Clinac CX 直线加速器主联锁故障原理与排除思路

铉亚欣

赤峰市医院医学工程部 （内蒙古赤峰 024000）

Clinac CX 直线加速器是美国瓦里安公司在中国生产的主要面向中国市场的新型直线加速器，主要分为低能机型和高能机型（在高能机型上配有图像引导放射治疗部件），是目前用量最大的放射治疗机型之一，主要采用兆级高电压产生的X 线或电子线精确照射患者肿瘤部位以杀灭恶性细胞。Clinac CX 直线加速器能产生高能X 线和电子线，具有剂量率高、照射时间短、照射野大、剂量均匀性和稳定性好等优点，并能进行三维立体定向治疗、三维适形放射治疗、调强放射治疗，在肿瘤科临床上具有很高应用价值。

因直线加速器处于高电压、大电流、高真空、气动控制、水循环恒温、绝缘介质气体防高压放电、机械三维运动部件较多等较为复杂的工作模式，加之机房温度、湿度、空气质量、通风量等外部因素对于该类设备的影响较大，因此其故障率较其他普通影像类医疗设备偏高。水泵（PUMP）、空气（AIR）、气体（GAS）、剂量（UDRS）等联锁为Clinac CX 直线加速器日常维修中常见的主联锁，能否快速修复此类故障对于保证临床治疗工作的顺利进行有着重要的现实意义。其中，PUMP、AIR、GAS 联锁故障属于系统内部主要部件异常单一故障来源型，相比其他故障来源更加容易判断故障部位且能尽快进行处置，能够在非设备保修技术条件下快速恢复设备正常工作。但简单并不意味着不重要，实践中此类简单性原因故障现象在直线加速器故障案例中占比很大，故应给予高度重视。UDRS 联锁属于多因一果型故障现象，可分为稍有相互区别的UDR1、UDR2及伺服剂量联锁3种情况，对应不同的故障来源，但其故障异常均发生于高能射线发出与电离室检测链路中，在实际维修工作中属于复杂故障，需要按照射线经过顺序进行认真分析。

1 PUMP 联锁

PUMP联锁的引发原因为内循环水箱水位过低、水温高于50 ℃、外循环水过热、水泵未工作（主要表现为没有水压）等。一旦出现PUMP联锁则无法在转动高压钥匙后正常提供高压，设备会一直处于Standby状态，从而影响放射治疗工作正常进行。

1.1 故障原理

PUMP 联锁所在电路线路原理较为简单，即三相电输入后经过Line 1再经过空气开关CB2，再经过延时保护接触器K6，再经过过载保护接触器K28，再经过插头P/J1连接电缆W19，与stand 上水泵电源输入相连[1]。由于温度过高或者没有输入电源均会导致延时保护接触器K6无法吸合，进而无法形成完整的-12 V 回路，所以造成联锁触发报警。

1.2 排除思路

发生PUMP 联锁后，应首先测量K6两端电压是否有380 V，如果没有，则怀疑Line 1是否正常工作；如果K6两端电压测到380 V，再测量stand 上水泵输入端电压是否有380 V，若水泵输入端电压未测到380 V，则怀疑电缆是否导通、K28是否失效、J/P1是否接触良好。

2 AIR 联锁

AIR 联锁是为了检测设备的压缩气压是否在正常值，是否能正常驱动设备的压缩部件。因为每档射线或电子线能量对部分硬件的要求不一样，所以在选中特定的能量之后，需要一定压力的压缩气体驱动相关部件至特定的位置。

2.1 故障原理

气压靠外接的压缩机提供，带有一定气压的气体到达设备的相关部件实现正常工作，压缩机提供的气压先到达stand 右侧的一个气体装置，该装置含有一个气压表，通常在气压低于设定值时就会报AIR 联锁[2]。

2.2 排除思路

AIR 联锁通常由气管异常导致，气管内有水珠或接口处漏气导致气压较低均可导致该故障，仅需更换气管或连接头即可排除；此外，AIR 联锁也可由管道气路部件漏气导致，但这种情况比较少出现。AIR 联锁需要具体检查分析原因，如气泵活塞属于消耗性部件，磨损严重后会出现气压过低的故障情况，所以平时在定期保养时需要重点检查气泵气压，同时及时放出底部冷凝水保证实际储气空间。

