Synergy直线加速器故障维修三例

刘立洁，张鹏，李书红，徐英，耿西亮

新疆军区总医院 a. 医学工程科；b. 耳鼻喉科；c. 神经外科，新疆 乌鲁木齐 830000

引言

医科达Synergy直线加速器除了提供普通放射治疗模式外，它还是一套集适形放疗、调强放射治疗和图像引导放射治疗等多功能于一体的数字化直线加速器系统，可以使临床医生利用相同的参照系进行成像与治疗，使其在最大程度减少对周围健康组织损伤，同时对肿瘤进行更加精确有效的治疗，从而极大地提高放射治疗的治疗增益比[1-4]。

同时，医科达加速器系统比较复杂，数字化程度高，出现故障时一般都会提供相应的错误代码，为维修人员迅速定位及最终排除故障带来了极大的方便[5-7]。我院的医科达Synergy直线加速器自2010年安装使用至今，故障逐年增多。本文根据该设备不同系统发生的3例故障，逐一进行分析解决，望对同行有所帮助。

1 故障一

1.1 故障现象

剂量率低。在几档常用电子线4、8、10 MeV等模式下，剂量率都偏低，通过调整AFC、Gun Servo、Steering等相关参数，均无明显变化。

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线模式下枪灯丝电流只有5.9 A，通常情况在X线模式下，低于6.5 A就说明灯丝已经老化，无法满足治疗需求了。考虑到该加速器已使用3年多，因此基本可以确定电子枪灯丝老化，需要更换[8]。

1.3 故障维修

Synergy加速器更换灯丝过程较为繁琐，首先应提前准备好所需的材料和工具，除了常规维修工具外，还需提前准备高纯度氮气（99.99%）、密封塑料袋、无水乙醇、纱布、无纺布手套等材料。

首先关机并切断CABINET电源及VACUUM电源。然后将密封袋内充满高纯度氮气，并套在电子枪真空维修阀接口处，缓慢打开真空阀。由于电子枪腔内为负压状态，所以密封袋内的氮气会自动吸入真空管内。这样做的目的是防止更换灯丝时将空气中的水分及杂质吸入加速管内，对下一步重建真空带来不利影响。待管腔内外气压平衡时，方可卸下老化的枪灯丝。该灯丝位于机臂尾部的玻璃罩内，更换灯丝需全程佩戴无纺布手套，且要小心谨慎，切忌触碰灯丝表面。卸下旧灯丝时可以清楚地发现，老化的灯丝已明显变细，且表面凹凸不平。对比新灯丝表面则亮洁如新、光滑平整。

更换新灯丝时，建议保留原来固定灯丝的金属底座，只需更换枪灯丝部分即可。这样做的好处是，原金属底座在真空状态下已使用多年，几乎没有多余的电子逸出了。这样做有利于重建真空，加速管真空度能够顺利地恢复到正常水平。如果将灯丝及底座一同更换，重建真空时间相对会比较长。

更换新灯丝后，接着要对加速管进行真空处理。首先用随机自带的分子泵（机械泵）对整个系统连续抽真空。一般情况下，需要连续工作12 h以上，直到系统显示真空值达到-5左右（实际真空度10-5mbar，下同）。此过程耗时较长，因此在抽真空过程中需要保障全程供电。当真空度达到-5左右后，方可打开机架上的钛离子泵对整个管腔系统进行二级真空处理。钛离子泵的作用是通过加热电离及离子吸附等方法，使钛原子与管腔内的气体分子发生一系列物理和化学反应, 最终使气体分子伴随钛离子一起沉积下来, 从而达到进一步降低空间气体分子浓度的目的[9-10]。离子泵启动后真空度会有所下降，等离子泵热起来以后，真空度又会缓慢上升。此时要密切关注离子泵的温度，如果离子泵过热要关闭离子泵电源，并用无水乙醇进行降温，等温度正常后再度开启离子泵，整个抽真空的过程要反复多次，一般真空值稳定在-6左右时，即可进行下一步的灯丝训练。

训练新灯丝跟训球管类似，先将灯丝电流从0逐渐增加，当预热电流增加到7左右，如果真空值稳定在-5.5 左右，既可以从小剂量率开始出束，同时观察真空值的变化，逐渐增加剂量率直到400，同时观察真空值的变化，保证稳定在-6.1（如果真空度偏低，需要做漏气测试），至此顺利完成枪灯丝的更换。

2 故障二

2.1 故障现象

开机自检报“Water Temp”及M.Fil Vmon等故障代码，无法上升到准备状态。此故障时有时无，且随着时间的推移，故障发生率越来越高。

2.2 故障分析

加速器在治疗过程中会产生大量的热，主要发热部件有脉冲微波功率源、功率放大器、加速管及靶组件等。温度过高会影响上述元器件的使用寿命，甚至会造成意想不到的后果，因此冷却系统在加速器治疗系统中是不可或缺的。医科达加速器一般采用两级水冷却系统，一级是去离子水内循环系统，主要冷却加速管、靶组件、微波源等大功率元件；二级是外循环水冷却系统，主要是将内循环水中的热量带出室外，从而保证加速器正常运转[11-12]。根据故障提示，内循环冷却水温度过高，因此应重点检查内循环冷却水系统及温度控制系统。

