医科达Precise 直线加速器常见故障及维修分析

2023-11-29范冬冬

设备管理与维修 2023年20期

范冬冬

（南方医科大学南方医院，广东广州 510515）

0 引言

直线加速器是现代肿瘤疾病放射治疗的主要仪器，具有精度高、操作较为灵活、维修成本低等诸多优势。但大量实践表明，该仪器使用过程中会受到诸多因素的影响而出现一些故障，影响其在肿瘤疾病放射治疗中的应用效果，不利于患者身体的恢复。因此，当仪器出现故障时，应及时对故障进行诊断，并根据诊断结构制定最佳的故障维修方案，及时排除故障，恢复设备功能，提升设备运行效率。

1 医科达Precise 直线加速器概述

对肿瘤疾病患者进行放射治疗时，采用了由瑞典医科达公司生产的Precise 直线加速器，它配备了40 对MLC（多叶准直器），通过反光系统对肿瘤进行定位。具体来说，可将整个仪器分成4个模块，分别为：①光学摄像模块，用于对肿瘤位置、大小等信息进行拍摄，由摄像头、反光镜等元件构成；②叶片运动模块，用于调节叶片的位置，用于向患者病变位置输送放疗射线；③显示模块，用于将患者病变部位直接显示在医生眼前；④控制系统，用于对整个系统的运行进行控制。

在MLC 中共包含4 个大的参考反光点，在各分叶片上也设置了一些小的反光点。设备启动后，机头内的灯具亮起，并将小反光点照亮，以此得到清晰的成照视野。光线照射到反光镜后，将其传输给摄像头，并将其中存储的光学信号提取出来，然后以光纤为媒介将信号传输给控制板与MLC 电源分配板，以得到对象的图像信号。之后，利用光纤将处理后的图像信号传输给加速器的控制系统，以此对信号予以分析，判断患者病变位置，并发出相应控制指令，控制MLC 移动到相应位置。最后，再次对叶片位置信息进行采集、分析与计算，判断设备是否出现异常，若出现异常系统则会自动发出报错信息。直线加速器结构如图1 所示。

图1 医科达Precise 直线加速器结构

2 直线加速器常见故障

应用医科达Precise 直线加速器时，每年均会出现一些故障（表1）。本文选择4 例典型故障进行具体分析。

表1 设备故障发生情况

2.1 “HTCONK”报错故障

2.1.1 故障现象与诊断

医科达Precise 直线加速器启动后，设备可以正常开机，操作人员选择治疗模式后，按下出束键，设备未能正常发出放射线，并在状态栏上显示“HTOCNK”报错信息，不能对患者进行测量。出现该问题后，操作人员先将治疗模式退出，点击维修模式，并继续按下出束键，观察显示屏发现CON K 值出现了变化，由0 变为1，而CON D 与CON J 未发生改变，数值依然显示为0。查阅设备说明书可知，在出束模式下，上述3 个符号所代表的元件均匀处于闭合状态，即数值显示为1[1]。而实际上，CON K 值为1，CIN K 值与CON J 值为0，表明其对应的元件依然处于断开状态，不能向出束元件施加高压，从而导致设备无法正常运行。对设备电路图进一步分析可知，CON J 的闭合主要是利用继电器进行控制，由此对该故障作出初步判断：①ROC 供电电源异常；②DIE 电路板异常；③IRC电路板异常。

2.1.2 故障维修

根据上述故障的初步分析，先对DIE 电路板进行检测。检测时，只要将CON K 对应元件的13 与14 脚短接即可进行检测操作。若检测结果依然为0，说明DIE 电路存在异常，若结果为1，则表示该电路板无问题。本次故障检测发现，CON K 的结果是1，因而排除DIE 电路板异常的可能性。

分析电路，设备的电路板分为A、B 两部分，性能完全一致，将两部分电路板进行替换，观察设备运行情况，以进一步缩小故障范围。将ROC 电路板进行替换后，设备依然存在故障，由此判断ROC 电路板无异常。

最后，对IRC 电路板进行替换检测，替换后CON J、CON K与CON D 全部闭合，设备“HTCONK”报错信息消失。由此最终确定该故障是由于IRC 电路板出现异常而引发的，只需更换继电器即可。维修后再次将设备调节到治疗模式时，设备未出现“HTCONK”报错信息，表明该故障已解决。

2.2 停机状态机头转动故障

2.2.1 故障现象与诊断

设备处于停机状态或将设备关闭后，治疗机头依然会频繁转动，严重时甚至由0°转动到180°，不利于设备的后续使用。Precise 直线加速机运行过程中，机头控制模式主要有3 种，分别为：机房手控盒转动控制、计算机自动控制与加速器拨轮开关控制。控制模式如果出现异常，均可能引发机头转动故障。为此，维修人员先对控制计算机进行检查，发现系统内机头角度相关参数并无变化，且无人员对按键进行操作，由此排除了计算机自动控制模式出现异常。之后，对机房手控系统分析，发现其主要由拨轮开关和使能键两部分组成，只有两者同时进行操作才可导致机头控制出现异常，而两者同时出现异常的概率非常低，由此也可将机房手控系统异常排除。基于此，初步判断该故障为加速器拨轮开关异常导致的。

