医用电子直线加速器常见故障维修方法

杨兴欢

茂名市人民医院肿瘤放疗室 （广东茂名 525000）

医用电子直线加速器作为放射治疗的核心医疗设备，其稳定性直接关系着肿瘤治疗效果，因此，必须确保其正常运行，定期检测并采取相应的维护措施，并提高操作人员的专业性。本文针对医用电子直线加速器在日常应用中容易出现的故障和质量问题进行分析，探索故障维修方法，提出维修管理策略，为医护人员提供帮助，确保放射治疗工作正常进行。

1 医用电子直线加速器组成及工作原理

1.1 组成

行波和驻波医用电子直线加速器虽各有特点，但主要系统结构是一样的。医用电子直线加速器一般主要由加速管、微波功率源、微波传输系统、电子注入系统、脉冲调制系统、束流系统、真空系统、恒温水冷却系统、电源分配控制系统、加速器机架、计算机系统、治疗头、治疗床、剂量监测系统、安全连锁系统、光学模拟系统、附加系统等组成[1]。

1.2 工作原理

医用电子直线加速器基本工作原理：在真空加速管的一端安置电子源和微波输入装置，另一端安置可移动的靶；微波束由交变的正负电位峰构成，并以光的速度沿管移动，注入管中的电子被正电位峰吸引并被负电位峰排斥得以加速，加速后的电子可以直接被引出治疗表皮病变，也可以先打靶发射出X 线再经过滤过整流系统来治疗深部的病变。

2 医用电子直线加速器故障维修的重要意义

医用电子直线加速器担负着肿瘤放射治疗的主要任务，其性能直接决定患者的治疗进程和效果，所以，维修工程师保证日常维护与控制质量、及时维修故障对于临床放射治疗具有重要的意义。医用电子直线加速器作为放射治疗的执行机构，需要准确执行放射治疗计划，其运行状态与操作是决定治疗效果的关键。医用电子直线加速器的机械精密度决定患者治疗中位置的准确性，射线质量及束流控制决定患者的剂量精确度和剂量分布，任何医用电子直线加速器本身的误差都不是针对个人的，而是会把误差带给它治疗的所有患者，所以，医用电子直线加速器故障维修的准确也是决定放射治疗成功的重要条件之一，必须给以重视。

3 医用电子直线加速器的常见故障与处理方法

3.1 机械系统的故障与处理方法

机械系统的故障一般分为2种，一种为精度故障，一种为磨损失效故障。由于医用电子直线加速器属高精密仪器，所以对机械部件和装配精度要求均较高，为保证治疗精度需要经常检查，如有偏差及时调整；另外，一些运动、传动部件长时间使用后会出现磨损和失效，需要及时调整更换。

3.1.1 精度故障

精度故障包括等中心精度、治疗床、辐射头、旋转机架等故障，其中等中心精度故障与治疗床、辐射头、旋转机架故障均有关系。一般治疗床和旋转机架在安装调整完成后很少有变动，如有变化可通过调整底座来解决。辐射头精度漂零较常见，可通过调整辐射头内部的光学系统和十字架丝盆来解决。另外，治疗床还有走位和床面水平精度的检查和调整，辐射头还有旋转精度、光阑、电动楔形板等精度的调整。

总之，技术人员应依据我国关于医用电子直线加速器质量控制的相关标准和检测方法定期检测其机械精度，如有超出误差范围的指标需及时调整。

3.1.2 磨损失效故障

磨损失效故障包括传动部件阻力过大、部件破损变形等，这些故障现象比较明显，查出故障点（例如传动皮带断裂、齿轮齿条断齿、离合器失效、传动丝杆变形等）后更换或修理即可；为保证机械系统的正常运行和延长其使用寿命，需要定期保养。

