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

麗水市中心醫院（浙江麗水 323000）

直線加速器是常見的放療設備，具有劑量率高、照射時間短、照射野大、劑量均勻性和穩定性強等優點[1-2]，在食管癌、宮頸癌、胰腺癌、肺癌等各種腫瘤放療中發揮著重要作用[3-6]。隨著腫瘤放療患者的日益增多，直線加速器的運作時間增長，在治療過程中出現故障聯鎖的頻率隨之增加[7]。直線加速器故障因素復雜，且設備具有“唯一性”，快速完成設備故障的排除成為備受關注的“攻堅戰”。設備運行的快速恢復可節約患者等待治療的時間，但對臨床醫學工程師的維修技術水平提出了極大挑戰[8]。加速器的維修可通過查閱隨機技術資料，并借鑒平時的經驗總結，順著聯鎖回路找到故障點，再進行針對性的維修。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 故障現象

直線加速器在患者擺位時出現機架屏幕黑屏，治療床控制面板和手控盒指示燈無顯示，機房燈不亮，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鎖出現。

1.2 故障分析

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

第二步，故障自行恢復時間增加后，加速器將轉到待機模式，甚至關機重啟，經過12 min 的開機預熱自檢后，故障再次出現，自行恢復時間隨機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，于是跟隨技術員仔細查看擺位過程，當技術員按治療床ROOM LIGHT 鍵關機房燈，準備進行激光定位時，故障出現，重復觀察多次，確認按下ROOM LIGHT鍵時機架屏幕出現了黑屏，治療床和手控盒斷電。

第四步，查看技術圖紙，如圖1 所示，加速器的供電及機房電燈、激光燈、機房門的供電都是由一個穩壓器穩壓后分配的。按下ROOM LIGHT 鍵時，調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 電壓輸入穩壓器K1、K2 繼電器的線包，K1、K2 繼電器同時吸合，機房電燈關閉的同時激光燈點亮，K1、K8 繼電器控制激光燈一路，K2、K5 繼電器控制機房燈一路。加速器正常工作且機房燈亮時，測量穩壓器端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，機房燈滅，同時激光燈亮，但機架屏幕、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，都無法恢復正常。通過以上分析，判斷故障點位于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，反復按ROOM LIGHT 鍵，故障未出現；持續觀察一段時間，未再出現機架屏幕、治療床控制面板和手控盒指示燈無顯示的現象，故障排除。

2 故障二

2.1 故障現象

直線加速器運行過程中，六氟化硫（SF6）氣體氣壓正常未出現聯鎖，次日晨檢時出現GAS聯鎖。

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材料，被充入加速器的波導管，可防止產生電火花。正常要求波導管中的SF6 壓力為32 psi，如果出現漏氣，絕緣性能就會降低，進而導致速調管、加速管、波導管因打火而損壞；當壓力低于28 psi 時，可能出現GAS 聯鎖。SF6 氣路結構如圖2 所示。

圖2 SF6 氣路結構圖

在加速器運行過程中，SF6 的氣壓正常，待機次日，機器就出現了GAS 聯鎖，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，并關閉氣罐閥門和進氣閥門，觀察加速器使用過程中SF6 氣體的壓力，發現一直保持正常。待機次日，SF6 氣體的壓力顯示為24 psi。

機器待機后，速調管不工作，波導管中無高壓微波通過，機房溫度穩定在26 ℃，波導管內外溫度會明顯下降，法蘭金屬連接口處金屬因熱脹冷縮、密封不嚴而漏氣。

綜上所述，GAS 聯鎖故障是法蘭金屬連接口漏氣導致。

2.3 故障處理

波導管從速調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。

直線加速器待機一個多小時且波導管冷卻后，用毛刷和肥皂水逐個對法蘭金屬連接口進行測試，注意不能刷太多肥皂水，以免形成流水，電路部分需進行防水保護，最終發現，圖2 所示的波導管法蘭金屬連接口處肥皂水冒細泡，說明該處存在漏氣現象。用扳手擰緊波導管法蘭金屬連接口的螺釘，再次刷肥皂水檢查，未發現漏氣，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

醫用直線加速器結構復雜、部件繁多、運動單元精度要求高，作為大型放療設備，醫院一般只配備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]。臨床醫學工程師需掌握醫用直線加速器的原理構造，熟悉技術圖紙，多積累維修經驗，才能更快、更準確地解決故障，保障臨床工作的順利開展，為患者和臨床醫務人員減輕壓力。