Synergy直線加速器故障維修三例

劉立潔，張鵬，李書紅，徐英，耿西亮

新疆軍區(qū)總醫(yī)院 a. 醫(yī)學(xué)工程科；b. 耳鼻喉科；c. 神經(jīng)外科，新疆 烏魯木齊 830000

引言

醫(yī)科達(dá)Synergy直線加速器除了提供普通放射治療模式外，它還是一套集適形放療、調(diào)強(qiáng)放射治療和圖像引導(dǎo)放射治療等多功能于一體的數(shù)字化直線加速器系統(tǒng)，可以使臨床醫(yī)生利用相同的參照系進(jìn)行成像與治療，使其在最大程度減少對(duì)周圍健康組織損傷，同時(shí)對(duì)腫瘤進(jìn)行更加精確有效的治療，從而極大地提高放射治療的治療增益比[1-4]。

同時(shí)，醫(yī)科達(dá)加速器系統(tǒng)比較復(fù)雜，數(shù)字化程度高，出現(xiàn)故障時(shí)一般都會(huì)提供相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼，為維修人員迅速定位及最終排除故障帶來(lái)了極大的方便[5-7]。我院的醫(yī)科達(dá)Synergy直線加速器自2010年安裝使用至今，故障逐年增多。本文根據(jù)該設(shè)備不同系統(tǒng)發(fā)生的3例故障，逐一進(jìn)行分析解決，望對(duì)同行有所幫助。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

劑量率低。在幾檔常用電子線4、8、10 MeV等模式下，劑量率都偏低，通過(guò)調(diào)整AFC、Gun Servo、Steering等相關(guān)參數(shù)，均無(wú)明顯變化。

1.2 故障分析

加速器在Service模式下，查看AFC中Item 327的值,即Gun I ctrl，X線模式下槍燈絲電流只有5.9 A，通常情況在X線模式下，低于6.5 A就說(shuō)明燈絲已經(jīng)老化，無(wú)法滿足治療需求了?？紤]到該加速器已使用3年多，因此基本可以確定電子槍燈絲老化，需要更換[8]。

1.3 故障維修

Synergy加速器更換燈絲過(guò)程較為繁瑣，首先應(yīng)提前準(zhǔn)備好所需的材料和工具，除了常規(guī)維修工具外，還需提前準(zhǔn)備高純度氮?dú)猓?9.99%）、密封塑料袋、無(wú)水乙醇、紗布、無(wú)紡布手套等材料。

首先關(guān)機(jī)并切斷CABINET電源及VACUUM電源。然后將密封袋內(nèi)充滿高純度氮?dú)?，并套在電子槍真空維修閥接口處，緩慢打開真空閥。由于電子槍腔內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)，所以密封袋內(nèi)的氮?dú)鈺?huì)自動(dòng)吸入真空管內(nèi)。這樣做的目的是防止更換燈絲時(shí)將空氣中的水分及雜質(zhì)吸入加速管內(nèi)，對(duì)下一步重建真空帶來(lái)不利影響。待管腔內(nèi)外氣壓平衡時(shí)，方可卸下老化的槍燈絲。該燈絲位于機(jī)臂尾部的玻璃罩內(nèi)，更換燈絲需全程佩戴無(wú)紡布手套，且要小心謹(jǐn)慎，切忌觸碰燈絲表面。卸下舊燈絲時(shí)可以清楚地發(fā)現(xiàn)，老化的燈絲已明顯變細(xì)，且表面凹凸不平。對(duì)比新燈絲表面則亮潔如新、光滑平整。

更換新燈絲時(shí)，建議保留原來(lái)固定燈絲的金屬底座，只需更換槍燈絲部分即可。這樣做的好處是，原金屬底座在真空狀態(tài)下已使用多年，幾乎沒(méi)有多余的電子逸出了。這樣做有利于重建真空，加速管真空度能夠順利地恢復(fù)到正常水平。如果將燈絲及底座一同更換，重建真空時(shí)間相對(duì)會(huì)比較長(zhǎng)。

更換新燈絲后，接著要對(duì)加速管進(jìn)行真空處理。首先用隨機(jī)自帶的分子泵（機(jī)械泵）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)抽真空。一般情況下，需要連續(xù)工作12 h以上，直到系統(tǒng)顯示真空值達(dá)到-5左右（實(shí)際真空度10-5mbar，下同）。此過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，因此在抽真空過(guò)程中需要保障全程供電。當(dāng)真空度達(dá)到-5左右后，方可打開機(jī)架上的鈦離子泵對(duì)整個(gè)管腔系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)真空處理。鈦離子泵的作用是通過(guò)加熱電離及離子吸附等方法，使鈦原子與管腔內(nèi)的氣體分子發(fā)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng), 最終使氣體分子伴隨鈦離子一起沉積下來(lái), 從而達(dá)到進(jìn)一步降低空間氣體分子濃度的目的[9-10]。離子泵啟動(dòng)后真空度會(huì)有所下降，等離子泵熱起來(lái)以后，真空度又會(huì)緩慢上升。此時(shí)要密切關(guān)注離子泵的溫度，如果離子泵過(guò)熱要關(guān)閉離子泵電源，并用無(wú)水乙醇進(jìn)行降溫，等溫度正常后再度開啟離子泵，整個(gè)抽真空的過(guò)程要反復(fù)多次，一般真空值穩(wěn)定在-6左右時(shí)，即可進(jìn)行下一步的燈絲訓(xùn)練。

