王浩

商洛市中心醫(yī)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(guò)70%的惡性腫瘤患者在治療過(guò)程中需要行放射治療。醫(yī)用電子直線加速器是利用微波電磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行加速并具有直線運(yùn)動(dòng)軌跡的加速裝置，能產(chǎn)生高能X 線和電子線，具有劑量率高、照射時(shí)間短、劑量率穩(wěn)定、皮膚反應(yīng)輕等特點(diǎn)，已成為目前腫瘤放射治療的主流設(shè)備[1-3]。為保證醫(yī)用電子直線加速器安全穩(wěn)定無(wú)故障地運(yùn)行，日?？茖W(xué)的管理、規(guī)范的操作與保養(yǎng)顯得尤為重要[4]。醫(yī)用電子直線加速器是高精密的大型醫(yī)療設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的知識(shí)面廣，維修難度大，醫(yī)院通常會(huì)配備專門的維修人員[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，中國(guó)大陸地區(qū)開(kāi)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(yī)院于2010年9月引進(jìn)1臺(tái)SIEMENS Primus-E型醫(yī)用電子直線加速器，同時(shí)配備了上海拓能醫(yī)療器械有限公司的外掛光柵、計(jì)劃系統(tǒng)及配套的驗(yàn)證系統(tǒng)，可開(kāi)展電子線治療、適形放射治療和調(diào)強(qiáng)放射治療。該設(shè)備屬中能機(jī)，能產(chǎn)生6 MeV-X 線和6、10、14 MeV 電子線[7-8]，其采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，具有安全可靠的故障檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，會(huì)立即中斷治療并提示故障代碼，方便維修人員快速準(zhǔn)確地判斷和維修[9]。隨著使用年限的延長(zhǎng)，該設(shè)備雖然故障率高，但目前其核心部件仍運(yùn)行穩(wěn)定，可見(jiàn)定期的保養(yǎng)和及時(shí)的維修對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命至關(guān)重要。本文針對(duì)SIEMENS Primus-E 型醫(yī)用電子直線加速器的常見(jiàn)故障維修過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，望對(duì)同行有所幫助。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

機(jī)架在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)“63.CONTROLLER 0”連鎖，進(jìn)入維修模式查看子連鎖，子連鎖提示是63＃連鎖的第59個(gè)子連鎖“Gantry position sensor mismatch（大機(jī)架位置信號(hào)不匹配）”，同時(shí)大機(jī)架不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 故障分析與維修

根據(jù)系統(tǒng)提示，此故障屬于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)故障。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)基本原理見(jiàn)圖1，控制臺(tái)接收到運(yùn)動(dòng)指令后，通過(guò)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制母版，然后通過(guò)控制主板（G31），再分別傳輸至鉛門、小機(jī)頭和大機(jī)架各自的控制電路中。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到大機(jī)架標(biāo)定的位置信號(hào)和電位器反饋回來(lái)的位置信號(hào)不匹配時(shí)，報(bào)“63.CONTROLLER 0”連鎖。

圖1 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)基本原理

進(jìn)入維修模式，按“N”進(jìn)入電機(jī)校準(zhǔn)界面，發(fā)現(xiàn)大機(jī)架界面“Encoder，pot，index”數(shù)值丟失；按操作手冊(cè)標(biāo)定好機(jī)架后，屏蔽63＃連鎖，然后旋轉(zhuǎn)機(jī)架，觀察大機(jī)架界面，發(fā)現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中“Enc posn”和“Pot posn”的數(shù)值差距大（即大機(jī)架處于某一位置，編碼器給其標(biāo)定的位置和該點(diǎn)的電位器反饋值差距較大），一般差距大于0.5個(gè)單位就會(huì)報(bào)63＃連鎖的第59個(gè)子連鎖；多次重復(fù)校準(zhǔn)機(jī)架后，在旋轉(zhuǎn)機(jī)架過(guò)程中偶爾差距會(huì)超過(guò)0.5個(gè)單位，推斷連鎖是由機(jī)架電位器線性較差引起，于是在機(jī)架0°更換新的電位器；調(diào)節(jié)電位器，使機(jī)架在0°時(shí)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制主板G31上大機(jī)架的測(cè)試電壓為（5.00±0.20）V（我院設(shè)備由于老化嚴(yán)重，一般調(diào)至5.17 V）；復(fù)位設(shè)備，再次校準(zhǔn)后，故障代碼消失，設(shè)備運(yùn)行正常；最后測(cè)量輸出劑量，保證患者受照劑量準(zhǔn)確。根據(jù)以往維修經(jīng)驗(yàn)，我們建議1年左右更換電位器，一般精密電位器價(jià)格在100～300元左右，線性越好，價(jià)格越貴。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備開(kāi)機(jī)預(yù)熱后，出現(xiàn)“30. MODULATOR COMPLETE”連鎖。

2.2 故障分析與維修

根據(jù)自檢系統(tǒng)提示，此連鎖為調(diào)制器故障。正常情況下，機(jī)架左側(cè)上方的6個(gè)指示燈均亮，哪一個(gè)燈熄滅表示此處存在故障，觀察后發(fā)現(xiàn)第3個(gè)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(guò)30 psi），燈亮連鎖消失[10]。充入SF6氣體是為了防止微波系統(tǒng)打火，該氣體在射頻傳輸線中作為電解質(zhì)，因具有良好的消弧性和絕緣性而被廣泛應(yīng)用在電力設(shè)備中[11]。根據(jù)以往的維修經(jīng)驗(yàn)，Primus-E 型設(shè)備調(diào)制器出現(xiàn)故障的概率較低，除了SF6氣體壓力故障外，我院該設(shè)備使用10多年以來(lái)，未出現(xiàn)過(guò)其他原因引起的調(diào)制器故障。為充氣方便，我院特地配備10 kg 的氣罐通過(guò)減壓閥和壓力表接到四端環(huán)流器上，以方便觀察SF6氣壓。

