医用直线加速器的维护保养及应对策略

张沿　张文珂

【摘要】 放射治疗是肿瘤治疗的主要手段之一，作为治疗设备其不同于其他放射诊断设备，设备的质量控制与质量保证就显得尤为重要。由于医用直线加速器系统的复杂性，如何做好设备的维护保养成为设备质量控制与质量保证的前提条件。本文结合医院医用直线加速器维护保养的实践经验，对如何确保设备的质量控制和质量保证进行了研究，为规范放射治疗工作，保证临床治疗的稳定性、连续性，提高治疗实施的准确性和精确度做出了有价值的探讨。

【关键词】 医用直线加速器； 维护保养； 质量控制； 质量保证

医用直线加速器（Linear Accelerator）是高能物理成功应用于医疗技术的高科技产品，是继同位素放射疗法后又一种新型的肿瘤治疗方法。其工作原理是通过加速由电子枪产生的电子形成高能电子束或由高能电子束打靶发生韧致辐射产生的高能X射线与肿瘤组织作用产生的物理效应、化学效应和生物效应达到杀灭肿瘤细胞目的。

医用直线加速器按照其功能划分主要包括电子加速系统、微波功率系统、剂量监测系统、控制系统、治疗床系统等5个主要的子系统，随着精确放射治疗技术的普及，各个厂家在此基础上又开发了若干个新的子系统，如独立的MLC子系统、EPID验证系统、呼吸门控系统等等，这些子系统进一步完善了医用直线加速器的功能，在应对复杂的外照射技术显得游刃有余，达到了拓展放射治疗手段，提高肿瘤控制率，提高患者生存质量的目的。

医用直线加速器的维护保养工作分为以下几个方面：制定严格的加速器操作规程及管理制度，全程监测加速器工作环境与工作状态，制定与加速器故障相关的预防措施。

1 制定严格的操作规程及设备管理制度

1.1 加速器的操作规程 患者治疗期间，遵循安全第一原则。治疗必须通过局域网的治疗信息系统来完成，绝不能脱网治疗，并且建立完整的数据库，以便保证治疗可靠性。治疗过程中，医生一定不能嫌麻烦而走捷径，比如旋转机架时，一定要在室内完成，注意观察移动床中的患者避免与机架相撞。患者在上下床过程中，先把床降低到最适高度，以免由于床过高而摔倒。尽可能地减少电子线与X线模式转换，并且安排患者进行分时段治疗，以便减少均整块、靶组件在转换过程中造成的磨损。治疗时，手控器应该避开机架90度或270度照射，防止手控器中电路因受照射而损坏。在每天治疗完成后，机架应停留在90度的位置，防止靶冷却水的泄露而使损坏电离室。

1.2 加速器的管理制度 工作中，机房工作人员应该分工明确，各负其责。加速器有其管理制度，每个操作人员都要明确并担负其自己的职责，应该按正确的操作规程使用加速器，并且要做好加速器使用的登记，不仅要登记治疗的患者例数，还要登记加速器在使用过程中存在的任何不正常现象。治疗过程中，一旦加速器出现任何异常现象，应该立即停止治疗，通知专业技术人员对其进行维修与处理，避免故障进一步扩大化。专业技术人员也要明确并担负其自己的职责，在加速器开机预热时，记录包含质量保证及质量控制在内的有关加速器所处环境温度与湿度、安全控制、冷却水装置工作状态等清单。专业技术人员与操作人员需经过国家相关管理部门所组织的培训，经考核合格后才能操作或维护处理加速器，杜绝无证上岗的现象发生。由于加速器的操作界面都为英文，而操作人员的英语水平存在差异，因此，加速器尽可能根据操作人员英文水平互补原则进行合理的分组配备，以便操作更加规范与正确。操作人员进行操作前，认真阅读操作规程，密切观察加速器使用过程中各项指标的变化情况，记录是否有异常的气味及声音，温度与气压读数是否存在异常，各按钮与螺丝是否存在松动现象。

2 全程监测加速器工作环境与工作状态

全程监测加速器工作环境与工作状态主要包括机房温湿度控制、设备电气安全控制、加速器剂量系统调整、加速器机械精度调整、恒温水系统调整、辅助定位系统调整等。

2.1 机房温湿度控制 机房温湿度异常是造成设备真空部件打火，恒温水系统结露及线路板故障的重大诱发因素之一。为避免这些潜在的危险因素，根据大型医用设备机房温湿度控制的要求，机房的温度一般控制在（22±2）℃，湿度一般控制在40%～70%[1-3]。根据这一要求，依据机房的面积及通风次数设计满足条件的医用精密空调或普通空调加除湿机的方案，由于加速器机房对通风要求比较高，使用医用精密空调的成本比较高，本院采用了普通空调加除湿机的设计方案，空调与除湿机均采用一用一备的方案，根据环境的实际温湿度情况决定空调及除湿机的开启数量，有效地保证了机房的温湿度，因温湿度异常造成的设备故障率明显降低。

