Varian Clinac iX直线加速器故障分析及维修二例

毛燕正，叶永来，朱明琪

丽水市中心医院 1设备处，2 放疗科 （浙江丽水 323000）

Varian Clinac iX直线加速器主要由调制柜、加速管、速调管、微波传输系统、电子枪、束流系统、真空系统、恒温水冷系统、电源及控制系统、辐射头、治疗床等各个部件组合而成[1]。我院2012年安装了1台 Varian Clinac iX 直线加速器，配备了MLC、OBI、PV等子系统，具有6 X、10 X共2挡光子线和4 MeV、6 MeV、9 MeV、12 MeV 、16 MeV 共5挡电子线能量模式，可以进行图像引导下的计划验证和三维适形、调强放射治疗[2]。该加速器性能稳定、可靠性较强[3]，但随着放疗患者数量的不断增加和每日使用时间的加长，设备损耗不可避免，近年来的设备故障率明显增加。我院的Varian Clinac iX直线加速器以自主维修为主，辅以外部付费维修，很好地保证了加速器的开机效率。本研究对2例故障的处理维修过程进行了分析总结，供同行探讨及参考。

1 故障一

1.1 故障现象

加速器晨检切换不同能量或者使用时切换不同能量挡，出现CARR、FOIL联锁。

1.2 故障分析

CARR联锁指滤板转盘（图1）的位置对于所选模式无效，控制台计算机和滤板转盘控制器间无法通信；FOIL联锁指滤板转盘锁销不在原位。

图1 滤板转盘结构示意图

滤板转盘上面分布着多个均整器，加速器不同能量挡产生的X线或经过散射箔产生的电子线需要经过均整器的滤过修正才能产生常规放疗所需的剂量分布[4]。其通过紧贴滤板转盘边缘的5个位置开关S1、S2、S4、S8、S16编码产生的BCD码来识别相应的PORT，加速器选择能量时，控制台输出命令编码，滤板转盘由电动机带动开始旋转，5个位置开关读取的位置信息和命令给的一致时，锁销就会插入孔位，滤板转盘停止旋转，均整器到正确的位置。位置开关接触不良、滤板转盘电动机驱动电源异常、Carrousel Mode & Bmag板故障及锁销的前级控制电路、控制信号线缆接触不良都有可能产生CARR和FOIL联锁[5]。

1.3 故障检修

故障出现时，拆开机架外壳，拆掉小机头上的挡铅，查看滤板转盘发现锁销不在对应位置，切换其他能量滤板转盘能旋转，但是锁销都不能插入相应孔位。首先，考虑加速器使用多年，一些部件位置可能会有偏差，进行CARR校准，但是每次锁销不能插入孔位，校准失败，接着，检查转盘，转盘能旋转，电动机的驱动电源+24 V正常，用万用表逐个测量5个位置开关，接触良好，转动机架并切换能量，发现某些角度切换能量时，联锁可以消除，而且锁销插入正确孔位，结合之前的联锁说明，考虑应是控制台计算机和滤板转盘控制器之间控制信号或反馈信号通信出错。由于加速器治疗时机架会频繁转动，而立架是固定的，两个部分中间有十多根电缆穿过，电缆在机架部分会随大机头转动，所以，时间久了电缆内部电线因拉扯扭结会造成接触不良，于是通过转动机架检查部分角度联锁可以消除，说明穿过机架中间的某根电缆可能存在问题。

查看技术手册，滤板转盘部件控制信号通过W29电缆连接到机架接线板，信号在机架接线板通过W32电缆连到辅助电源柜，再通过W2电缆连接到控制台计算机；因为机架在治疗时转动频繁，穿过机架中间的十多根电缆扎在一起，固定在机架中间位置，很容易扭结拉扯造成内部细线扯断，所以判断W32电缆故障可能性最大。

W32电缆在机架接线板上的接口为J42，在辅助电源柜接线板上的接口为J2，W32电缆的内部走线与滤板转盘相关的信号见表1，5个开关位置编码不同，组合对应的锁销插在不同的能量挡位；联锁出现时，用万用表测试电缆两端线的通断，发现第五脚CARPOS8电缆内部走线不通，说明该信号不能与其他4个组合寻找到确切的锁销位置，导致能量挡位不能选择，从而报CARR、FOIL联锁。

