瓦里安Clinac iX 直線加速器原理分析及故障解析

毛燕正，葉永來，朱明琪

麗水市中心醫(yī)院（浙江麗水 323000）

直線加速器是常見的放療設(shè)備，具有劑量率高、照射時間短、照射野大、劑量均勻性和穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，在食管癌、宮頸癌、胰腺癌、肺癌等各種腫瘤放療中發(fā)揮著重要作用[3-6]。隨著腫瘤放療患者的日益增多，直線加速器的運(yùn)作時間增長，在治療過程中出現(xiàn)故障聯(lián)鎖的頻率隨之增加[7]。直線加速器故障因素復(fù)雜，且設(shè)備具有“唯一性”，快速完成設(shè)備故障的排除成為備受關(guān)注的“攻堅(jiān)戰(zhàn)”。設(shè)備運(yùn)行的快速恢復(fù)可節(jié)約患者等待治療的時間，但對臨床醫(yī)學(xué)工程師的維修技術(shù)水平提出了極大挑戰(zhàn)[8]。加速器的維修可通過查閱隨機(jī)技術(shù)資料，并借鑒平時的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，順著聯(lián)鎖回路找到故障點(diǎn)，再進(jìn)行針對性的維修。本研究介紹了瓦里安Clinac iX 直線加速器兩例聯(lián)鎖故障的原理分析和維修方法，以期為同行提供借鑒和參考。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

直線加速器在患者擺位時出現(xiàn)機(jī)架屏幕黑屏，治療床控制面板和手控盒指示燈無顯示，機(jī)房燈不亮，整個治療床按鍵及手控盒按鍵無法操控，加速器主控屏幕無任何聯(lián)鎖出現(xiàn)。

1.2 故障分析

第一步，觀察故障現(xiàn)象。出現(xiàn)機(jī)架屏幕黑屏，治療床控制面板和手控盒指示燈無顯示均出現(xiàn)在患者擺位過程中，剛出現(xiàn)該故障時，等待幾秒鐘后機(jī)架屏幕、控制面板和手控盒能自行恢復(fù)指示燈，治療床及手控盒按鍵可以操控，但隨著加速器運(yùn)行時間的增加，該故障自行恢復(fù)的時間也逐漸增加，最長為10 min 以上，故障出現(xiàn)時無任何聯(lián)鎖提示。

第二步，故障自行恢復(fù)時間增加后，加速器將轉(zhuǎn)到待機(jī)模式，甚至關(guān)機(jī)重啟，經(jīng)過12 min 的開機(jī)預(yù)熱自檢后，故障再次出現(xiàn)，自行恢復(fù)時間隨機(jī)器治療時間的增加而增加。

第三步，考慮到故障總是在患者擺位時出現(xiàn)，于是跟隨技術(shù)員仔細(xì)查看擺位過程，當(dāng)技術(shù)員按治療床ROOM LIGHT 鍵關(guān)機(jī)房燈，準(zhǔn)備進(jìn)行激光定位時，故障出現(xiàn)，重復(fù)觀察多次，確認(rèn)按下ROOM LIGHT鍵時機(jī)架屏幕出現(xiàn)了黑屏，治療床和手控盒斷電。

第四步，查看技術(shù)圖紙，如圖1 所示，加速器的供電及機(jī)房電燈、激光燈、機(jī)房門的供電都是由一個穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后分配的。按下ROOM LIGHT 鍵時，調(diào)制柜中輔助電源分配板（AUX POWER DIST PCB）上的K5、K8 繼電器同時吸合，+24 V 電壓輸入穩(wěn)壓器K1、K2 繼電器的線包，K1、K2 繼電器同時吸合，機(jī)房電燈關(guān)閉的同時激光燈點(diǎn)亮，K1、K8 繼電器控制激光燈一路，K2、K5 繼電器控制機(jī)房燈一路。加速器正常工作且機(jī)房燈亮?xí)r，測量穩(wěn)壓器端K2、K5 繼電器的線包電壓為0 V；按下ROOM LIGHT 鍵時，測量K2、K5 繼電器的線包電壓為+24 V，機(jī)房燈滅，同時激光燈亮，但機(jī)架屏幕、治療床控制面板和手控盒指示燈無顯示，再按ROOM LIGHT 鍵或其他按鍵，都無法恢復(fù)正常。通過以上分析，判斷故障點(diǎn)位于K2、K5 繼電器的概率較大。