2.2 设备电气安全控制 设备电气安全主要包括供电电压的稳定性，公共地的设置，意外失电的处理等方面。供电电压的稳定首先根据医疗设备的实际情况采用三相五线制的配电方式，即零线与地线分开[4-5]，并通过在设备前端根据加速器的额定功率加装可靠的三相稳压器即可实现电压稳定供给；公共地的设置也尤其重要，尽量不要与医院的其他公共地并联在一起，因为其他设备的公共地与加速器的地线并联会造成设备工作状态的异常，本院西门子加速器的地线原来与其他设备的地线并联时就经常出现30#联锁，通过电源监测仪发现为共地线造成，在经改造后单独接地线后设备故障消除；意外失电在医院比较少发生且医院大部分采用的是双线路供电，意外失电的时间也不会太长，如果医院条件允许，可以加装大功率UPS电源作为应急电源且UPS电源的各项电气指标不应对加速器的正常运行产生影响，这样就能够保障患者不会因意外失电而中止治疗。

2.3 加速器射野及剂量系统调整 根据国际原子能机构第277号技术报告的要求，通常情况下，剂量系统的优化调整及剂量偏差调整频率一般每周1次。剂量系统的优化可以维修模式下，通过调整电子的注入参数及脉冲形成网络（PFN）参数尽可能在开环条件下就能达到正常的输出剂量率，使剂量系统达到最佳的工作状态；使用通过标定的剂量仪在标称治疗距离SSD=100 cm，体模表面光野为10 cm×10 cm，电离室的轴与射线轴垂直。中心轴上水中校准深度处，6 MV X线电离室有效测量点位于水下5 cm处，15 MV X线电离室有效测量点位于水下10 cm处，电子线电离室有效测量点在水下最大剂量点处或1.5 cm处[6-7]，如果剂量误差实测值超过X线>±2%，电子线>3%时，可在维修模式下调整电离室的计数参数使设备剂量计数与实测剂量值达到一致。

射野的平坦度和对称性调整一般为1个月做1次检测，检测条件为设置机架角为0°，准直器0°，SSD为100 cm，射野为10 cm×10 cm，可用三维水箱直接测量各点的剂量得到剂量分布图，也可利用二维电离矩阵获得相对剂量分布图，分别计算最大、最小剂量偏离中心轴剂量的相对百分数，以及偏离中心轴对称两点剂量率的差值与中心轴上剂量率的相对百分数，保证平坦度和对称性位于±3%内[8-10]。出现电子枪故障、微波功率系统故障、电离室故障、均整块故障等故障，工程师在排除设备故障后配合物理师重新测量射野的平坦度和对称性，同时参照剂量系统进行优化调整及剂量偏差调整后方能让加速器重新投入使用，保障患者的治疗安全。

2.4 加速器机械精度调整 加速器的机械精度主要包括机架、治疗头、治疗床、MLC等几个方面。

加速器的机械精度调整原则就是做到“三心”一致，即机架、治疗头、治疗床的中心位置一致，检测周期为每月检测1次，误差小于±1 mm，若误差偏大，可根据机械水平尺在基准面的水平情况调整机架或治疗头的角度，找到基准角度，同时在加速器维修模式下记录新的基准角度，这样就能保证机械精度的可靠性。

随着精确放射治疗的普及，MLC调整就显得尤其突出，MLC的调整包括位置和速度线性调整两个方面：位置机械调整是用于确定在位置检测系统中叶片和托架的机械末端停止位置，它是速度线性调整的前提条件。速度线性调整用于校准定位系统的射野尺寸和同心性能。放射校准的方法是在等中心平面测量一组射野尺寸的组合，测量深度必须为10 cm，在系统中输入对多个射野尺寸的2个叶片组测量的50%等剂量线，测量结果必须在射野中心标准化到100%。注意：在开始放射校准之前，必须进行机械校准[11-13]。

2.5 恒温水系统 恒温水系统调整加速器的恒温水系统包括一级水冷和二级水冷，一级水冷主要是加速器自带的内循环水系统，由于加速器多个部件在工作的过程中会产生大量的热量，多个器件对温度要求在相对比较稳定的状态才能保证加速器的正常工作，而冷却用的循环水管道比较细，为保证管道不结水垢堵塞管道，内循环水对水质的要求比较高，一般都是加注蒸馏水或去离子水，要求电阻值大于1 MΩ，且一般内循环水系统都带有除离子装置，在除离子效果下降时应及时地更换去离子装置以保证水质正常；二级水冷主要是对一级水冷进行循环降温，每个季度需要对热交换器和二级水冷的外机定期检修，以保证一级水冷的正常工作温度控制在（18±2）℃[14-15]。