3.2 运控系统的故障与处理方法

运控系统是医用电子直线加速器工作最频繁、故障可能性最高的部位，其故障主要表现为驱动故障和控制电路故障。驱动故障多数为电机或电源故障，控制电路故障多为连锁故障。

3.2.1 驱动故障

电机或电源故障多发生在操作后，控制电路信号正常，运动部分无动作，或运动不正常。解决方法：先观察操作反应，一般有1个或几个继电器动作，如继电器动作正常，则测量电机是否正常，如毁坏，则更换电机，如正常，则判断故障发生在供电电源电路，测量电机供电电压是否正常，正常，则测量电流是否正常，一般多为供电电源不稳定，更换电源或电源输出板即可；此外，有时为电源到电机的输送线路故障，因为机械自身的运动会导致输送线路磨损、折断、虚接等，一般易查出此类故障原因并进行维修；最难寻找故障原因的是故障不稳定，需按电路图查找故障所在，分段检查线路并测量其电压值是否正常，一般由接触不良造成，观察故障处于何种状态及其对应变化，故障出现在对应变化位置的概率较高，例如，机架旋转到某一角度时，辐射头无法旋转，但控制电路正常，继电器动作正常，机架恢复到另一角度时，辐射头旋转恢复正常，虽然为辐射头故障，但故障很可能发生在机架，查看辐射头供电线路，发现在机架旋转到特定角度时，由于机架的旋转导致辐射头供电线路被挤压，而机架恢复到正常角度时，辐射头供电线路从众多线路中被分离，做反复挤压和打弯试验，发现故障时有时无，判断辐射头供电线因经常挤压摩擦导致其内部破损接触不良，更换后故障解除[2]。

3.2.2 控制电路故障

连锁故障现象一般为操作指令下达后，无反应或无法正常运动，甚至为无操作自行运动等。解决方法：先观察继电器工作是否正常，如继电器无动作，则查看线路信号是否正常，如异常，则根据电路图检查信号传递异常位置，此位置即为故障所在，更换或调整此位置的部件即可；如继电器触点虚接，则更换继电器；如继电器正常，则检查控制电路板是否正常，条件允许的情况下可以采用替换法来判断，例如，医科达Precise 医用电子直线加速器中有些电路板是一样的，可以进行对调测试，如没有可以替换的电路板，则需仔细查看电路图，找出输入及输出测量点，测量其信号正常与否，如有异常，则更换电路板，目前电路板集成化程度很高，多数现场维修只需判断板卡好坏，不进行维修，但国产机中有些集成化程度不高的医用电子直线加速器，还需要自行维修电路板，如电路板没有问题再检查线路问题，重点检查接口和经常运动的部位，查出问题后更换或维修。

此外，还有运动不到位或单方向运动等故障，可能与行程开关有关，例如，BJ-6B 医用电子直线加速器报+15 V电源故障，详细询问操作人员，发现是在开合准直器时突然出现，虽然+15 V 电源在机架后方的电源柜中，但根据故障出现的状态，马上打开机头，发现光阑传动齿轮上咬住一组电缆，退出电缆后发现部分已损坏或折断，重新接好后，故障解除。

