SIEMENS Primus-E 型醫用電子直線加速器的常見故障維修

王浩

商洛市中心醫院放療科 （陜西商洛 726000）

放射治療是腫瘤治療的三大手段之一，超過70%的惡性腫瘤患者在治療過程中需要行放射治療。醫用電子直線加速器是利用微波電磁場對帶電粒子進行加速并具有直線運動軌跡的加速裝置，能產生高能X 線和電子線，具有劑量率高、照射時間短、劑量率穩定、皮膚反應輕等特點，已成為目前腫瘤放射治療的主流設備[1-3]。為保證醫用電子直線加速器安全穩定無故障地運行，日常科學的管理、規范的操作與保養顯得尤為重要[4]。醫用電子直線加速器是高精密的大型醫療設備，其結構復雜，涉及的知識面廣，維修難度大，醫院通常會配備專門的維修人員[5]。據統計，截至2018年底，中國大陸地區開展放射治療單位1 463家，但維修工程師僅有1 409人，維修人員極其短缺[6]。

商洛市中心醫院于2010年9月引進1臺SIEMENS Primus-E型醫用電子直線加速器，同時配備了上海拓能醫療器械有限公司的外掛光柵、計劃系統及配套的驗證系統，可開展電子線治療、適形放射治療和調強放射治療。該設備屬中能機，能產生6 MeV-X 線和6、10、14 MeV 電子線[7-8]，其采用數字化設計，具有安全可靠的故障檢測系統，自動化程度高，當檢測到故障時，會立即中斷治療并提示故障代碼，方便維修人員快速準確地判斷和維修[9]。隨著使用年限的延長，該設備雖然故障率高，但目前其核心部件仍運行穩定，可見定期的保養和及時的維修對延長設備使用壽命至關重要。本文針對SIEMENS Primus-E 型醫用電子直線加速器的常見故障維修過程進行總結，望對同行有所幫助。

1 故障一

1.1 故障現象

機架在旋轉過程中，出現“63.CONTROLLER 0”連鎖，進入維修模式查看子連鎖，子連鎖提示是63＃連鎖的第59個子連鎖“Gantry position sensor mismatch（大機架位置信號不匹配）”，同時大機架不能轉動。

1.2 故障分析與維修

根據系統提示，此故障屬于運動系統故障。運動系統基本原理見圖1，控制臺接收到運動指令后，通過運動系統控制母版，然后通過控制主板（G31），再分別傳輸至鉛門、小機頭和大機架各自的控制電路中。當系統檢測到大機架標定的位置信號和電位器反饋回來的位置信號不匹配時，報“63.CONTROLLER 0”連鎖。

圖1 運動系統基本原理

進入維修模式，按“N”進入電機校準界面，發現大機架界面“Encoder，pot，index”數值丟失；按操作手冊標定好機架后，屏蔽63＃連鎖，然后旋轉機架，觀察大機架界面，發現在旋轉過程中“Enc posn”和“Pot posn”的數值差距大（即大機架處于某一位置，編碼器給其標定的位置和該點的電位器反饋值差距較大），一般差距大于0.5個單位就會報63＃連鎖的第59個子連鎖；多次重復校準機架后，在旋轉機架過程中偶爾差距會超過0.5個單位，推斷連鎖是由機架電位器線性較差引起，于是在機架0°更換新的電位器；調節電位器，使機架在0°時運動系統控制主板G31上大機架的測試電壓為（5.00±0.20）V（我院設備由于老化嚴重，一般調至5.17 V）；復位設備，再次校準后，故障代碼消失，設備運行正常；最后測量輸出劑量，保證患者受照劑量準確。根據以往維修經驗，我們建議1年左右更換電位器，一般精密電位器價格在100～300元左右，線性越好，價格越貴。

2 故障二

2.1 故障現象

設備開機預熱后，出現“30. MODULATOR COMPLETE”連鎖。

2.2 故障分析與維修

根據自檢系統提示，此連鎖為調制器故障。正常情況下，機架左側上方的6個指示燈均亮，哪一個燈熄滅表示此處存在故障，觀察后發現第3個燈“SF6氣壓燈”不亮；重新充入SF6氣體后（SF6氣體壓力一般不超過30 psi），燈亮連鎖消失[10]。充入SF6氣體是為了防止微波系統打火，該氣體在射頻傳輸線中作為電解質，因具有良好的消弧性和絕緣性而被廣泛應用在電力設備中[11]。根據以往的維修經驗，Primus-E 型設備調制器出現故障的概率較低，除了SF6氣體壓力故障外，我院該設備使用10多年以來，未出現過其他原因引起的調制器故障。為充氣方便，我院特地配備10 kg 的氣罐通過減壓閥和壓力表接到四端環流器上，以方便觀察SF6氣壓。