2.6 辅助定位系统调整 辅助定位系统包括两个方面：加速器灯光系统、激光定位系统。

加速器的灯光系统调整主要是对加速器的测距灯、光野灯每个月进行1次校正。测距灯主要是依据机械测距尺的实际测量距离与光距灯的显示读数要保持一致。光野灯及与实际照射野的符合度调整可以有两种方式：机架角度为0°，准直器0°，SSD为100 cm，光野10 cm×10 cm时，用慢感光胶片小剂量出束，看感光面积与光野标记是否重合；用二维电离矩阵接受的实际出束面积与光野面积是否一致。光野与照射野的误差小于±1 mm。

激光辅助定位系统的调整每个月进行1次，在设备验收时可以在机房的墙壁多点标记激光线的位置，这样日常激光线的调整工作相对比较简单，如果出现激光线异常也可以通过激光水平仪、长的机械水平仪或铅垂线作为参照重新调整使激光线的误差小于±1 mm。

3 制定与加速器故障相关的预防措施

加速器的常规保养与维护是为了减少设备故障与延长设备使用寿命，其中最有效的方式应该是主动进行预防式保养与维护，主要包括处理设备的润滑、变形、磨损、生锈及松动问题，对于发热量大的大功率器件，比如磁控管、电源系统、闸流管做好防尘、防潮及散热工作。专业技术人员每周检查准直器与机架旋转的限制，激光灯、治疗灯、标尺灯切换，光野、射野吻合状况，检查控制台数据的恢复功能、温度控制功能及水冷机水位是否符合要求。每季度进行系统维护与保养，这主要包括以下几部分：运动部件，闸流管，电离室高压电源，光射野重合性，联锁功能，应急开关，拍星光片，多叶准直器及十字板的检测。当治疗患者较多时，根据需要适当地增加多叶准直器的检测频度，开机对出射线检测并进行束流优化，检查剂量系统的工作，对偏转电流进行联锁调零。每年再对系统进行1次大范围的预防式保养与维护，除了完成季度保养所有项目以后，还包括靶冷却水管的维护，清除电路板灰尘、风扇灰尘，更换空气过滤网、循环水以及去离子过滤器，检测射频源的输出功率、电路板电源电压，调整、优化并记录输出电子线的相关参数。加速器中有磁控管与闸流管，它们都属于大功率易损坏器件，同时，也具有靶冷却水管、冷却油滤器、循环水以及去离子过滤器、它们都属于易损耗器件，为了避免或减少元件由于损坏或消耗而引起的设备停机，应该提前准备好易损坏或易消耗元件，而器件的更换时间可以根据维修记录、每日高压来确定。钛泵维持着加速器的真空度，所以设备使用时一定要密切观察钛泵的电流，如果因为断电导致停机，则及时复位，保证钛泵处于正常工作状态，严禁在低真空下开机，延长速调管与加速管的使用寿命。治疗过程中，治疗床会左右、上下、前后反复切换，机架也会不断旋转，长时间下去会导致轴承、轨道离合太宽，所以要对治疗床与机架定期进行维护与保养。由于加速器的温度主要靠循环水来控制，因此，不仅要定期检查循环水通路是否畅通，还要定期检查循环水中水流量、水质、水温及水压是否达标，如果不达标，及时通知专业技术人员处理，由于机头附近的水管为橡胶管，它受到的辐射最大，最可能出现因为老化而漏水现象，如果漏水，应该将老化水管剪去接上新管。加速器中所使用的压缩机为无油压缩机，密切观察无油压缩机的气压值、使用时间以及是否存在漏气现象，加速器的气路接口都有气体干燥装置，使用过程中密切观察干燥剂颜色的变化，如果蓝色干燥剂变红，说时干燥剂变质，应立即更换干燥剂。加速器内部有很多在大功率器件，运行过程中会产生大量热量，如果散热不及时，会加速这些器件的老化，因此，有必要在机房中安装空调，加速器内部安装散热风扇，并急时对散热风扇进行除尘，保证其良好的散热效果。为了防止电子器件的短路现象，机房还应该定期除湿。最后，定期进行学术交流，专业技术人员或操作人员通过学术交流可以取长补短，不断提高自身的技术水平。

由此可见，医用直线加速器系统的复杂性决定了设备出现故障的概率远大于其他医用设备，为了能够降低故障率，延长设备的正常使用寿命，强化医用直线加速器的维护保养工作显得尤其重要，设备的维护保养工作是放射治疗质量控制与质量保证的基石。

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（收稿日期：2014-03-16） （本文编辑：王宇）