醫用電子直線加速器故障維修二例

劉禮全

麻城市人民醫院 維修中心，湖北 麻城 438300

引言

我院COMPACT型醫用電子直線加速器是瑞典醫科達公司生產的，它是一種為放射治療提供符合臨床治療要求的電子線輻射束的醫用治療裝置[1]。該機器能提供寬范圍的電子線能量，是一款雙模式的數字化并具有雙光子的腫瘤治療設備，對病人體內的腫瘤進行直接照射，從而達到消除或減小腫瘤的目的來進行治療，能充分滿足放射治療外照射的臨床需求。

醫用電子直線加速器已被廣泛應用于各大醫院臨床，它主要由加速系統、微波產生與傳輸系統、束流系統、電子注入系統、真空系統、冷卻恒溫系統、電源及控制系統、照射頭以及治療床等組成[2]。其詳細結構如圖1所示。

圖1 電子直線加速器系統結構圖

1 故障一

1.1 故障現象

直線加速器在出束30 cgy左右的劑量時，每天上午頻繁的報DOSE TIMER故障，而中午和下午工作比較正常，晚上偶爾也報錯，但頻率低很多。

1.2 故障分析

該機器附帶軟件診斷功能，通常情況下軟件檢測到如果在0.1 min內出束30 cgy劑量時，就顯示正常，否則就報DOSE TIMER故障[3]。由此可推知導致該故障原因可能是：① AFC爬坡太慢；② AFC預置位置太遠；③ 閘流管無觸發；④ Charge power分機不能正常充電或充電延時太長。如圖2電路圖所示，30 cgy劑量在0.1 min內完成，對COMPACT是一個比較苛刻的要求值，因此AFC爬坡慢以及預置位置遠這兩個原因可以排除[4]。

1.3 故障排除

通過長時間觀察，待加速器穩定后劑量正常，但AFC在冷熱狀態最佳諧振點時差別比較大，同樣會導致預置位置很難兼顧冷熱兩種狀態[5]。所以在一天當中的不同時間段，報錯頻率不一樣。通過調節預置位置，報錯頻率的確降低很多。但觀察PFN表頭，發現有時PFN電壓沒有，通過檢測IGBT諧振波[6]（波形未引出至控制室，可借用磁控管波形觀測電纜，在調制器柜內將90F換至充電分機后面的XS07），同樣有時沒有，或有時延遲幾秒出現，這樣必然導致機器DOSE TIMER報錯[7]。

圖2 充電電路圖

充電分機輸入信號主要有PRF同步信號、FM信號、以及380 V電源，待機器故障時測量充電分機進線處，380 V電壓正常，排除充電分機之前高壓接觸器[8]。觀察故障時接觸器吸合正常，因此懷疑從控制室過來的同步信號和FM信號有問題；觀察控制柜面板PRF波形正常，從而懷疑從控制室到調制器的電纜有問題[9]，于是找來搖表測試電纜，還是沒發現問題，最終將充電控制板輸出的驅動信號引出觀察，發現加高壓時驅動信號時有時無。逐一排查輸入信號，觀察同步信號正常、FM信號正常，但軟啟動過來的兩個信號沒觀察到，仔細梳理PRF信號鏈，發現在面板觀察的PRF信號并不能完全反應到閘流管的PRF信號，用三通觀察到閘流管觸發波形，同時對比面板上波形，發現大劑量出束后，到閘流管波形有明顯延遲[10]。檢查PRF控制板，排查發現問題在前端，判斷E1周圍可能有虛焊，于是點焊E1周圍，反復大劑量出束后，無一次高壓延遲加不上，無一次DOSE TIMER報錯，加速器恢復正常工作[11]。

2 故障二

2.1 故障現象

機器出束后，當選擇不同能量時現象不一樣，選擇較低能量時機器出束正常，選擇較高能量時機器出現Bending OT報警，并且能量越高，報警頻率越高。

2.2 故障分析

機器報故障代碼Bending OT，說明機器內線圈溫度過高，故障原因主要有：① 檢測電路故障；② 偏轉線圈溫度過高[12]。在機頭電纜未完全移除的情況下，要將機頭吊起大約3～4 cm的高度，因為當加速器所選擇的能量低時線圈電流較小，發熱量小，而當選擇的能量高時偏轉線圈電流大，發熱量大[13]。可以選擇一個18 MeV的能量，再用手觸摸偏轉線圈，可以判斷具體是哪一個線圈溫度過高。主要原因是在發熱量大的情況下機器散熱不夠，而線圈是由銅管內循環水進行冷卻，長期使用后，線圈內銅管內壁黏附層增厚，引起循環水流量減少，散熱不足，最后導致加速器報Bending OT故障[14]。設備的冷卻系統結構，見圖3。

圖3 冷卻系統結構圖

2.3 故障排除

將加速器的機頭吊起，在線圈的水路分支器處拆開線圈水管接頭，清理水管分支器和接頭的污物，放掉管內原來的臟水。再用容器加入一定量“克垢”或者草酸除垢液，再加入適量清水稀釋并連接外泵[15]。采用外泵循環對線圈內部進行除垢，循環15～20 min，然后放掉管內的臟水，加入清水，再用清水循環10 min，感覺水管的水流量明顯增大，達到除垢的目的。再將臟水放掉，加入適量的清水，然后將線圈的水路分支器處的水管接頭接好，確保無水管滲漏情況發生[16]。安裝機頭、完成補水，開機自檢后，機器選擇18 MeV能量，故障排除，加速器恢復正常工作。

3 討論

通過對我院已經使用5年的醫用電子直線加速器的兩例故障檢修可以看出，平時應該多加關注加速器在日常工作中的運行情況：包括機器本身的故障和周圍環境狀況，如房間的溫度和空氣的干濕度，以及冷卻系統的管道循環狀況。如果自來水水質不好，硬度大、房間溫度過高以及濕度過大，這些都很容易造成機器故障報警，嚴重的則會燒毀機器的電子元器件而停止工作，由此給病人治療帶來不便。這就要求工程師應定期對加速器進行維護和保養，定期檢查房間的空調是否正常，過濾網是否及時清洗，去濕機工作是否正常，房間地面是否整潔干凈，銅管內循環水是否定期更換軟化水或者對管內壁進行清洗。只有做到了這些才能保證醫用電子直線加速器工作的穩定性，才能延長機器的使用壽命，保證了加速器的工作質量[17]也增加了醫院的經濟效益和社會效益。

4 小結

工程師要熟悉設備的原理，精密的醫療設備磨合期過后，經過長期的使用，會逐漸進入故障頻發期，而頻發期的故障最容易出現在設備的電子元器件性能不穩定以及各種水路管路是否暢通，特別是散熱系統，應而熟悉設備的原理是維修的基礎。除此之外我們還要定期對機器進行維護保養、除垢、除塵、對環境進行溫濕度的監測，把故障消滅在萌芽狀態當中。而當故障出現時也不能驚慌，要冷靜地思考分析，根據故障代碼查找相關的技術資料，從而來判斷故障的范圍和位置，逐一地排查，縮小范圍，真正的找到問題所在，解決問題[18]。這樣在保證設備正常運轉的同時，也能豐富工程師的維修經驗，同時也延長了設備的使用壽命，保證了工作質量，從而更好地為病人服務。