醫(yī)用電子直線加速器故障維修二例

劉禮全

麻城市人民醫(yī)院 維修中心，湖北 麻城 438300

引言

我院COMPACT型醫(yī)用電子直線加速器是瑞典醫(yī)科達(dá)公司生產(chǎn)的，它是一種為放射治療提供符合臨床治療要求的電子線輻射束的醫(yī)用治療裝置[1]。該機(jī)器能提供寬范圍的電子線能量，是一款雙模式的數(shù)字化并具有雙光子的腫瘤治療設(shè)備，對(duì)病人體內(nèi)的腫瘤進(jìn)行直接照射，從而達(dá)到消除或減小腫瘤的目的來(lái)進(jìn)行治療，能充分滿足放射治療外照射的臨床需求。

醫(yī)用電子直線加速器已被廣泛應(yīng)用于各大醫(yī)院臨床，它主要由加速系統(tǒng)、微波產(chǎn)生與傳輸系統(tǒng)、束流系統(tǒng)、電子注入系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻恒溫系統(tǒng)、電源及控制系統(tǒng)、照射頭以及治療床等組成[2]。其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電子直線加速器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

直線加速器在出束30 cgy左右的劑量時(shí)，每天上午頻繁的報(bào)DOSE TIMER故障，而中午和下午工作比較正常，晚上偶爾也報(bào)錯(cuò)，但頻率低很多。

1.2 故障分析

該機(jī)器附帶軟件診斷功能，通常情況下軟件檢測(cè)到如果在0.1 min內(nèi)出束30 cgy劑量時(shí)，就顯示正常，否則就報(bào)DOSE TIMER故障[3]。由此可推知導(dǎo)致該故障原因可能是：① AFC爬坡太慢；② AFC預(yù)置位置太遠(yuǎn)；③ 閘流管無(wú)觸發(fā)；④ Charge power分機(jī)不能正常充電或充電延時(shí)太長(zhǎng)。如圖2電路圖所示，30 cgy劑量在0.1 min內(nèi)完成，對(duì)COMPACT是一個(gè)比較苛刻的要求值，因此AFC爬坡慢以及預(yù)置位置遠(yuǎn)這兩個(gè)原因可以排除[4]。

1.3 故障排除

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察，待加速器穩(wěn)定后劑量正常，但AFC在冷熱狀態(tài)最佳諧振點(diǎn)時(shí)差別比較大，同樣會(huì)導(dǎo)致預(yù)置位置很難兼顧冷熱兩種狀態(tài)[5]。所以在一天當(dāng)中的不同時(shí)間段，報(bào)錯(cuò)頻率不一樣。通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)置位置，報(bào)錯(cuò)頻率的確降低很多。但觀察PFN表頭，發(fā)現(xiàn)有時(shí)PFN電壓沒(méi)有，通過(guò)檢測(cè)IGBT諧振波[6]（波形未引出至控制室，可借用磁控管波形觀測(cè)電纜，在調(diào)制器柜內(nèi)將90F換至充電分機(jī)后面的XS07），同樣有時(shí)沒(méi)有，或有時(shí)延遲幾秒出現(xiàn)，這樣必然導(dǎo)致機(jī)器DOSE TIMER報(bào)錯(cuò)[7]。

圖2 充電電路圖

充電分機(jī)輸入信號(hào)主要有PRF同步信號(hào)、FM信號(hào)、以及380 V電源，待機(jī)器故障時(shí)測(cè)量充電分機(jī)進(jìn)線處，380 V電壓正常，排除充電分機(jī)之前高壓接觸器[8]。觀察故障時(shí)接觸器吸合正常，因此懷疑從控制室過(guò)來(lái)的同步信號(hào)和FM信號(hào)有問(wèn)題；觀察控制柜面板PRF波形正常，從而懷疑從控制室到調(diào)制器的電纜有問(wèn)題[9]，于是找來(lái)?yè)u表測(cè)試電纜，還是沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最終將充電控制板輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)引出觀察，發(fā)現(xiàn)加高壓時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)。逐一排查輸入信號(hào)，觀察同步信號(hào)正常、FM信號(hào)正常，但軟啟動(dòng)過(guò)來(lái)的兩個(gè)信號(hào)沒(méi)觀察到，仔細(xì)梳理PRF信號(hào)鏈，發(fā)現(xiàn)在面板觀察的PRF信號(hào)并不能完全反應(yīng)到閘流管的PRF信號(hào)，用三通觀察到閘流管觸發(fā)波形，同時(shí)對(duì)比面板上波形，發(fā)現(xiàn)大劑量出束后，到閘流管波形有明顯延遲[10]。檢查PRF控制板，排查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題在前端，判斷E1周圍可能有虛焊，于是點(diǎn)焊E1周圍，反復(fù)大劑量出束后，無(wú)一次高壓延遲加不上，無(wú)一次DOSE TIMER報(bào)錯(cuò)，加速器恢復(fù)正常工作[11]。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