2.3 故障维修

首先检查控制柜，发现继电器CON B、CON C、CON D、CON F、CON H、CON J均未吸合。接着检查机架部分的内循环水冷却系统，发现管路中内气泡较多，遂通过排气口及过滤芯底部的放气口进行排气，并补充适量冷却水，使循环水压保持在正常压力范围，一般为10.5～12.5 psi，但故障依旧。

接着依次检查控制柜中的DIE ICA板、DIE ICB板、MTU板及IRC等控制板。医科达加速器电路控制柜内的电路板大部分分为A板和B板，很多电路板结构和功能完全相同，因此在维修过程中可以对相同的控制板进行调换，以便迅速定位及排除故障[13]。

当对IRC板进行调换时，发现系统水温显示偶尔会在30℃至50℃之间变化，但是状态不稳定。维修模式下吸合继电器CON F及CON H，Water Temp故障偶尔会短暂消失，可是机器重启后，故障依旧。检查整个水循环管路无明显泄露，水压也在正常范围，最终将故障点定位在水温传感器。该传感器在常温下的阻值应该在400～500 Ω之间，当故障发生时测量该传感器的阻值无穷大，至此最终确定水温传感器（热敏二极管）损坏。更换新品，故障彻底排除。

Synergy加速器有2套相对独立的水温监测系统，一套由热敏二极管检测出的水温经温控系统直接提供给主控制台，另一套温度检测系统，为机架上的数码板提供实时水温显示。两路系统的水温值会略有不同，但是如果这两路温控系统中任意一路出现故障，都会提示温度报警“Water Temp”，最终导致停机保护。在此次故障的维修工程中，发现水循环冷却系统内有大量的气泡，曾一度怀疑循环系统漏水、漏气，导致热交换效率下降，为故障排除带来一定的误导。

3 故障三

3.1 故障现象

开机系统报错：i205 TouchGuard 和i82 MM CON联锁，机器状态不能升到正常工作状态。

3.2 故障分析

TouchGuard联锁在医科达加速器中起防撞保护作用，当治疗机头、治疗床、iViewGT平板、XVI平板、球管等部件彼此发生意外碰撞时，就会激活TouchGuard联锁[14-15]。初步判断继电器CON C不吸合，也是由TouchGuard引起的，两个错误提示应该是应该是由同一个故障原因引起的。

3.3 故障维修

在报错时，按住手控盒HHC或者治疗床侧面控制盒的TGO按钮，屏幕显示T/G override，此时用手控盒HHC控制转动机架，机架可以正常旋转，说明机架运动控制电路正常，判断故障点应该在Touch Guard回路。

查看i205和i82联锁相关的电路图，发现TouchGuard联锁后，IRC 14A控制板上的继电器RL1断开，+24 V直流电压就无法加到CON C线圈，造成CON C无法吸合，同时报MM CON C错误，再次判定两项联锁的故障点应该为同一处。

根据电路图重点检查TouchGuard回路，具体电路，见图1。12区产生的+24 V直流电压经25区、26区到小机头Applicator上的两个开关S19、S20,再经防撞环上的4只开关及iView GT及XVI平板上的防撞开关，最终返回到DIE RHA控制板上。当发生意外碰撞时，上述相应的串联开关就会断开，DIE RHA板上的控制芯片A4无法接收到+24 V直流电压，遂发送信号给主控板，系统即报Touch Guard联锁保护，提示有碰撞现象发生，并立即停止运行，起到保护患者和设备的作用[16]。

图1 Touch guard 防撞联锁主要电路原理图

首先从外部着手，依次检查上述防撞开关是否有开路现象。所有防撞开关均接触良好，且+24 V直流信号比较稳定。但是在检测XVI平板上的开关时，发现该板上的MBR（manual brake release手动释放刹车）灯不亮。打开XVI上的ACB板的盖板，发现ACB板上的5排LED灯也不亮！检测ACB板的供电电源±24 V正常，查询电路图得知，ACB板上的IC13是一种现场可编程门阵列（FPGA），TouchGuard联锁、MBR及Led ON等信号都是通过它发送出来的。

测量IC13的供电电压为+3.346 V正常，遂怀疑IC13工作异常。初步判断由于ACB板上的IC13损坏，才引起TouchGuard回路中的+24 V直流信号到达ACB板后，无法返回到DIE RHA板，最终引起系统TouchGuard联锁。更换ACB板后，联锁消除。需要提醒注意的是，由于更换了ACB板，还需要对XVI平板进行一系列的位置校准，方能正常使用。校准程序在随机附带的XVI软件中，按照软件提示，依次进行位置校准并保存相关数据，在此不再赘述。

4 结语

医科达Synergy直线加速器是当今技术领先的高能医用加速器之一。其系统繁多、结构复杂，当出现故障时，要细心观察，充分利用系统软件提供的错误信息及联锁提示，结合电路图认真分析，最终准确定位和排除故障。在此基础上，充分总结维修经验并借鉴同行的相关案例，做到理论联系实际，就能提高设备维修水平，同时保障设备开机率，充分发挥大型医疗设备的社会效益和经济效益。