圖1 加速器供電分配圖

1.3 故障處理

穩(wěn)壓器端的繼電器較易拆卸，將K2 繼電器換為新的繼電器后，故障仍存在。拆開調(diào)制柜，找到輔助電源分配板上的K5 繼電器，替換為新的繼電器后，反復(fù)按ROOM LIGHT 鍵，故障未出現(xiàn)；持續(xù)觀察一段時間，未再出現(xiàn)機(jī)架屏幕、治療床控制面板和手控盒指示燈無顯示的現(xiàn)象，故障排除。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

直線加速器運(yùn)行過程中，六氟化硫（SF6）氣體氣壓正常未出現(xiàn)聯(lián)鎖，次日晨檢時出現(xiàn)GAS聯(lián)鎖。

2.2 故障分析

SF6 是一種人工合成的惰性氣體，它作為超高壓絕緣介質(zhì)材料，被充入加速器的波導(dǎo)管，可防止產(chǎn)生電火花。正常要求波導(dǎo)管中的SF6 壓力為32 psi，如果出現(xiàn)漏氣，絕緣性能就會降低，進(jìn)而導(dǎo)致速調(diào)管、加速管、波導(dǎo)管因打火而損壞；當(dāng)壓力低于28 psi 時，可能出現(xiàn)GAS 聯(lián)鎖。SF6 氣路結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 SF6 氣路結(jié)構(gòu)圖

在加速器運(yùn)行過程中，SF6 的氣壓正常，待機(jī)次日，機(jī)器就出現(xiàn)了GAS 聯(lián)鎖，查看SF6 氣體壓力表，顯示為22 psi，SF6 氣體壓力不足。打開氣罐，重新充入SF6 氣體，使壓力至32 psi，并關(guān)閉氣罐閥門和進(jìn)氣閥門，觀察加速器使用過程中SF6 氣體的壓力，發(fā)現(xiàn)一直保持正常。待機(jī)次日，SF6 氣體的壓力顯示為24 psi。

機(jī)器待機(jī)后，速調(diào)管不工作，波導(dǎo)管中無高壓微波通過，機(jī)房溫度穩(wěn)定在26 ℃，波導(dǎo)管內(nèi)外溫度會明顯下降，法蘭金屬連接口處金屬因熱脹冷縮、密封不嚴(yán)而漏氣。

綜上所述，GAS 聯(lián)鎖故障是法蘭金屬連接口漏氣導(dǎo)致。

2.3 故障處理

波導(dǎo)管從速調(diào)管一直延伸至加速管，中間有多個法蘭金屬連接口，可使用肥皂水測試漏點(diǎn)。

直線加速器待機(jī)一個多小時且波導(dǎo)管冷卻后，用毛刷和肥皂水逐個對法蘭金屬連接口進(jìn)行測試，注意不能刷太多肥皂水，以免形成流水，電路部分需進(jìn)行防水保護(hù)，最終發(fā)現(xiàn)，圖2 所示的波導(dǎo)管法蘭金屬連接口處肥皂水冒細(xì)泡，說明該處存在漏氣現(xiàn)象。用扳手?jǐn)Q緊波導(dǎo)管法蘭金屬連接口的螺釘，再次刷肥皂水檢查，未發(fā)現(xiàn)漏氣，最后充入SF6 氣體，至壓力為32 psi，次日觀察壓力表，壓力指示為32 psi，漏氣故障排除。

3 總結(jié)

醫(yī)用直線加速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件繁多、運(yùn)動單元精度要求高，作為大型放療設(shè)備，醫(yī)院一般只配備1 臺，如果故障無法及時得到維修，往往會造成患者等待時間延長、心情焦躁，也會增加臨床科室的工作壓力[9-11]。臨床醫(yī)學(xué)工程師需掌握醫(yī)用直線加速器的原理構(gòu)造，熟悉技術(shù)圖紙，多積累維修經(jīng)驗(yàn)，才能更快、更準(zhǔn)確地解決故障，保障臨床工作的順利開展，為患者和臨床醫(yī)務(wù)人員減輕壓力。