機(jī)器出束后，當(dāng)選擇不同能量時(shí)現(xiàn)象不一樣，選擇較低能量時(shí)機(jī)器出束正常，選擇較高能量時(shí)機(jī)器出現(xiàn)Bending OT報(bào)警，并且能量越高，報(bào)警頻率越高。

2.2 故障分析

機(jī)器報(bào)故障代碼Bending OT，說(shuō)明機(jī)器內(nèi)線圈溫度過(guò)高，故障原因主要有：① 檢測(cè)電路故障；② 偏轉(zhuǎn)線圈溫度過(guò)高[12]。在機(jī)頭電纜未完全移除的情況下，要將機(jī)頭吊起大約3～4 cm的高度，因?yàn)楫?dāng)加速器所選擇的能量低時(shí)線圈電流較小，發(fā)熱量小，而當(dāng)選擇的能量高時(shí)偏轉(zhuǎn)線圈電流大，發(fā)熱量大[13]?？梢赃x擇一個(gè)18 MeV的能量，再用手觸摸偏轉(zhuǎn)線圈，可以判斷具體是哪一個(gè)線圈溫度過(guò)高。主要原因是在發(fā)熱量大的情況下機(jī)器散熱不夠，而線圈是由銅管內(nèi)循環(huán)水進(jìn)行冷卻，長(zhǎng)期使用后，線圈內(nèi)銅管內(nèi)壁黏附層增厚，引起循環(huán)水流量減少，散熱不足，最后導(dǎo)致加速器報(bào)Bending OT故障[14]。設(shè)備的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3。

圖3 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 故障排除

將加速器的機(jī)頭吊起，在線圈的水路分支器處拆開(kāi)線圈水管接頭，清理水管分支器和接頭的污物，放掉管內(nèi)原來(lái)的臟水。再用容器加入一定量“克垢”或者草酸除垢液，再加入適量清水稀釋并連接外泵[15]。采用外泵循環(huán)對(duì)線圈內(nèi)部進(jìn)行除垢，循環(huán)15～20 min，然后放掉管內(nèi)的臟水，加入清水，再用清水循環(huán)10 min，感覺(jué)水管的水流量明顯增大，達(dá)到除垢的目的。再將臟水放掉，加入適量的清水，然后將線圈的水路分支器處的水管接頭接好，確保無(wú)水管滲漏情況發(fā)生[16]。安裝機(jī)頭、完成補(bǔ)水，開(kāi)機(jī)自檢后，機(jī)器選擇18 MeV能量，故障排除，加速器恢復(fù)正常工作。

3 討論

通過(guò)對(duì)我院已經(jīng)使用5年的醫(yī)用電子直線加速器的兩例故障檢修可以看出，平時(shí)應(yīng)該多加關(guān)注加速器在日常工作中的運(yùn)行情況：包括機(jī)器本身的故障和周圍環(huán)境狀況，如房間的溫度和空氣的干濕度，以及冷卻系統(tǒng)的管道循環(huán)狀況。如果自來(lái)水水質(zhì)不好，硬度大、房間溫度過(guò)高以及濕度過(guò)大，這些都很容易造成機(jī)器故障報(bào)警，嚴(yán)重的則會(huì)燒毀機(jī)器的電子元器件而停止工作，由此給病人治療帶來(lái)不便。這就要求工程師應(yīng)定期對(duì)加速器進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，定期檢查房間的空調(diào)是否正常，過(guò)濾網(wǎng)是否及時(shí)清洗，去濕機(jī)工作是否正常，房間地面是否整潔干凈，銅管內(nèi)循環(huán)水是否定期更換軟化水或者對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行清洗。只有做到了這些才能保證醫(yī)用電子直線加速器工作的穩(wěn)定性，才能延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，保證了加速器的工作質(zhì)量[17]也增加了醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 小結(jié)

工程師要熟悉設(shè)備的原理，精密的醫(yī)療設(shè)備磨合期過(guò)后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，會(huì)逐漸進(jìn)入故障頻發(fā)期，而頻發(fā)期的故障最容易出現(xiàn)在設(shè)備的電子元器件性能不穩(wěn)定以及各種水路管路是否暢通，特別是散熱系統(tǒng)，應(yīng)而熟悉設(shè)備的原理是維修的基礎(chǔ)。除此之外我們還要定期對(duì)機(jī)器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)、除垢、除塵、對(duì)環(huán)境進(jìn)行溫濕度的監(jiān)測(cè)，把故障消滅在萌芽狀態(tài)當(dāng)中。而當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)也不能驚慌，要冷靜地思考分析，根據(jù)故障代碼查找相關(guān)的技術(shù)資料，從而來(lái)判斷故障的范圍和位置，逐一地排查，縮小范圍，真正的找到問(wèn)題所在，解決問(wèn)題[18]。這樣在保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，也能豐富工程師的維修經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，保證了工作質(zhì)量，從而更好地為病人服務(wù)。