表1 W32电缆内部走线与CARR、FOIL联锁相关的信号

1.4 维修小结

经过以上的维修分析后采取维修措施，找到电缆中空置信号（NC）的36号线并测试通路良好，再将该线两头分别跳接到J2、J42接口的第五脚；重新连接好W32电缆，开机后切换能量发现未出现CARR、FOIL联锁，锁销准确插入对应的孔位，转动机架多次切换能量检测都未出现联锁，说明故障维修成功。厂家维修直接更换电缆加人工费用需数万元，加速器还需停机2～3 d，这也给患者治疗造成不便及额外的住院负担。此次自主维修不仅节约了维修等待时间和维修费用，也有助于患者的及时治疗。

2 故障二

2.1 故障现象

晨检时物理师发现内循环水压偏低，调高水压后突然出现FLOW联锁，尝试降低水压再升高，联锁不能消除。

2.2 故障分析

FIOW联锁指内循环冷却水流速低于限值或者速调管脉冲变压器油位过低。根据图2所示，可以看出FLOW联锁由机架的 Gantry Patch Panel -12 V 电压引出，经过机架的4个流量开关，4个流量开关串联一起，分别检测不同部位的水流速度，然后又连接到偏转磁体的4个温度开关，再走到立架的辅助电源柜后板通过W65连到Mother PCB，经过W27串联到速调管的油位开关，再接到立架上的两个流量开关（3 gal/min、5 gal/min），最后通过W2接到机房控制柜Console的CRDIO PCB，由该板子检测联锁是否发生。

图2 FLOW联锁在加速器中的走向

FLOW 联锁的原因有：内循环水温过高；水流速度过低；水流量开关故障；水泵故障；水质差，水流不畅；水压低；速调管油箱液位低或油位开关故障；偏转磁铁温度过高等[6]。由于FLOW联锁是调节水压后立即出现，所以首先考虑内循环水部分存在问题概率较大，排除偏转磁体的4个温度开关以及速调管的油位开关故障；接着，检查外循环水冷机工作状态，各参数正常，加速器水泵工作正常，内循环水温40 ℃，水压76 psi，均处于正常范围内。

内循环水流速度由立架上的两个流量开关（3 gal/min、5 gal/min）和机架上的4个流量开关（2个1 gal/min、1个2 gal/min、1个4 gal/min）串联一起共同检测，每个开关检测不同管路中的水流速，如果其中任何一路流速过低，均会报FLOW联锁。该流量开关的原理是，当管道中的流量大于磁性流量开关的启动流量时，磁性阀芯在流体压力作用下移动，触发干簧管触点吸合，电路接通；当流量降低至启动流量以下时，磁性阀芯在重力作用下离开干簧管触点位置，触点失去磁力分开恢复初始状态，电路断开。

2.3 故障检修

当加速器内循环水工作时，用万用表测量测试点TP2、TP12的电压为-12 V，测到TP9的时候电压几乎为零，说明流量开关S1～S4中的某一个未接通；继续用万用表测量各个开关引线的接通情况，发现立架上的5 gal/min流量开关（检测速调管冷却水流速度）阻值近1 kΩ，而其他阻值都小于2 Ω，说明5 gal/min流量开关触点接触不良，未导通；由于干簧管开关是密封的，所以不能进行进一步维修，只能考虑更换该流量开关。

2.4 维修小结

由于加速器停机会影响临床工作开展，等待配件的时间至少2 d，所以考虑暂时将损坏的流量开关短接进行旁路。旁路该流量开关后，FLOW联锁消除，加速器连续出束1 000 MU，观察水温、水压变化都在正常范围内，加速器实时监测的电压、电流值也未出现偏差，说明内循环水流速正常，并能正常冷却相应部件，未对加速器正常使用产生影响。临时处理掉FLOW联锁后，订购了一个新的5 gal/min流量开关并更换，更换时注意要将内循环水水泵关闭，水压降到零，更换完成后FIOW联锁消除，加速器正常工作。

3 小结

医用直线加速器属于高精尖的大型甲类设备，精准的调强放疗导致加速器的工作强度很大[7]，设备发生故障导致的停工会给医院和患者造成不良影响，还可能会引起纠纷，所以，作为一名加速器维护维修工程师，平时需要多看技术资料并且熟练掌握维修技巧，在设备故障时按照线路走向逐一排除快速找到关键点，既节约时间又节省维修成本。此外，工程师应该制定直线加速器各个部件系统的日常保养维护计划，定期按要求严格执行，更新易损件，更换冷却水[8]。物理师应每日执行质控，这样可以显著提高直线加速器的使用效率，保证加速器的运行安全与医疗质量，降低故障发生率[9]，为医院带来更多效益，也更好地服务于临床工作及患者治疗。