2.2.2 故障维修

设备机头处共有4 个拨轮开关，其中，Y 轴方向上2 个，X轴方向上2 个，用于对机头位置的调节。操作设备，使其进入到维修模式，分别观察拨轮信号，用符号Drot.Y.dem 与Drot.X.dem表示。正常操作情况下，拨轮位于中心区域，信号结果显示为0。而通过对故障设备的检测后可以发现，其值处于8～11 范围内，由此初步判断该设备Y 轴方向的拨轮开关出现了问题。将Y 轴拨轮开关向外波动之后，在其自身弹性的作用下，可自动恢复到正常状态，且中间无卡顿。将拨轮面板拆下，分别对第2、7 引脚进行测量，得到结果见表2。由表2 可知，拨轮开关一直处于正常区间内。对Y 轴方向的开关面板进行清理，设备又出现了转动异常问题，以此可以排除拨轮开关故障。由此，判断该故障可能是由设备控制电路出现问题而引发的，并对电路进行了梳理与改造，则设备未再次出现故障。

表2 拨轮开关第2、第7引脚测量结果 kΩ

2.3 12 MV 能量级电子线剂量不稳定故障

2.3.1 故障现象与诊断

设备启动后，点击治疗模式，12 MV 能量级电子线剂量数值频繁波动，同时在显示器上显示“Magnetron timer 联锁”报错信息。出现该故障后，先对设备运行模式进行调整，使设备处于维修模式。之后分别将出束参数设置成电子线20 MV、10 MV、6 MV以及X 射线15 M 与6 M，并监视系统运行情况，判断显示器是否出现“Magnetron timer 联锁”报错信息。通过检查可以发现，只有参数设置为电子线6 MV 时，才会显示“Magnetron timer 联锁”报错信息，而其他参数条件下设备均可正常运行，无报错信息。根据工作经验，结合说明书中的解释，初步判断该故障主要是由于磁控管异常引起的。

2.3.2 故障维修

根据上述分析，维修人员通过替换磁控管的方式对该故障进行处理，主要操作流程为：①将设备打开，按顺时针方向将机架调整270°，将开关、气泵完全暴露出来；②将设备关闭，并在放气口处套上一个塑料袋，并打开放气阀门，收集设备产生的有毒气体并排放到室外，以免对室内工作人员的身体健康造成危害；③关闭水管阀门，松开水管，以将管内剩余的水分排出，以免工作人员接触有毒液体而对身体健康造成危害；④将与磁控管相连的电容打开，待磁控管温度下降到一定温度后缓慢将其去除，这时后腔处于负压状态，应小心仔细地将与磁控管相连的连接管卸下，以促进后腔内外空气的流通，使内外侧气压处于同一水平；⑤将新的磁控管安装到特定位置，并依次将其与气管、电容等连接到一起；⑥对修复后的系统进行检测，以判断故障是否解决[3]。本设备器维修检测后发现，故障已得到解决。

2.4 Thy.Grid420 联锁故障

2.4.1 故障现象与诊断

将设备启动后，显示器上显示“Thy.Grid420 联锁”报错信息。本设备采用的是Cx1154 闸流管，检测该元件可以发现电压值处于正常状态。在设备机械运作模式下，进一步对栅极电压进行检测，检测结果约为DC 132 V，且呈现出不断上升的趋势。当数值达到正常设定值时，“Thy.Grid420 联锁”报错信息自动消失，整个过程用时3 min。通过上述检测现象可以判断出，闸流管元件出现异常。

依次对所有元件的电压水平进行检测，其中在阴极灯丝检测时发现该处电压不稳定，反复出现过低压与过高压的情况。由相关资料查询可知，阴极灯丝处于正常状态时电压数值为正常标准。若测量结果偏高，可初步判断其原因是设备使用时间较长，发射电子的能力降低，加之线路老化，电路内阻升高，从而在阴极出现了还原反应。若测量结果偏低，则会导致管内氢气浓度下降，使得电路导通，从而产生持续放电的现象，闸流管自动跳闸。基于上述分析，判断该故障是由于闸流管异常，使电路内电压出现较大偏差而引发的[2]。

2.4.2 故障维修

对设备检测可以发现，栅极电压为DC 132 V，储氢处的电压为AC 5.4 V，阴极灯丝处的电压为AC 5.9 V。导致这一问题的原因为：设备内氢气浓度低于正常水平，导致栅极不能正常导通，提升了电阻的阻值，与灯丝连接高压提升，使得整个设备处于超负荷工作状态。因此，对该问题的维修方法是，将储氢电压增加至5.8 V、阴极灯丝电压提高至6.1 V，将栅极电压降低至114 V，即可消除该故障。