XHA600D 醫(yī)用直線加速器典型故障維修二例

孟華陽(yáng)，孫滌非，蔣蒙蒙

山東第一醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 1 醫(yī)學(xué)裝備部，2 醫(yī)療保險(xiǎn)辦公室（山東泰安 271000）

醫(yī)用直線加速器是利用微波電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加速，產(chǎn)生高能射線，用于人類醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的遠(yuǎn)距離外照射放射治療活動(dòng)的大型醫(yī)療設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各種腫瘤特別是深部腫瘤的治療中[1]。醫(yī)用直線加速器可以產(chǎn)生高能X 線或電子束。高能X 線具有高穿透性、較低的皮膚劑量、較高的射線均勻度等特點(diǎn)，適用于治療深部腫瘤；電子束具有一定的射程特性，穿透能力較低，適用于治療淺表腫瘤。本文首先概述了我院XHA600D 醫(yī)用直線加速器的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生射線的原理，然后對(duì)該設(shè)備的兩例典型故障的維修過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)，并進(jìn)一步總結(jié)故障維修思路，系統(tǒng)評(píng)價(jià)故障的原因，最后提出整改建議以規(guī)避同型設(shè)備類似故障的發(fā)生。

1 XHA600D 醫(yī)用直線加速器的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生射線的原理

1.1 結(jié)構(gòu)

XHA600D 醫(yī)用直線加速器的生產(chǎn)廠家為山東新華醫(yī)療器械股份有限公司。該設(shè)備主機(jī)由固定機(jī)架、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、治療頭、底座及治療床組成，其他結(jié)構(gòu)包括恒溫水系統(tǒng)和控制臺(tái)，見(jiàn)圖1。

圖1 XHA600D 醫(yī)用直線加速器結(jié)構(gòu)

1.2 產(chǎn)生射線的原理

XHA600D 醫(yī)用直線加速器產(chǎn)生射線的原理（圖2）為：三相市電通過(guò)主電源箱加到調(diào)壓器和高壓電源，高壓電源將該電壓升壓，經(jīng)過(guò)整流和濾波，產(chǎn)生12 kV 的直流電壓輸出到脈沖調(diào)制器；脈沖調(diào)制器將得到的直流高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠊β拭}沖供給磁控管，由磁控管震蕩產(chǎn)生2 998 MHZ 微波功率，經(jīng)微波傳輸系統(tǒng)饋入加速管，并在加速管中建立起加速電場(chǎng)；加速管電子槍陰極表面發(fā)射的電子，被陰極與陽(yáng)極間的電場(chǎng)加速，注入加速管的加速腔，處于合適相位的電子受到微波電磁場(chǎng)的加速后，能量不斷增加，在加速管末端轟擊重金屬靶，發(fā)生軔致輻射，產(chǎn)生射線。

圖2 XHA600D 加速器產(chǎn)生射線示意圖

2 典型故障維修

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

治療過(guò)程中，在進(jìn)行患者擺位時(shí)，治療頭準(zhǔn)直器動(dòng)作比正常速度慢，擺位工作完成后，按下出束鍵，設(shè)備出現(xiàn)VOLT 聯(lián)鎖，即位置電位器基準(zhǔn)電壓波動(dòng)超過(guò)規(guī)定范圍[2]；將設(shè)備關(guān)機(jī)重啟后，使用前自檢無(wú)法通過(guò)，除VOLT 聯(lián)鎖外，工控機(jī)提示“位置基準(zhǔn)電壓偏差錯(cuò)誤A21，偏差超過(guò)規(guī)定范圍”。

2.1.2 故障排查

首先，參照此前因電路元件損壞出現(xiàn)過(guò)的“位置基準(zhǔn)電壓偏差錯(cuò)誤”故障的維修措施，檢查9SB4 模擬量接口板（圖3），更換模擬量接口板路上與基準(zhǔn)電壓相關(guān)的U7、U10 位置的TL074 集成單元（圖3 箭頭處），更換后將板路安裝復(fù)位，重新啟動(dòng)設(shè)備，錯(cuò)誤提示依然存在；更換新的9SB4 模擬量接口板重新啟動(dòng)后設(shè)備故障依舊，因此可以排除9SB4 板路故障。