3 GAS 联锁

3.1 故障原理

GAS 联锁主要用于检测直线加速器内介质气体的气压是否正常。目前，直线加速器上使用的介质气体主要为SF6，其作用是在波导管中产生打火现象。SF6由一个装有该气体的金属罐提供，通过一个特有的气压表检测设备内的气压，通常气压在30 psi 左右，不能低于28 psi，当气压低于28 psi 时报GAS 联锁[3]。

3.2 排除思路

GAS 联锁通常由SF6气压过低导致。SF6 压力值要求在 28～32 psi 之间，低于 28 psi 报 GAS 联锁。波导管中的SF6气压会随着时间慢慢下降，当气压下降出现此联锁时只需重新添加SF6即可。装有SF6的金属罐有三个开关，一个为厂家出厂设置的开关（不需动此开关），一个是气罐阀门，一个是气管处的小黑开关，添加SF6时只需同时慢慢打开气罐阀门和小黑开关，待气压达到正常值，关闭气罐阀门和小黑开关即可。气罐阀门和小黑开关是设备的辅助配套装置，在平时使用保养时要时刻观察两者的状态。

4 UDR1、UDR2、伺服剂量联锁

UDR1、UDR2、伺服剂量联锁均提示剂量率低，其中UDR1联锁的含义为辐射剂量率低于设置剂量率的90%，UDR2联锁的含义为横向监测剂量率低于设置剂量率的80%，伺服剂量联锁的含义为自动频率控制器（automatic frequency controller，AFC）不在范围内或者实际伺服剂量率低于预设值。

4.1 故障原理

电离室中A、B 监测剂量率的实际数值均显示在主控台内的剂量率数字表上，经过软件读取剂量率，再与设置的剂量率预设值进行比较，如果低于80%则报UDR1、UDR2、伺服剂量联锁。因为报错原因直接和出束的剂量率有关，所以形成出束条件的任意一环出现问题均会影响束流，从而影响剂量率。出束的必要条件为调制柜通过仿真线PFN 产生高压为速调管产生微波，微波经过射频驱动器RF DRIVER、整流模块、两个闸流管进行放大，经过AFC 调节频率，然后经过波导管注入加速管，对加速管中的电子流进行加速，最后经过轰击靶面产生高能X 线，经过偏转磁铁电子线，电离室对所产生的高能X 线及电子线进行监测[4]。

4.2 排除思路

根据以上出束产生原理以及相关因素可以得出UDR1、UDR2、伺服剂量联锁的排除思路为“从前往后”查，即先从调制柜PFN、整流模块、两个闸流管，再到RF DRIVER、AFC，再到枪电流GUN I。具体检修步骤为：（1）用示波器检查速调管输出的频率输出实际值，从而可以排除速调管及速调管之前的PFN 等故障，以及控制柜上所有检测波形；（2）维修模式下选择能量后观察屏幕的GUN I 和GUN V 值，可以判断电子枪是否正常工作；（3）维修模式下选择能量后观察屏幕的RF DRIVER 值是否和正常一样；（4）维修模式下出束及联锁报错的同时，观察屏幕AFC DIFF 值是否在正常工作范围；（5）维修模式下出速在联锁报错的同时，观察屏幕PFN 值的变化；（6）检查主闸流管是否栅极电压过高、DQ 闸流管是否有切割波形、整流模块和接触器损坏等，上述异常因素均会造成设备无法产生速调管所需高压。

5 总结

因PUMP、AIR、GAS、UDRS 等联锁会导致放射治疗工作中断，故需要查明原因并尽快排除，只有了解联锁的产生原因，熟悉排除思路，才能做到找准故障原因，安全高效排除。同时建议医院放射治疗设备区域负责工程师梳理此类主联锁处置检修流程，定期清点原厂随机配备剩余配件，补充必要型号维修配件，维修工具专机专用，这样对于缩短维修周期、尽快恢复设备正常使用能起到事半功倍的效果，还要定期对水路、气路、液路等管道进行过滤器清洗或更换，及时对气源、水源、压力发生装置进行工作状态检查，随时保持此类外部关键部件处于良好工作状态能极大减少因外部因素造成的故障停机现象发生率[5]。此类预防性维护工作在实践中具有很高的性价比，故需要在医学工程科室管理中制定相应的制度规范，并在实际操作中落实主体责任人和维护保养周期，确保这些工作准确及时到位、不流于形式。