SIEMENS Primus-E 型医用电子直线加速器的常见故障维修

王浩

商洛市中心医院放疗科 （陕西商洛 726000）

放射治疗是肿瘤治疗的三大手段之一，超过70%的恶性肿瘤患者在治疗过程中需要行放射治疗。医用电子直线加速器是利用微波电磁场对带电粒子进行加速并具有直线运动轨迹的加速装置，能产生高能X 线和电子线，具有剂量率高、照射时间短、剂量率稳定、皮肤反应轻等特点，已成为目前肿瘤放射治疗的主流设备[1-3]。为保证医用电子直线加速器安全稳定无故障地运行，日常科学的管理、规范的操作与保养显得尤为重要[4]。医用电子直线加速器是高精密的大型医疗设备，其结构复杂，涉及的知识面广，维修难度大，医院通常会配备专门的维修人员[5]。据统计，截至2018年底，中国大陆地区开展放射治疗单位1 463家，但维修工程师仅有1 409人，维修人员极其短缺[6]。

商洛市中心医院于2010年9月引进1台SIEMENS Primus-E型医用电子直线加速器，同时配备了上海拓能医疗器械有限公司的外挂光栅、计划系统及配套的验证系统，可开展电子线治疗、适形放射治疗和调强放射治疗。该设备属中能机，能产生6 MeV-X 线和6、10、14 MeV 电子线[7-8]，其采用数字化设计，具有安全可靠的故障检测系统，自动化程度高，当检测到故障时，会立即中断治疗并提示故障代码，方便维修人员快速准确地判断和维修[9]。随着使用年限的延长，该设备虽然故障率高，但目前其核心部件仍运行稳定，可见定期的保养和及时的维修对延长设备使用寿命至关重要。本文针对SIEMENS Primus-E 型医用电子直线加速器的常见故障维修过程进行总结，望对同行有所帮助。

1 故障一

1.1 故障现象

机架在旋转过程中，出现“63.CONTROLLER 0”连锁，进入维修模式查看子连锁，子连锁提示是63＃连锁的第59个子连锁“Gantry position sensor mismatch（大机架位置信号不匹配）”，同时大机架不能转动。

1.2 故障分析与维修

根据系统提示，此故障属于运动系统故障。运动系统基本原理见图1，控制台接收到运动指令后，通过运动系统控制母版，然后通过控制主板（G31），再分别传输至铅门、小机头和大机架各自的控制电路中。当系统检测到大机架标定的位置信号和电位器反馈回来的位置信号不匹配时，报“63.CONTROLLER 0”连锁。

图1 运动系统基本原理

进入维修模式，按“N”进入电机校准界面，发现大机架界面“Encoder，pot，index”数值丢失；按操作手册标定好机架后，屏蔽63＃连锁，然后旋转机架，观察大机架界面，发现在旋转过程中“Enc posn”和“Pot posn”的数值差距大（即大机架处于某一位置，编码器给其标定的位置和该点的电位器反馈值差距较大），一般差距大于0.5个单位就会报63＃连锁的第59个子连锁；多次重复校准机架后，在旋转机架过程中偶尔差距会超过0.5个单位，推断连锁是由机架电位器线性较差引起，于是在机架0°更换新的电位器；调节电位器，使机架在0°时运动系统控制主板G31上大机架的测试电压为（5.00±0.20）V（我院设备由于老化严重，一般调至5.17 V）；复位设备，再次校准后，故障代码消失，设备运行正常；最后测量输出剂量，保证患者受照剂量准确。根据以往维修经验，我们建议1年左右更换电位器，一般精密电位器价格在100～300元左右，线性越好，价格越贵。

2 故障二

2.1 故障现象

设备开机预热后，出现“30. MODULATOR COMPLETE”连锁。

2.2 故障分析与维修

根据自检系统提示，此连锁为调制器故障。正常情况下，机架左侧上方的6个指示灯均亮，哪一个灯熄灭表示此处存在故障，观察后发现第3个灯“SF6气压灯”不亮；重新充入SF6气体后（SF6气体压力一般不超过30 psi），灯亮连锁消失[10]。充入SF6气体是为了防止微波系统打火，该气体在射频传输线中作为电解质，因具有良好的消弧性和绝缘性而被广泛应用在电力设备中[11]。根据以往的维修经验，Primus-E 型设备调制器出现故障的概率较低，除了SF6气体压力故障外，我院该设备使用10多年以来，未出现过其他原因引起的调制器故障。为充气方便，我院特地配备10 kg 的气罐通过减压阀和压力表接到四端环流器上，以方便观察SF6气压。