3.3 速流系统故障与处理方法

束流系统是医用电子直线加速器的核心部分，也是辐射束的产生和调整部分，其工作状态正常与否决定辐射束的指标是否符合临床要求，所以也是维护监测的重点对象。

3.3.1 束流软故障

束流软故障包括剂量率下降或为零、束流分布不对称等。不同机型报错代码不同，但维修原理基本一致。

剂量率下降或非常低甚至为零时，加速器报剂量率连锁，一般由稳频装置故障造成加速管的固有频率偏离所致，如无硬件故障，则调整AFC 和Gun Servo 即可，例如，BJ-6B医用电子直线加速器可以通过电动或手动方式调整，电动调整时按下“出束键”，同时观察剂量率的变化，最后将AFC调整到剂量率稳定状态下；医科达Precise 医用电子直线加速器可以通过计算机完成，进入维修模式后，进入AFC 界面，将Gun Man/Auto 设为手动，将Phase Auto/Man 设为手动，将Tuner ctrl Part4的值输入至Part1，调tuner ctrl 使输出最大，调Lp phase ctrl 使Comp Phase 值 为0，将Lp phase posn 设 为Lp phase ctrl 的值，存盘即可，然后进入枪伺服调整界面Gun Servo，将item 181 Gun Auto 改为手动模式Man，再调整item 327 Gun I Ctrl 的part1的值，让剂量率达到最佳，存储item 327的part1的值，如7.04，先忽略后面part4的值，这时将item 181改为自动模式，再调整item 187项Dose Level 值，观察item 327后面part4值变化，使item 327的part4=part1，将item 327的part1的值复制到item 381 Gun I aim 中存盘，改item 181为自动再出束，如不理想，重复上述步骤，一般两次即可调至最佳剂量率。

只有具有辐射束对称性和平坦度监测功能的加速器才会发生束流分布不对称故障，早期的加速器不具有这样指标的监测功能，以医科达Precise 医用电子直线加速器为例，一般报2T Err 或2R Err 或Hump Err 和Uninformity，这时表示辐射束流对称性和平坦度超标，进入维修模式的剂量检测伺服控制系统调节界面，对于剂量检测伺服的调节主要是对输出剂量2T-AB（左右方向）、2R-GT（枪-靶方向）方向的对称性和Hump Uninformity-平坦度值进行调节，调整时最好在有监测仪器（三维水箱或MapCheck 等）动态或静态的监测下调整，2T Err 和2R Err 或Hump Err 3项都不能超过±5%，调整2R Err，首先将2R Auto 项改为手动，通过调节2R Bal 的值来微调，如果相差太大，可以先调整2R I CTRL，再调节2R Bal，使2R Err 趋于0后存盘；调整2T Err 与调整2R Err 相似，调整2T Bal 或2T I CTRL，使2T Err 趋于0后存盘；Hump Err 调整，温度和湿度可能会影响Hump Err，只调节Hump Bal 即可，使Hump Err 趋于0后存盘，Uninformity 为3项的综合值，也不能超过±5%，以上3项无论调节任何1项时，都需要Learned enable 1次，出束时将Cal.item 1项输入160（即Uninformity 的item 值），再将Learned enable 值置为1，等其自动变为0时存盘，这样就可将Uninformity 的值调至±5%以内，连锁消失，故障解除，但还要检测其绝对剂量，查看剂量率是否稳定，如果有偏差不稳定时，还应调节AFC 系统[3]。

3.3.2 束流硬故障

束流硬故障综合表现为无故障显示不出束、有故障连锁不能出束、出束不正常。由于束流硬故障十分复杂，备件昂贵，再加上许多高压部件参数现场无法检测，维修时还带有一定的危险性（高压电和电磁辐射），所以维修难度大大增加，维修时最好是两个人，并且一定要细心观察、缜密分析。

电离室故障及检修方法：加速器出束时，辐射束没有问题，但无剂量显示或剂量率不稳等，最终以Dose Rate 连锁切机，第一种情况是电离室本身故障，查看供电电源无故障，检查电离室信号传输线路有无破损及运算放大器集成电路板工作是否正常；第二种情况是电离室供电电源故障，测量是否有供电电压，并监测供电电压是否稳定，如无电压，则检查线路，如电压不稳，则检查机房供电电压和电离室电源部分是否正常；第三种情况是电离室通信故障，这种情况多数是由同轴电缆或光纤故障导致，从电离室采集的信号输送到计算机系统需要经过很多区域，多数是由于通信线随机器转动的地方出现破损或接触不良导致，目前电离室一般都是独立双通道电离室，所以可以用对调方法检查，查出后更换集成电路板即可解决。