進(jìn)一步采用排除法逐一檢測(cè)線路，發(fā)現(xiàn)若拔掉機(jī)架分線板（圖4）的7J22插頭，位置基準(zhǔn)電壓參數(shù)A21的值會(huì)恢復(fù)正常；插回7J22插頭，同時(shí)拔掉治療頭的其他插頭，位置基準(zhǔn)電壓參數(shù)A21值均再次提示錯(cuò)誤。由此判定，治療頭內(nèi)部與7J22插頭連接的線路發(fā)生短路故障。

圖4 機(jī)架分線板

2.1.3 故障排除

使用三腳架與倒鏈等工具將治療頭組件起吊拆解，發(fā)現(xiàn)治療頭內(nèi)部連接7J22插頭的線路確實(shí)已經(jīng)磨損，磨損處芯線與金屬組件發(fā)生短路，驗(yàn)證了此前判斷的線路短路故障。更換治療頭內(nèi)部損壞的盤繞線路后，將設(shè)備組件完整安裝復(fù)位，啟動(dòng)設(shè)備，自檢通過(guò)，故障聯(lián)鎖及錯(cuò)誤提示消除，設(shè)備可以正常出束進(jìn)行治療，至此故障排除。

2.1.4 故障原因分析

多插頭線路平時(shí)盤繞在治療頭內(nèi)部，在治療頭轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)跟隨治療頭一起運(yùn)動(dòng)，但其線路保護(hù)措施簡(jiǎn)陋，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)因摩擦導(dǎo)致的損壞，本次故障即是因治療頭轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磨破線路外皮造成導(dǎo)線內(nèi)芯裸露與外殼金屬搭接短路所致。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備使用中突然無(wú)劑量輸出，不出射線束，無(wú)法繼續(xù)治療。

2.2.2 故障排查

測(cè)量檢查后發(fā)現(xiàn)磁控管電流值輸出正常，微波傳輸系統(tǒng)（圖5～7）中前向波運(yùn)行正常，但反射波時(shí)常消失，且反射波出現(xiàn)時(shí)一直在失諧狀態(tài)[3]；拆下各路負(fù)載，觀察微波傳輸系統(tǒng)（圖8），發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)窗一處冷卻水通道銅管（圖9）滲水泄漏，導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)水；拆解微波傳輸系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)窗進(jìn)水，波及加速管，拆下加速管進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)加速管已經(jīng)損壞。

圖5 XHA600D 加速器的微波傳輸系統(tǒng)示意圖

圖6 前向波示意圖

圖7 反射波示意圖

圖8 微波傳輸系統(tǒng)（箭頭指示漏水處）

圖9 冷卻水通道（圈內(nèi)為漏水接頭）

2.2.3 故障排除

漏水接頭處（圖9中被圈出部分）有腐蝕痕跡，更換此接頭后進(jìn)行加固密封，并將其余水路接頭全部加固一遍，更換冷卻系統(tǒng)的蒸餾水；更換加速管，維修微波傳輸系統(tǒng)后重新裝配歸位，安裝三端負(fù)載等；仔細(xì)排查漏水處附近位置，確保干燥；將各組件安裝復(fù)位，開(kāi)機(jī)試用，出射線束正常，治療模式恢復(fù)正常，故障排除。

2.2.4 故障原因分析

如果冷卻系統(tǒng)中的蒸餾水長(zhǎng)期不及時(shí)更換，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)變差，腐蝕水循環(huán)管路接頭，加之管路機(jī)械震蕩導(dǎo)致密封失效，腐蝕接頭處螺帽松動(dòng)漏水進(jìn)入微波傳輸系統(tǒng)，進(jìn)而可導(dǎo)致微波傳輸系統(tǒng)中的重要元件發(fā)生故障。

3 討論

3.1 故障一評(píng)價(jià)

醫(yī)用直線加速器的治療頭內(nèi)部盤繞線路短路及斷路導(dǎo)致的故障現(xiàn)象并不單一，常見(jiàn)如下：（1）機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)于某個(gè)度數(shù)值時(shí)，多葉光柵通信中斷、串口線不通等[4]；（2）VOLT 聯(lián)鎖或設(shè)備參數(shù)示值不穩(wěn)定、提示相關(guān)錯(cuò)誤等。