訓(xùn)練新燈絲跟訓(xùn)球管類似，先將燈絲電流從0逐漸增加，當(dāng)預(yù)熱電流增加到7左右，如果真空值穩(wěn)定在-5.5 左右，既可以從小劑量率開始出束，同時(shí)觀察真空值的變化，逐漸增加劑量率直到400，同時(shí)觀察真空值的變化，保證穩(wěn)定在-6.1（如果真空度偏低，需要做漏氣測(cè)試），至此順利完成槍燈絲的更換。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)自檢報(bào)“Water Temp”及M.Fil Vmon等故障代碼，無(wú)法上升到準(zhǔn)備狀態(tài)。此故障時(shí)有時(shí)無(wú)，且隨著時(shí)間的推移，故障發(fā)生率越來(lái)越高。

2.2 故障分析

加速器在治療過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，主要發(fā)熱部件有脈沖微波功率源、功率放大器、加速管及靶組件等。溫度過(guò)高會(huì)影響上述元器件的使用壽命，甚至?xí)斐梢庀氩坏降暮蠊?，因此冷卻系統(tǒng)在加速器治療系統(tǒng)中是不可或缺的。醫(yī)科達(dá)加速器一般采用兩級(jí)水冷卻系統(tǒng)，一級(jí)是去離子水內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，主要冷卻加速管、靶組件、微波源等大功率元件；二級(jí)是外循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，主要是將內(nèi)循環(huán)水中的熱量帶出室外，從而保證加速器正常運(yùn)轉(zhuǎn)[11-12]。根據(jù)故障提示，內(nèi)循環(huán)冷卻水溫度過(guò)高，因此應(yīng)重點(diǎn)檢查內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及溫度控制系統(tǒng)。

2.3 故障維修

首先檢查控制柜，發(fā)現(xiàn)繼電器CON B、CON C、CON D、CON F、CON H、CON J均未吸合。接著檢查機(jī)架部分的內(nèi)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)管路中內(nèi)氣泡較多，遂通過(guò)排氣口及過(guò)濾芯底部的放氣口進(jìn)行排氣，并補(bǔ)充適量冷卻水，使循環(huán)水壓保持在正常壓力范圍，一般為10.5～12.5 psi，但故障依舊。

接著依次檢查控制柜中的DIE ICA板、DIE ICB板、MTU板及IRC等控制板。醫(yī)科達(dá)加速器電路控制柜內(nèi)的電路板大部分分為A板和B板，很多電路板結(jié)構(gòu)和功能完全相同，因此在維修過(guò)程中可以對(duì)相同的控制板進(jìn)行調(diào)換，以便迅速定位及排除故障[13]。

當(dāng)對(duì)IRC板進(jìn)行調(diào)換時(shí)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)水溫顯示偶爾會(huì)在30℃至50℃之間變化，但是狀態(tài)不穩(wěn)定。維修模式下吸合繼電器CON F及CON H，Water Temp故障偶爾會(huì)短暫消失，可是機(jī)器重啟后，故障依舊。檢查整個(gè)水循環(huán)管路無(wú)明顯泄露，水壓也在正常范圍，最終將故障點(diǎn)定位在水溫傳感器。該傳感器在常溫下的阻值應(yīng)該在400～500 Ω之間，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)測(cè)量該傳感器的阻值無(wú)窮大，至此最終確定水溫傳感器（熱敏二極管）損壞。更換新品，故障徹底排除。

Synergy加速器有2套相對(duì)獨(dú)立的水溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一套由熱敏二極管檢測(cè)出的水溫經(jīng)溫控系統(tǒng)直接提供給主控制臺(tái)，另一套溫度檢測(cè)系統(tǒng)，為機(jī)架上的數(shù)碼板提供實(shí)時(shí)水溫顯示。兩路系統(tǒng)的水溫值會(huì)略有不同，但是如果這兩路溫控系統(tǒng)中任意一路出現(xiàn)故障，都會(huì)提示溫度報(bào)警“Water Temp”，最終導(dǎo)致停機(jī)保護(hù)。在此次故障的維修工程中，發(fā)現(xiàn)水循環(huán)冷卻系統(tǒng)內(nèi)有大量的氣泡，曾一度懷疑循環(huán)系統(tǒng)漏水、漏氣，導(dǎo)致熱交換效率下降，為故障排除帶來(lái)一定的誤導(dǎo)。

