Elekta的infinity直线加速器的故障分析

黄杰才 粤北人民医院 （广东 韶关 512026）

内容提要： Elekta的infinity直线加速器用于对人体适合接受放射治疗的病灶和肿瘤提供放射治疗，图像引导放射治疗，立体定向放射治疗，头部立体定向放射外科治疗，具体适应证应由临床医生根据实际情况确定。具有肿瘤定位精确、正常组织损伤小的特点。

医用直线加速器主要使用在医疗领域，直线加速器涉及微波理论、高能物理及测量技术等方面，科技含量较高。随着放疗技术的不断发展，放疗医疗设备的普及，对医疗设备的要求也越来越高。在医院的诊疗过程中，由于直线加速器涉及到微波理论、高能物理及测量技术等方面，使得医用电子直线加速器故障率较高，直接影响医院诊疗活动的开展，研究Elekta的infinity直线加速器的故障类型，对提高直线加速器的稳定性和可靠性具有重要意义。

1.Elekta的infinity直线加速器概述

1.1 Elekta的infinity直线加速器

Elekta的infinity直线加速器可实现多种世界先进的肿瘤放射治疗技术，如普通放射治疗、三维适形放射治疗、调强适形放射治疗、容积弧形调强放射治疗、立体定向放射治疗等。该加速器配备了世界先进的高剂量率能量模块（FFF）高剂量率能量模块、六维床自动定位系统、iView GT实时影像验证系统、X射线容积影像(X-Ray Volume Imaging，XVI)系统锥形束CT影像引导系统、肿瘤信息管理系统等功能。其中，六维自动定位床系统为西北首次引进，可在六个方向上校准治疗体位，大大提高了肿瘤的治疗精度；世界独有的容积弧形调强放射治疗容积旋转调强技术有效提高了肿瘤剂量的适形度；先进的锥形束CT技术可对治疗过程中肿瘤及正常器官的运动进行实时监控，并对肿瘤进行追踪，确保治疗效果并降低正常组织损伤[1-4]；通过FFF的超高剂量率、高精度多叶光栅和精准清晰的影像引导的有机结合，有效地缩短了治疗时间。该加速器为患者提供全方位、高效率、高精度的先进肿瘤放射治疗方式，是目前我国肿瘤放疗技术中名副其实的“治癌第一利器”。

1.2 Elekta的infinity直线加速器的优势

治疗范围广：业界顶级的多叶光栅可以适用于从小到大，从简单到复杂的全身各类肿瘤的放射治疗。最新一代智能数字化控制系统集成了高速高精度多叶光栅（Agility）和先进的四维实时影像采集功能，确保治疗过程的快速和精准可以应用于全身多器官肿瘤的放射治疗。

治疗精度高：infinity直线加速器配备了0.5cm宽度的多叶光栅，能更好提高靶区剂量和保护肿瘤周围正常组织。可视化影像引导在治疗过程中实时监测肿瘤，实现治疗全流程的肿瘤追踪，覆盖了以往治疗过程中肿瘤监测的盲点。通过肿瘤影像的显示，能够更加直观地了解到肿瘤，医生的诊断更加准确，对于患者而言，更能够及时地发现肿瘤的发展情况，为患者提供更加有效的治疗建议[5-9]。

治疗速度快：该直线加速器具备动态调强等先进治疗方式，治疗速度相比传统加速器提高40%～50%。

一体化管理：拥有一体化高效率的肿瘤信息管理系统Mosaiq，实现诊疗流程定制化和自动化。将患者信息、诊断信息和临床资料，通过一体化管理，实现远程化管理和数字化，使医生和患者之间能够实现信息共享，以实现精准化和标准化。整合患者信息，整合患者疾病数据，为患者制定治疗方案提供数据支持，同时在分析数据的基础上，进行个性化的定制化管理。在医院的整个治疗过程中，可以做到及时，准确地发现问题，及时调整治疗策略，在患者治疗中，能够做到快速、准确、及时地解决问题。