电子枪故障及检修方法，电子枪故障包括电子枪预热故障、电子枪电路故障等。电子枪预热故障：电子枪在开机后需要预热，加热电路一般为逐级三级加热，大约15 min，如果开机15 min 后还有枪预热连锁，应检查枪灯丝预热系统，观察枪灯丝电压与电流是否有三级变化，且其变化是否正常，如不正常，先检查预热系统供电是否正常，如正常，则判断枪灯丝预热电源故障，常见故障是继电器触点氧化、接触不良，变压器故障、电容击穿等。电子枪电路故障：目前加速器一般使用三级栅控枪，常见故障有触发电路故障、传输线故障等，触发电路故障一般分无触发波形和错误触发波形故障，解决办法是用示波器测量和正常波形比对，一级一级向前面电路检查，然后更换触发板等元器件；传输线故障需要仔细观察，小心测量，如果是传输线绝缘性能下降造成，最好用摇表测量，如果可以看到传输线上有小的黑点，更换即可，如果接点发现锈斑，导电性能下降，处理锈斑重新接牢即可[4]。

磁控管故障包括预热电路故障、磁控管打火、无触发、AFC 系统故障、磁控管输出功率不足等。解决方法：预热电路故障与电子枪故障相似，不再重述；磁控管打火大多是真空系统故障或高压传输线路绝缘不够，要细心检查；无触发先检查触发电路，再检查高压部分，例如，闸流管故障导致闸流管不导通，仿真线PFN 故障加压不够，脉冲变压器故障等；AFC 系统故障主要有两种情况，一种是稳频伺服系统故障，检查伺服电路，另一种是加速管取样故障，用记录示波器测量检查；磁控管输出功率不足表现为剂量率和辐射束性能下降，一般是磁控管老化，磁钢磁性下降，更换磁控管，如磁控管磁钢是可拆卸的永磁铁可以拿下来去充磁。

3.4 真空系统和恒温水循环系统故障与处理方法

3.4.1 真空系统故障

真空系统故障分为真空功率源故障和真空组件故障两大类。真空功率源故障多为离子泵故障，一种是离子泵本身损坏或性能下降导致真空系统故障，先检查离子泵供电是否正常，如正常，但离子泵不工作，则离子泵损坏的可能性大，需更换离子泵，如正常，离子泵工作，但真空度到达一定程度时再也无法上升，应考虑离子泵老化导致性能下降，也需更换；另一种是离子泵电源故障，测量离子泵电压异常，检修离子泵电源电路，查出故障并解决，使离子泵供电正常。真空组件故障多为真空组件密封性不好或波导窗隔离效果差导致，这种故障出现较少，但出现后不容易解决，多数由厂家检测维修；小部分为更换真空组件时带入杂质过多和安装时密封不好导致，需要注意离子泵工作状态，如果过热，应先关闭，避免烧坏离子泵[5]。

3.4.2 恒温水循环系统故障

恒温水循环系统故障多数是控制电路故障，报水循环故障，维修时应先检查水泵故障情况，再检查水冷却部分工作是否正常，温控电路是否正常，控制分流电磁阀工作是否正常，电路故障基本是这几种情况，均排除后应考虑机械故障，先检查循环水是否充足，再检查水压表是否正常，如均正常，需检查循环水路是否有漏水和截流现象，如正常，需观察下水的流量与速度是否比平日低，如是，则考虑水路管道问题，有时是因水中杂质过多，在管路内壁形成水垢，导致管路狭窄，流量下降；有时是因管路铺设和机器运动，造成管路在某处弯曲，水路闭塞或狭窄所致，这种情况多数是在机器运动到某一处时产生，重新架设避免挤压和过度弯曲即可解决。

4 小结

随着肿瘤疾病的发病率越来越高，相对应的治疗技术水平也越来越高。医用电子直线加速器作为治疗肿瘤患者最主要的放射性设备，直接关系到肿瘤放射治疗工作的正常进行与质量。本文针对医用电子直线加速器在正常使用过程中出现的质量问题进行了分析，并给出了相对应的解决措施，同时对质量控制和保障工作给出了一些建议，希望可以对有关人员产生启发，从而在使用时加以注意，使设备可以呈现出更好的应用效率，为临床肿瘤治疗工作提供强有力的支撑，使更多的患者摆脱疾病的困扰，尽早获得康复。