医科达Precise型直线加速器运行情况的分析与研究

魏绪国，李修磊，王宏英，张明臣，王绪刚

聊城市人民医院 a. 放疗科；b. 设备科，山东 聊城 252000

引言

医用电子直线加速器是治疗肿瘤最主要、使用最多的设备[1-3]，它集多学科、高科技于一体，具有精密复杂、价值昂贵、故障率高等特点。如何降低停机率保证肿瘤病人的连续治疗并减少维修费用一直是各放疗单位研究的课题。我院自2006年10月开始使用医科达Precise电子直线加速器，至今已运行11年多，目前状态良好。在此期间积累了一些经验和体会，现就2007～2017年间运行情况进行回顾性分析研究，揭示其运行的规律，以指导更好的管理和使用加速器，达到延长其使用寿命，提高社会效益和经济效益的目的。

1 Precise加速器运行情况统计与分析

为全面系统地分析加速器的运行情况，从以下几个方面进行了统计分析包括：加速器运行时间与故障频次和开机率；各部分的故障频次；故障分类与处理；更换的主要部件及维修费用。

1.1 运行时间与故障频次和开机率统计分析

表1 加速器运行时间与故障频次和开机率

加速器运行11年，低压累计18898 h，高压累计4363 h，故障210次，平均开机率96.4%。加速器运行开始两年故障率较高，占总故障的31.4%，原因为：① 加速器在设计、制造上的缺陷；② 安装调试中不足；③ 使用、维护人员对设备不熟悉、保养不到位，引起人为故障，该段时间为加速器磨合期。后九年虽然工作负荷有所变化，但故障率相对稳定，表明加速器处于偶发故障的稳定期[4]。

1.2 Precise 加速器各部分故障发生频次统计与分析

将加速器系统分为以下几部分：LCS与服务器，多叶准直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）控制与光学系统，剂量检测系统，靶及均整系统，磁控管与微波传输，调制器，电子枪与束流控制，真空系统，温控系统，机架、床运动系统及其他[5]。各部分故障发生频次，见表2。

由表2可见，加速器各部分故障发生频次排前3位的依次是MLC与光学系统46次、剂量检测系统35次和机架、床运动系统32次，三项占总故障的53.8%。第一位故障现象有：MLC叶片运动慢、不动及限位，Too Narrow/Too wide，MLC图像消失或红屏等。主要原因：① 调强治疗方式较多，MLC运动频繁；② 光学系统易受灰尘影响；③ 随着使用时间延长光野灯亮度降低，反光点及摄像头老化；④ 电机、丝杠和驱动板的稳定性变差或损坏。⑤ MLC Electronic Assymbly、Mirror和治疗头扁平电缆损坏[6-8]。第二位故障现象有：剂量率不稳Dose Rate连锁，无剂量率显示，2R/2T ERR，-320 V MON等。主要原因：① PRECISE 加速器内置电离室为开发式，易受环境湿度的影响，漏电严重时直接击穿损坏；② 加速器机房位于地下室，虽有除湿机，但由于晚上及周末停机，湿度难以控制，特别是5～9月份；③ 电离室薄膜受射线照射老化；④ SIB板损坏[9-10]。第三位故障现象：机架不能转动，治疗床不能升降及纵横向不能运动，紧固件、接插件松动，UPS报警等。主要原因：① 运动频繁导致部件连接、焊点松动、磨损老化；② 使用过程中容易磕碰[11-13]。其余依次为靶及均整、LCS与服务器、调制器、温控、真空、电子枪与束流控制、磁控管与微波传输等。

1.3 Precise加速器故障分类与处理统计分析

将各种故障分为两类：一类为简单故障，指在4 h以内完成修复的故障；另一类为复杂故障，指大于4 h才可修复的故障。处理方式分为3种：① 自主维修，指医院维修人员独立完成或在院外人员电话技术支持下完成的维修[14]；② 厂家维修，指请生产销售加速器厂家的维修人员来院完成的维修；③ 第三方维修，指国内市场上专修加速器公司的维修。

加速器运行11年故障与处理统计，见表3。

表3 Precise加速器故障分类与处理统计（次）

由表3可见，复杂故障46次，占21.9%，简单故障164次，占78.1%，说明绝大部分故障均可在4 h内修复。第三方维修次数26次，占12.4%，厂家维修14次，占6.7%，自主维修占80.9%。

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达到以上数据的原因如下：① 具有一支技术水平较高的维修团队，并与同行保持密切的联系和交流，一般性故障可较快排除；② 具有熟练掌握加速器性能和使用的操作人员，能够较早的发现异常并专业的描述故障发生的过程[15]；③ 易损部件准备充分，及时补充，消除等待备件的时间；④ 对不能自主维修的故障，如果故障范围小、不需要复杂调试、不会影响加速器关键性能指标、零部件价值不大时选择响应速度快、费用低的第三方。这样在保证加速器性能的前提下减少停机时间和节约维修费用。

表2 Precise加速器各部分故障发生频次统计（次）

1.4 Precise加速器更换主要部件统计与分析

加速器运行11年间更换的主要部件（价值超过5000元）统计，见表4。

表4 Precise加速器更换主要部件

加速器运行11年间，更换价值超过5000元的部件共计29种48件。其中MLC驱动板5块，电离室4个，离子泵4个，枪灯丝4个，闸流管3个，治疗头扁平电缆3根，水压调节气囊2个，其他均为一件。除两个离子泵外其余部件均为长期磨损、老化造成损坏，两个离子泵损坏的原因是由于波纹管漏气造成加速管真空度下降，离子泵负荷变大，长时过热，周末没有及时发现而相继损坏。