3 故障三

3.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)：i205 TouchGuard 和i82 MM CON聯(lián)鎖，機(jī)器狀態(tài)不能升到正常工作狀態(tài)。

3.2 故障分析

TouchGuard聯(lián)鎖在醫(yī)科達(dá)加速器中起防撞保護(hù)作用，當(dāng)治療機(jī)頭、治療床、iViewGT平板、XVI平板、球管等部件彼此發(fā)生意外碰撞時(shí)，就會(huì)激活TouchGuard聯(lián)鎖[14-15]。初步判斷繼電器CON C不吸合，也是由TouchGuard引起的，兩個(gè)錯(cuò)誤提示應(yīng)該是應(yīng)該是由同一個(gè)故障原因引起的。

3.3 故障維修

在報(bào)錯(cuò)時(shí)，按住手控盒HHC或者治療床側(cè)面控制盒的TGO按鈕，屏幕顯示T/G override，此時(shí)用手控盒HHC控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架，機(jī)架可以正常旋轉(zhuǎn)，說(shuō)明機(jī)架運(yùn)動(dòng)控制電路正常，判斷故障點(diǎn)應(yīng)該在Touch Guard回路。

查看i205和i82聯(lián)鎖相關(guān)的電路圖，發(fā)現(xiàn)TouchGuard聯(lián)鎖后，IRC 14A控制板上的繼電器RL1斷開，+24 V直流電壓就無(wú)法加到CON C線圈，造成CON C無(wú)法吸合，同時(shí)報(bào)MM CON C錯(cuò)誤，再次判定兩項(xiàng)聯(lián)鎖的故障點(diǎn)應(yīng)該為同一處。

根據(jù)電路圖重點(diǎn)檢查TouchGuard回路，具體電路，見圖1。12區(qū)產(chǎn)生的+24 V直流電壓經(jīng)25區(qū)、26區(qū)到小機(jī)頭Applicator上的兩個(gè)開關(guān)S19、S20,再經(jīng)防撞環(huán)上的4只開關(guān)及iView GT及XVI平板上的防撞開關(guān)，最終返回到DIE RHA控制板上。當(dāng)發(fā)生意外碰撞時(shí)，上述相應(yīng)的串聯(lián)開關(guān)就會(huì)斷開，DIE RHA板上的控制芯片A4無(wú)法接收到+24 V直流電壓，遂發(fā)送信號(hào)給主控板，系統(tǒng)即報(bào)Touch Guard聯(lián)鎖保護(hù)，提示有碰撞現(xiàn)象發(fā)生，并立即停止運(yùn)行，起到保護(hù)患者和設(shè)備的作用[16]。

圖1 Touch guard 防撞聯(lián)鎖主要電路原理圖

首先從外部著手，依次檢查上述防撞開關(guān)是否有開路現(xiàn)象。所有防撞開關(guān)均接觸良好，且+24 V直流信號(hào)比較穩(wěn)定。但是在檢測(cè)XVI平板上的開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該板上的MBR（manual brake release手動(dòng)釋放剎車）燈不亮。打開XVI上的ACB板的蓋板，發(fā)現(xiàn)ACB板上的5排LED燈也不亮！檢測(cè)ACB板的供電電源±24 V正常，查詢電路圖得知，ACB板上的IC13是一種現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），TouchGuard聯(lián)鎖、MBR及Led ON等信號(hào)都是通過(guò)它發(fā)送出來(lái)的。

測(cè)量IC13的供電電壓為+3.346 V正常，遂懷疑IC13工作異常。初步判斷由于ACB板上的IC13損壞，才引起TouchGuard回路中的+24 V直流信號(hào)到達(dá)ACB板后，無(wú)法返回到DIE RHA板，最終引起系統(tǒng)TouchGuard聯(lián)鎖。更換ACB板后，聯(lián)鎖消除。需要提醒注意的是，由于更換了ACB板，還需要對(duì)XVI平板進(jìn)行一系列的位置校準(zhǔn)，方能正常使用。校準(zhǔn)程序在隨機(jī)附帶的XVI軟件中，按照軟件提示，依次進(jìn)行位置校準(zhǔn)并保存相關(guān)數(shù)據(jù)，在此不再贅述。

4 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)科達(dá)Synergy直線加速器是當(dāng)今技術(shù)領(lǐng)先的高能醫(yī)用加速器之一。其系統(tǒng)繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，要細(xì)心觀察，充分利用系統(tǒng)軟件提供的錯(cuò)誤信息及聯(lián)鎖提示，結(jié)合電路圖認(rèn)真分析，最終準(zhǔn)確定位和排除故障。在此基礎(chǔ)上，充分總結(jié)維修經(jīng)驗(yàn)并借鑒同行的相關(guān)案例，做到理論聯(lián)系實(shí)際，就能提高設(shè)備維修水平，同時(shí)保障設(shè)備開機(jī)率，充分發(fā)揮大型醫(yī)療設(shè)備的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。