3 故障三

3.1 故障现象

设备在6 MeV-X 线档位出束时，出现“62.CONSOLE”连锁，进入维修模式查看子连锁，子连锁提示是62＃连锁的第802 个子连锁Softpot data integrity error（软件数据错误）。

3.2 故障分析与维修

该故障代码提示加速器后台数据出现故障。进入维修模式，发现在6 MeV-X 线档，数据均正常。802连锁通常出现在测试模式、默认模式、治疗模式数据不一致时，因此初步推测console 数据存储单元module data 主板上的纽扣电池2032电池电压过低或者控制台版本不稳定导致该故障。由于该故障多次出现，且更换数据存储单元的价格昂贵，因此我们优先更换主板电池（纽扣电池2032）。新电池电压为3.2 V 左右，电压低于2.8 V 时数据就会随机丢失，导致设备出现故障（更换电池要在开机的情况下，快速地更换以保证数据不丢失）。如果更换电池后，故障仍无法解决，就需要通过软件Mevatron Support Utility（MSU，导入加速器后台数据的软件）更换控制台版本以及重新导入加速器后台数据，便可解决故障。导入控制台数据步骤如下：（1）关闭加速器；（2）把装有MSU 软件的电脑用串口线与加速器控制台连接；（3）打开电脑和加速器（开机情况下，插拔串口线，可能导致电脑主板损坏，本人烧坏过一次，建议在关机情况下操作）；（4）打开MSU 文件，编辑Configuration，读入以前存储的数据；（5）进入设备维修模式，进入数据上传下载界面R Softport Upload/Download；（6）通过MSU 把以前存储的数据Download to Console，调节参数，测量加速器的输出剂量，保证输出剂量的准确性。

4 故障四

4.1 故障现象

设备出现“12.DOSE RATE（sw）”连锁，CB2跳闸，重启后故障依然存在，设备无法正常运行。

4.2 故障分析与维修

进入机房，拨动CB2开关（控制高压的开关），发现不能闭合，瞬间跳闸，因此推断是加速器高压电源部分存在故障。进入维修模式，屏蔽所有连锁，用示波器观察6 MeV-X 线的波形，发现Dose-1、Beam-1等波形均正常，但Pulse-1的波形幅度为6 V 左右（正常为10 V 左右），分析图纸，推断电路可能存在某处断路。高压电源电路框架见图2。由图2可知，电源通过变压器升压，然后通过交流继电器k1-5，最后到S31低压控制电路中；从电源的源头查起，发现设备左下方的交流继电器k2、k5触点有烧焦的痕迹；关机，拆下k2、k5测量后发现触点接触不良，怀疑在设备运行过程中k2、k5某一个存在断路，导致电压不足，所以Pulse-1波形的电压小于正常电压，更换同型号的交流继电器后（该设备使用的是110 V 交流继电器），测量Pulse-1的波形，此时波形幅度正常，故障解决。

图2 高压电源电路框架

5 小结

SIEMENS Primus-E 型医用电子直线加速器由于结构复杂、维修难度大、故障频发，治疗过程一旦发生故障，就会对肿瘤患者的治疗带来很大的影响。为保障设备的正常运行，放射治疗物理师务必做好日常的检测工作，做好日检、月检、年检，以便提早发现问题，防止对放射治疗患者的误照射。维修人员则要掌握加速器的基本结构，清楚每个系统的工作原理和在设备上的所在位置以及各测试点的基准电压等，掌握加速器常见组件的使用寿命，定期对其进行更换。例如，磁控管的使用寿命约为1 000个高压小时数，维修人员应定期做好设备高压小时数的记录，了解磁控管的工作状态，一般患者多的医院两年左右就需要更换新的磁控管，以保证设备剂量率的稳定；闸流管则需定期检测各个栅极电压，确保电压在正常范围内，随着闸流管的老化，栅极4-2脚的电压会逐渐增高，新的闸流管4-2脚的电压一般约为直流17.5 V，当其电压超过40 V 时就建议更换；此外，还需定期查看水压、水质、水位、SF6压力等，以保证设备的正常运行。当设备出现故障时，维修人员要细心观察，充分解读自检系统提供的错误代码，准确地定位和排除故障，维修结束后，应及时做好维修记录，总结经验，保障肿瘤放射治疗患者的治疗安全[12]。