1.5 Precise加速器维修费用统计与分析

2007年保修，没有支出维修费；2008～2017年的维修费用，见图1。

图1 Precise加速器维修费用统计

加速器运行11年（其中一年保修）共计支出维修费（包括配件费和人工费）226.1万元。除2013年增加较多外，其他各年相对稳定，2013年升高的原因是由于1.4节提到的两个价值20余万元的离子泵损坏。

2 讨论

2.1 加速器整体的运行规律性

我们知道设备寿命分为三个阶段：磨合期、故障偶发稳定期和故障频发损耗期。由1.1节可知加速器故障高发的磨合期为2年，第3～11年处于稳定期。在磨合期内使用人员应尽快熟悉掌握加速器使用方法、环境要求和运行条件；维修人员应尽快掌握加速器结构原理、维护保养及故障处理；管理人员应不断组织有关人员学习、总结发现加速器运行规律，尽量缩短磨合期。如果条件许可，在签订购买合同时将保修期定为2年（一般为一年），这样为原来不熟悉使用、维修加速器的人员提供了学习时间，出保后医院自己才可维持加速器的正常运行，并节省相当的维修费用。在稳定期内应制定全面系统的使用、维护保养规范，定期检测记录加速器各种运行状态和参数，发现异常及时处理。坚持预防为主，维修为辅的方针，延长稳定期，延迟损耗期的到来[15-17]。

2.2 加速器各部分的运行规律性

加速器由机械、光学、电气电磁电子、微波及辐射测量等系统组成，根据其使用特点，各部分运行中发生的故障也有内在规律性。根据1.2节的统计规律，我们对故障率排在前三位的系统采取的针对性措施如下：

2.2.1 MLC与光学系统

（1）防尘：对机房空调、进出风口及除湿机滤网每月清理，春季花絮较多季节每周清理，机房卫生每天清洁，光学系统每季清理。

（2）光野灯只用医科达产品，不用市场上价格便宜亮度差、不稳定产品。

（3）MLC叶片、丝杆定期清洁并上防辐射油，减小电机阻力，保护电机和驱动板。

（4）不轻易调大价值昂贵的摄像头光圈，而选择更换灯泡或反光点的方式，减少射线对其损害。我院加速器摄像头已用11年多，至今仍在使用，而其平均寿命为3～4年。

2.2.2 剂量检测系统

（1）防潮：因机房位于地下室，建筑防水做的不理想。每到夏天湿度很大，为了控制湿度配了两台大功率除湿机，每天早晨上班后首先打开除湿机，必须降至70%以下才能开机。

（2）尽量减少使用高能射线和楔形板，减少其对电离室薄膜的老化影响。

2.2.3 机架、床运动系统

（1）定期检查各紧固件、插接件，避免松动。

（2）定期清洁、润滑机架滚轮、治疗床导轨、丝杆等运动部件。

（3）避免运动操作忽快忽慢，杜绝治疗床手动撞击限位。

2.3 重视多种方式培养医院维修人员

签订购买加速器合同时，要求医院人员到生产厂接受维修培训；参与国内相同型号加速器安装调试；参加国内举办的各种加速器维修培训班；与国内同行建立密切的联系与技术交流，培养一支较高技术水平的维修队伍。达到快速排除占78.1%的简单故障和部分复杂故障的目的，减少停机时间，保证病人疗效。

2.4 采用自主维修为主，第三方和厂家为辅三结合方式

在立足自主维修的基础上，对不能解决的故障，可评估故障的复杂程度、该部分对加速器性能指标的影响程度及可能损坏部件的价值来选择第三方或厂家。我院付费维修的10年，平均每年的维修费为22.6万元，与每年近百万元的保修费相比，节省了一大笔资金，这对中小城市内厂家没设工程师、经济收入一般的医院是一种好的选择方式。

2.5 离子泵设计缺陷改进

因加速管为可拆卸结构，为保持内部高真空，枪靶端两个离子泵必须24 h工作[18-19]。一旦发生长时断电、加速管漏气或其中一个离子泵损坏都会增加离子泵的负荷。虽然离子泵电源有过流保护，但此时离子泵的温度已经很高，如果发生在晚上或周末不能及时发现，就会严重缩短离子泵的使用寿命或直接损坏[20]，正如我院2013年的情况。为了解决该问题，我们设计了一个离子泵保护装置，如果离子泵负荷增大导致温度升高达到设定温度时，会自动切断离子泵电源并发出报警声，只有修复故障人工复位才能再次供电，有效地保护了昂贵的离子泵，该装置已申请国家专利。

3 结语

为充分发挥电子直线加速器这种大型医疗设备的应用价值和延长其使用寿命，必须科学管理包括采购时论证、选型选址、基建、谈判、安装验收、培训、临床应用及保养维修直至报废等环节[21]。特别是制定完善的使用操作、QA/QC、维护维修规范；建立加速器运行状态、技术参数、故障发生过程、现象与处理的详细信息数据档案；分析总结其运行规律，结合本院情况有针对性、预见性的采取有效措施；执行PDCA工作程序，消除或减少减轻故障地发生，达到提高加速器综合效能和减少寿命周期费用目的。