3 故障三

3.1 故障現象

設備在6 MeV-X 線檔位出束時，出現“62.CONSOLE”連鎖，進入維修模式查看子連鎖，子連鎖提示是62＃連鎖的第802 個子連鎖Softpot data integrity error（軟件數據錯誤）。

3.2 故障分析與維修

該故障代碼提示加速器后臺數據出現故障。進入維修模式，發現在6 MeV-X 線檔，數據均正常。802連鎖通常出現在測試模式、默認模式、治療模式數據不一致時，因此初步推測console 數據存儲單元module data 主板上的紐扣電池2032電池電壓過低或者控制臺版本不穩定導致該故障。由于該故障多次出現，且更換數據存儲單元的價格昂貴，因此我們優先更換主板電池（紐扣電池2032）。新電池電壓為3.2 V 左右，電壓低于2.8 V 時數據就會隨機丟失，導致設備出現故障（更換電池要在開機的情況下，快速地更換以保證數據不丟失）。如果更換電池后，故障仍無法解決，就需要通過軟件Mevatron Support Utility（MSU，導入加速器后臺數據的軟件）更換控制臺版本以及重新導入加速器后臺數據，便可解決故障。導入控制臺數據步驟如下：（1）關閉加速器；（2）把裝有MSU 軟件的電腦用串口線與加速器控制臺連接；（3）打開電腦和加速器（開機情況下，插拔串口線，可能導致電腦主板損壞，本人燒壞過一次，建議在關機情況下操作）；（4）打開MSU 文件，編輯Configuration，讀入以前存儲的數據；（5）進入設備維修模式，進入數據上傳下載界面R Softport Upload/Download；（6）通過MSU 把以前存儲的數據Download to Console，調節參數，測量加速器的輸出劑量，保證輸出劑量的準確性。

4 故障四

4.1 故障現象

設備出現“12.DOSE RATE（sw）”連鎖，CB2跳閘，重啟后故障依然存在，設備無法正常運行。

4.2 故障分析與維修

進入機房，撥動CB2開關（控制高壓的開關），發現不能閉合，瞬間跳閘，因此推斷是加速器高壓電源部分存在故障。進入維修模式，屏蔽所有連鎖，用示波器觀察6 MeV-X 線的波形，發現Dose-1、Beam-1等波形均正常，但Pulse-1的波形幅度為6 V 左右（正常為10 V 左右），分析圖紙，推斷電路可能存在某處斷路。高壓電源電路框架見圖2。由圖2可知，電源通過變壓器升壓，然后通過交流繼電器k1-5，最后到S31低壓控制電路中；從電源的源頭查起，發現設備左下方的交流繼電器k2、k5觸點有燒焦的痕跡；關機，拆下k2、k5測量后發現觸點接觸不良，懷疑在設備運行過程中k2、k5某一個存在斷路，導致電壓不足，所以Pulse-1波形的電壓小于正常電壓，更換同型號的交流繼電器后（該設備使用的是110 V 交流繼電器），測量Pulse-1的波形，此時波形幅度正常，故障解決。

圖2 高壓電源電路框架

5 小結

SIEMENS Primus-E 型醫用電子直線加速器由于結構復雜、維修難度大、故障頻發，治療過程一旦發生故障，就會對腫瘤患者的治療帶來很大的影響。為保障設備的正常運行，放射治療物理師務必做好日常的檢測工作，做好日檢、月檢、年檢，以便提早發現問題，防止對放射治療患者的誤照射。維修人員則要掌握加速器的基本結構，清楚每個系統的工作原理和在設備上的所在位置以及各測試點的基準電壓等，掌握加速器常見組件的使用壽命，定期對其進行更換。例如，磁控管的使用壽命約為1 000個高壓小時數，維修人員應定期做好設備高壓小時數的記錄，了解磁控管的工作狀態，一般患者多的醫院兩年左右就需要更換新的磁控管，以保證設備劑量率的穩定；閘流管則需定期檢測各個柵極電壓，確保電壓在正常范圍內，隨著閘流管的老化，柵極4-2腳的電壓會逐漸增高，新的閘流管4-2腳的電壓一般約為直流17.5 V，當其電壓超過40 V 時就建議更換；此外，還需定期查看水壓、水質、水位、SF6壓力等，以保證設備的正常運行。當設備出現故障時，維修人員要細心觀察，充分解讀自檢系統提供的錯誤代碼，準確地定位和排除故障，維修結束后，應及時做好維修記錄，總結經驗，保障腫瘤放射治療患者的治療安全[12]。