2.Elekta的infinity直线加速器的常见故障分析

2.1 多叶光栅故障

在infinity直线加速器的各个部件中，多叶光栅故障发生率处在较高水平。多叶光栅是加速器中一个重要的控制和调整部件，需要频繁运动和调整，使用频率远高于其他部件。长时间使用可能导致磨损，从而影响其运动和调整的准确性。因此，多叶光栅更容易出现故障。多叶光栅易发生机械故障：多叶光栅的结构复杂，包括多个可动部件，如果其中任何一个部件出现故障，可能导致光栅无法正常运动或调整。多叶光栅的运动和控制依赖于电机和传感器等电气或电子部件，如果这些部件出现故障，也可能导致光栅故障。如直线加速器长时间运行，可导致电机过热，造成电机故障，电机出现故障后，也会导致光栅无法正常运动[10-13]。多叶光栅的位置和角度需要通过传感器进行监测和控制，如果传感器出现故障，可能导致光栅无法准确定位或调整角度。

2.2 真空系统故障

真空系统易发生的故障有：①漏气。真空系统中的密封部件可能会出现漏气，导致真空度下降。这可能是由于密封件老化、损坏或不正确安装所致。②压力不稳。真空系统中的泄漏或其他问题可能导致压力不稳定，影响加速器的性能和稳定性。③真空泵故障。真空泵可能出现故障，导致真空度下降或无法维持所需的真空度。④波导窗损坏。波导窗是用于将射频能量传输到加速腔的关键部件。如果波导窗损坏，可能会导致能量损失或泄漏。⑤波导弯曲处泄漏。真空系统中的波导可能会出现弯曲，如果弯曲处的密封不良，可能导致泄漏。⑥真空电源电气元件故障。真空系统中的电源和电气元件（如控制器、传感器或阀门）可能出现故障，有可能造成真空系统无法正常运行或控制。⑦钛离子泵高压漏电。钛离子泵是一种用于高真空环境的泵，如果出现高压漏电，可能会对系统的安全性和稳定性产生影响[14-18]。

2.3 治疗床故障

Infinity直线加速器六维自由度治疗床可能发生的故障有：①无法调整位置。电动调节装置出现故障、传感器损坏或控制系统故障可导致治疗床无法调整位置。②无法锁定。锁定装置损坏或控制信号传输故障可导致治疗床无法锁定在正确位置。③无法平稳运动。电动驱动系统出现问题、传动装置故障或床架不稳定可导致治疗床无法平稳运动。④无法实现亚毫米级定位。传感器故障、控制系统误差或机械结构问题可导致治疗床可能无法实现亚毫米级的精确定位。⑤治疗床电机马达碳刷磨损严重。电机马达碳刷磨损严重可导致电动驱动系统工作不稳定或失效。⑥治疗床刹车部件故障。刹车部件故障可能导致床架无法稳定停留在正确位置。

2.4 通信故障

医科达infinity直线加速器控制系统通信采用串口通信结构，在传输过程中易受到噪声干扰，影响传输效果。在直线加速器的长时间运行下，通信系统的各个电路板及其电源会出现不同程度的损坏，导致通信故障。

2.5 剂量故障

在使用直线加速器治疗的过程中，输出剂量不稳定与治疗结果有很大关系，影响输出剂量稳定性的因素有微波频率偏移、温度升高、偏转电流与聚焦电流偏差过大、电离室系统工作不正常、真空度下降等。射频驱动器到速调管同轴电缆间的衰减器损坏，会引起剂量降低。

2.6 XVI影像系统故障

XVI影像系统故障通常是指由于XVI系统本身故障而导致的系统性能下降，出现设备损坏、系统失效的情况。XVI影像系统是X射线在X射线辐射照射下对X射线进行成像，并根据其成像原理和要求，按照一定格式，在计算机中显示，XVI影像系统的运行状态一般会发生变化，具体表现为：XVI投影距离变大，导致XVI的扫描范围变窄，使得图像的分辨率变小；XVI成像系统成像速度快，但分辨率太低，容易产生畸变，从而影响XIV系统运行性能。XVI系统中的XVD、XCT等影像设备均处于高压环境中，其工作环境温度较高，因此其影像数据的收集和处理很困难。