該類故障的維修需更換盤繞在治療頭內(nèi)部的多插頭復(fù)雜線路，耗費(fèi)人力物力：首先，為分離MLC多葉光柵系統(tǒng)，需多人配合起吊治療頭，使用三腳架、倒鏈等大型工具進(jìn)行精確定位、固定與分離[5]，治療頭吊起分離多葉光柵系統(tǒng)后，需沿固定孔道依次抽離多插頭線路并進(jìn)行更換，再進(jìn)行定位安裝治療頭等工序，耗時(shí)較長(zhǎng)；此外，治療頭布線是一項(xiàng)精細(xì)工作，線序及插頭位置煩瑣，需要謹(jǐn)慎安裝，以確保線路安裝準(zhǔn)確可靠。

我院的XHA600D 醫(yī)用直線加速器自2014年投入使用以來(lái)，盤線因磨損導(dǎo)致的故障已經(jīng)發(fā)生過(guò)5次。我們認(rèn)為此處存在工藝缺陷，建議廠家在此線路上增加相應(yīng)的保護(hù)措施或?qū)€路纏繞方式進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 故障二評(píng)價(jià)

系統(tǒng)漏水導(dǎo)致的常見(jiàn)故障表現(xiàn)如下：（1）加速管、磁控管等重要元件損壞；（2）燈絲電源、水流量傳感器、電流互感器等簡(jiǎn)單電子元件燒壞等。

系統(tǒng)漏水是一個(gè)非常危險(xiǎn)的信號(hào)，可造成打火、漏電等事件，亦可能會(huì)導(dǎo)致人身傷害等不良事件。當(dāng)漏水導(dǎo)致系統(tǒng)故障后，維修更換相關(guān)元件費(fèi)時(shí)費(fèi)力，既耽誤患者的治療，又增加了維修成本。為避免漏水造成相關(guān)損失，對(duì)在使用設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)可導(dǎo)致漏水的安全隱患要仔細(xì)排查；同時(shí)，要加強(qiáng)設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)保養(yǎng)，精心維護(hù)重點(diǎn)管路、線路，一旦發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，應(yīng)立即進(jìn)行整改消除；此外，應(yīng)及時(shí)更換設(shè)備冷卻系統(tǒng)中的蒸餾水，保證水質(zhì)，降低漏水風(fēng)險(xiǎn)。

我們建議，此設(shè)備冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行改進(jìn)，以最大化做到水電分離，降低因?yàn)槁┧畬?dǎo)致的設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)。

4 小結(jié)

根據(jù)故障現(xiàn)象及討論判斷，引發(fā)以上兩次故障的直接原因?yàn)楣に嚾毕菁肮ぷ髀氊?zé)未落實(shí)。故障一中的盤繞線路需要加強(qiáng)保護(hù)措施或?qū)@線方式進(jìn)行改進(jìn)，以避免或減少在設(shè)備治療頭運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生線路摩擦而導(dǎo)致線路破損引發(fā)故障[6]。目前，我們已將繞線工藝改進(jìn)建議告知廠家，廠家積極配合設(shè)備使用部門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)并逐步改進(jìn)了繞線工藝。故障二中因冷卻系統(tǒng)的循環(huán)蒸餾水長(zhǎng)期未更換導(dǎo)致水質(zhì)變差，這不僅影響設(shè)備的冷卻效果，而且易導(dǎo)致與水路關(guān)聯(lián)的故障發(fā)生。該故障發(fā)生后，我們對(duì)設(shè)備使用人員進(jìn)行了有關(guān)設(shè)備日常操作、維護(hù)及個(gè)人職責(zé)等內(nèi)容的培訓(xùn)與考核；設(shè)備監(jiān)管部門加大了日常監(jiān)管力度，定期開(kāi)展督導(dǎo)檢查，以保障設(shè)備安全運(yùn)行。

醫(yī)用直線加速器組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及水、電、氣等系統(tǒng)，故障類型及形式多樣，若維修不及時(shí)，會(huì)增加故障停機(jī)時(shí)長(zhǎng)，有延誤患者治療的風(fēng)險(xiǎn)。日常要重視并加強(qiáng)巡檢維護(hù)及預(yù)防性維修工作，對(duì)故障隱患及時(shí)排除，可有效降低設(shè)備的故障發(fā)生率，從而保證設(shè)備有較高的使用效率。