3 故障三

3.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備在6 MeV-X 線檔位出束時(shí)，出現(xiàn)“62.CONSOLE”連鎖，進(jìn)入維修模式查看子連鎖，子連鎖提示是62＃連鎖的第802 個(gè)子連鎖Softpot data integrity error（軟件數(shù)據(jù)錯(cuò)誤）。

3.2 故障分析與維修

該故障代碼提示加速器后臺(tái)數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障。進(jìn)入維修模式，發(fā)現(xiàn)在6 MeV-X 線檔，數(shù)據(jù)均正常。802連鎖通常出現(xiàn)在測(cè)試模式、默認(rèn)模式、治療模式數(shù)據(jù)不一致時(shí)，因此初步推測(cè)console 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元module data 主板上的紐扣電池2032電池電壓過(guò)低或者控制臺(tái)版本不穩(wěn)定導(dǎo)致該故障。由于該故障多次出現(xiàn)，且更換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的價(jià)格昂貴，因此我們優(yōu)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(shí)數(shù)據(jù)就會(huì)隨機(jī)丟失，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障（更換電池要在開(kāi)機(jī)的情況下，快速地更換以保證數(shù)據(jù)不丟失）。如果更換電池后，故障仍無(wú)法解決，就需要通過(guò)軟件Mevatron Support Utility（MSU，導(dǎo)入加速器后臺(tái)數(shù)據(jù)的軟件）更換控制臺(tái)版本以及重新導(dǎo)入加速器后臺(tái)數(shù)據(jù)，便可解決故障。導(dǎo)入控制臺(tái)數(shù)據(jù)步驟如下：（1）關(guān)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(tái)連接；（3）打開(kāi)電腦和加速器（開(kāi)機(jī)情況下，插拔串口線，可能導(dǎo)致電腦主板損壞，本人燒壞過(guò)一次，建議在關(guān)機(jī)情況下操作）；（4）打開(kāi)MSU 文件，編輯Configuration，讀入以前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；（5）進(jìn)入設(shè)備維修模式，進(jìn)入數(shù)據(jù)上傳下載界面R Softport Upload/Download；（6）通過(guò)MSU 把以前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)Download to Console，調(diào)節(jié)參數(shù)，測(cè)量加速器的輸出劑量，保證輸出劑量的準(zhǔn)確性。

4 故障四

4.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備出現(xiàn)“12.DOSE RATE（sw）”連鎖，CB2跳閘，重啟后故障依然存在，設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。

4.2 故障分析與維修

進(jìn)入機(jī)房，撥動(dòng)CB2開(kāi)關(guān)（控制高壓的開(kāi)關(guān)），發(fā)現(xiàn)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(jìn)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(fā)現(xiàn)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(jiàn)圖2。由圖2可知，電源通過(guò)變壓器升壓，然后通過(guò)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(fā)現(xiàn)設(shè)備左下方的交流繼電器k2、k5觸點(diǎn)有燒焦的痕跡；關(guān)機(jī)，拆下k2、k5測(cè)量后發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良，懷疑在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中k2、k5某一個(gè)存在斷路，導(dǎo)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(hào)的交流繼電器后（該設(shè)備使用的是110 V 交流繼電器），測(cè)量Pulse-1的波形，此時(shí)波形幅度正常，故障解決。

圖2 高壓電源電路框架

5 小結(jié)

SIEMENS Primus-E 型醫(yī)用電子直線加速器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修難度大、故障頻發(fā)，治療過(guò)程一旦發(fā)生故障，就會(huì)對(duì)腫瘤患者的治療帶來(lái)很大的影響。為保障設(shè)備的正常運(yùn)行，放射治療物理師務(wù)必做好日常的檢測(cè)工作，做好日檢、月檢、年檢，以便提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，防止對(duì)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(jié)構(gòu)，清楚每個(gè)系統(tǒng)的工作原理和在設(shè)備上的所在位置以及各測(cè)試點(diǎn)的基準(zhǔn)電壓等，掌握加速器常見(jiàn)組件的使用壽命，定期對(duì)其進(jìn)行更換。例如，磁控管的使用壽命約為1 000個(gè)高壓小時(shí)數(shù)，維修人員應(yīng)定期做好設(shè)備高壓小時(shí)數(shù)的記錄，了解磁控管的工作狀態(tài)，一般患者多的醫(yī)院兩年左右就需要更換新的磁控管，以保證設(shè)備劑量率的穩(wěn)定；閘流管則需定期檢測(cè)各個(gè)柵極電壓，確保電壓在正常范圍內(nèi)，隨著閘流管的老化，柵極4-2腳的電壓會(huì)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(dāng)其電壓超過(guò)40 V 時(shí)就建議更換；此外，還需定期查看水壓、水質(zhì)、水位、SF6壓力等，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員要細(xì)心觀察，充分解讀自檢系統(tǒng)提供的錯(cuò)誤代碼，準(zhǔn)確地定位和排除故障，維修結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)做好維修記錄，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，保障腫瘤放射治療患者的治療安全[12]。