2.7 电路故障

①保险丝故障：保险丝的作用是在电路中发生过载或短路时自动断开电流，保护其他电路元件不受损坏。保险丝有可能发生损坏或过载频繁，可能会导致电路失效或其他电路元件损坏。②变压器故障：变压器可能会发生短路、断路，导致输出电压不稳定。③电路元件短路和断路：各种电路元件中的电阻器、电容器、二极管等可能会发生短路或断路。④闸流管阳极过热：当闸流管长时间工作在高电流和高温环境中，可能会导致阳极过热，甚至损坏或烧毁。

2.8 水循环故障

水循环系统可能出现泵故障、水管堵塞或水温异常等问题，影响加速器的冷却效果[19-23]。

3.预防性维护与保养

由于直线加速器的故障原因多种多样，所以要正确认识故障，及时发现故障并及时处理，以避免故障的再次发生。在故障发生前，要做好检查，根据故障情况进行有效的故障排查，防止故障再次出现。对于故障引起的故障要采取相应的措施进行预防，避免不必要的损失[3]。同时，在发生故障时，应尽可能地采取应急措施，减少不必要的经济损失。

在使用直线加速器过程中，为了防止故障发生，应加强设备的定期检查，加强设备维护、维修人员培训、医疗使用人员培训，以防止因人为操作不当导致故障的发生。还应制定直线加速器的相关维修保养制度及质检制度。按照这些制度，对加速器进行维修、保养、质检，明确各个环节的责任与工作内容。确定保养和质检的项目及频率。这样能让所有使用医用直线加速器的医护人员明白保护设备以及对其进行保养、质检的重要性以及自己所需承担的责任。

在故障诊断阶段，应充分考虑故障位置。根据故障点的随机性，将故障分为故障区和非故障区。在保证直线加速器正常运行的情况下，直线加速器所处机房的温度、气压、湿度都应进行关注，及时发现异常，及早处理，以免发生故障。对故障区域进行分类，并采用不同的诊断方法。通过诊断，可以分析故障发生的区域。当故障发生在故障区内时。应根据具体的故障类型，结合故障的具体类型确定故障的范围。

由于直线加速器对温度要求很高，可视条件更换新版医科达制冷温控设备。新版设备具备故障运行保护机制（FFpro机制）；当室外机被异物遮挡或因压缩机、风扇散热等其他原因导致系统压力过高时，老版医科达设备会自动保护停机；新版医科达设备会在允许的范围内自动降频运行，并发出报警提示。这样新版的医科达设备可以在一定的故障环境下继续使用，避免停机，同时及时排查故障。新版医科达采用变频控制，制冷压缩机可以无极调速（禁止频率过低运行）。系统内置PID自动调节算法，可根据负载需求，自动匹配制冷压缩机的运行频率。由于新设备使用变频方式控制，启动和停止更加平缓，对系统造成的冲击较小，相较而言更加静音；根据制冷需求自动匹配合适的频率，更加节能，故障发生率更低。

采用高精度的冷却水管控系统进行控制。在医用直线加速器的控制系统中，由于直线加速器在运行时，需要大量的冷却水，因此，在控制系统的控制方面需要考虑控制温度和水的流动，从而保证直线加速器运转的精确性。在进行冷却控制时需要考虑到冷却水流的流向和冷却速度，所以必须对系统进行控制。为了保证控制系统能够精确地调节控制速度和水温，就要对控制系统进行调整，定期更换内外循环水，清洗过滤器过滤网，定期检查系统各部位是否漏水、水泵是否正常工作以保证系统能够稳定运行。

4.小结

近年来，由于电子技术的迅速发展，各种医疗器械逐渐进入人们的视野。随着放射线治疗技术的成熟，放射技术的应用也在逐渐深入，例如电子直线加速器、微波辅助加速仪、超声辅助放射器等，这些设备在肿瘤的放射放疗中的应用越来越广泛。利用Elekta的infinity直线加速器进行放射治疗，可有效减少肿瘤局部的复发，提高肿瘤患者的治疗成功率。医用直线加速器的系统极为复杂，在使用时很容易出现故障，为了降低医用直线加速器的故障频率，延长其使用寿命，除需要进行维护和质控外，医用直线加速器出现故障也必须进行有效的处理，以充分确保医用直线加速器良好的放射治疗效果。