或電子槍的老化損壞問題，且故障部位一般位于冷端或熱端電路板上，因此，在條件允許的情況下，本著由易到難的維修原則，可直接更換備用的冷端或熱端電路板，更換后如果聯(lián)鎖消失，可確認(rèn)為冷端或熱端電路板故障；如果聯(lián)鎖依舊，則需要進(jìn)一步的深入排查，可通過延長板測量各類能量下的電路板電流及電壓參數(shù)，并與正常值進(jìn)行比較，結(jié)合設(shè)備的電路圖，最終確定故障原因。經(jīng)過排查，我們確定此次GFIL聯(lián)鎖的故障原因?yàn)闊艚z供電電路板長期在高溫密閉環(huán)境下工作，導(dǎo)致線路板的關(guān)鍵電子元件的線性性能降低，進(jìn)而導(dǎo)致了輸出電壓漂移。需要注意的是，在維修過程中要按照維修規(guī)范流程，進(jìn)行靜電泄放等操作，保證維修人員與設(shè)備的安全。

醫(yī)用直線加速器的穩(wěn)定運(yùn)行對患者的治療安全至關(guān)重要，因此維修人員應(yīng)熟悉常見聯(lián)鎖的故障原因及處理方法，并且不斷總結(jié)維修經(jīng)驗(yàn)，以期快速且準(zhǔn)確地確認(rèn)故障原因，節(jié)約維修時(shí)間，提高維修效率，保證患者及時(shí)接受治療。此外，設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)同樣重要。使用人員應(yīng)在每次治療前對設(shè)備進(jìn)行10 min 左右的預(yù)熱，并全面檢查激光燈的狀態(tài)，保證激光燈不會(huì)因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生位置漂移或角度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)進(jìn)行常規(guī)及MLC 檢測，檢查設(shè)備的內(nèi)外循環(huán)水溫、空氣壓縮機(jī)的壓強(qiáng)等關(guān)鍵性指標(biāo)及準(zhǔn)直器、機(jī)架旋轉(zhuǎn)角度等機(jī)械性能指標(biāo)，防碰撞性能、控制臺的有效控制按鈕等常規(guī)檢查，設(shè)備需要在完成預(yù)熱且模擬劑量正常后才可開展治療工作；同時(shí)，嚴(yán)格進(jìn)行周檢、月檢及年檢，對設(shè)備的硬件與軟件、劑量與位置進(jìn)行周期性檢驗(yàn)，每次維修與保養(yǎng)結(jié)束后都要進(jìn)行常規(guī)出束檢測，以保證設(shè)備正常運(yùn)行。