XHA600D 医用直线加速器典型故障维修二例

孟华阳，孙涤非，蒋蒙蒙

山东第一医科大学第二附属医院 1 医学装备部，2 医疗保险办公室（山东泰安 271000）

医用直线加速器是利用微波电场对电子进行加速，产生高能射线，用于人类医学实践中的远距离外照射放射治疗活动的大型医疗设备，被广泛应用于各种肿瘤特别是深部肿瘤的治疗中[1]。医用直线加速器可以产生高能X 线或电子束。高能X 线具有高穿透性、较低的皮肤剂量、较高的射线均匀度等特点，适用于治疗深部肿瘤；电子束具有一定的射程特性，穿透能力较低，适用于治疗浅表肿瘤。本文首先概述了我院XHA600D 医用直线加速器的结构及产生射线的原理，然后对该设备的两例典型故障的维修过程进行了总结，并进一步总结故障维修思路，系统评价故障的原因，最后提出整改建议以规避同型设备类似故障的发生。

1 XHA600D 医用直线加速器的结构及产生射线的原理

1.1 结构

XHA600D 医用直线加速器的生产厂家为山东新华医疗器械股份有限公司。该设备主机由固定机架、旋转机架、治疗头、底座及治疗床组成，其他结构包括恒温水系统和控制台，见图1。

图1 XHA600D 医用直线加速器结构

1.2 产生射线的原理

XHA600D 医用直线加速器产生射线的原理（图2）为：三相市电通过主电源箱加到调压器和高压电源，高压电源将该电压升压，经过整流和滤波，产生12 kV 的直流电压输出到脉冲调制器；脉冲调制器将得到的直流高压转变为大功率脉冲供给磁控管，由磁控管震荡产生2 998 MHZ 微波功率，经微波传输系统馈入加速管，并在加速管中建立起加速电场；加速管电子枪阴极表面发射的电子，被阴极与阳极间的电场加速，注入加速管的加速腔，处于合适相位的电子受到微波电磁场的加速后，能量不断增加，在加速管末端轰击重金属靶，发生轫致辐射，产生射线。

图2 XHA600D 加速器产生射线示意图

2 典型故障维修

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

治疗过程中，在进行患者摆位时，治疗头准直器动作比正常速度慢，摆位工作完成后，按下出束键，设备出现VOLT 联锁，即位置电位器基准电压波动超过规定范围[2]；将设备关机重启后，使用前自检无法通过，除VOLT 联锁外，工控机提示“位置基准电压偏差错误A21，偏差超过规定范围”。

2.1.2 故障排查

首先，参照此前因电路元件损坏出现过的“位置基准电压偏差错误”故障的维修措施，检查9SB4 模拟量接口板（图3），更换模拟量接口板路上与基准电压相关的U7、U10 位置的TL074 集成单元（图3 箭头处），更换后将板路安装复位，重新启动设备，错误提示依然存在；更换新的9SB4 模拟量接口板重新启动后设备故障依旧，因此可以排除9SB4 板路故障。

进一步采用排除法逐一检测线路，发现若拔掉机架分线板（图4）的7J22插头，位置基准电压参数A21的值会恢复正常；插回7J22插头，同时拔掉治疗头的其他插头，位置基准电压参数A21值均再次提示错误。由此判定，治疗头内部与7J22插头连接的线路发生短路故障。

图4 机架分线板

2.1.3 故障排除

使用三脚架与倒链等工具将治疗头组件起吊拆解，发现治疗头内部连接7J22插头的线路确实已经磨损，磨损处芯线与金属组件发生短路，验证了此前判断的线路短路故障。更换治疗头内部损坏的盘绕线路后，将设备组件完整安装复位，启动设备，自检通过，故障联锁及错误提示消除，设备可以正常出束进行治疗，至此故障排除。

2.1.4 故障原因分析

多插头线路平时盘绕在治疗头内部，在治疗头转动过程中会跟随治疗头一起运动，但其线路保护措施简陋，随着时间延长，会出现因摩擦导致的损坏，本次故障即是因治疗头转动过程中磨破线路外皮造成导线内芯裸露与外壳金属搭接短路所致。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

设备使用中突然无剂量输出，不出射线束，无法继续治疗。

2.2.2 故障排查

测量检查后发现磁控管电流值输出正常，微波传输系统（图5～7）中前向波运行正常，但反射波时常消失，且反射波出现时一直在失谐状态[3]；拆下各路负载，观察微波传输系统（图8），发现波导窗一处冷却水通道铜管（图9）渗水泄漏，导致系统进水；拆解微波传输系统后发现波导窗进水，波及加速管，拆下加速管进行检测，发现加速管已经损坏。

图5 XHA600D 加速器的微波传输系统示意图

图6 前向波示意图

图7 反射波示意图

图8 微波传输系统（箭头指示漏水处）

图9 冷却水通道（圈内为漏水接头）

2.2.3 故障排除

漏水接头处（图9中被圈出部分）有腐蚀痕迹，更换此接头后进行加固密封，并将其余水路接头全部加固一遍，更换冷却系统的蒸馏水；更换加速管，维修微波传输系统后重新装配归位，安装三端负载等；仔细排查漏水处附近位置，确保干燥；将各组件安装复位，开机试用，出射线束正常，治疗模式恢复正常，故障排除。

2.2.4 故障原因分析

如果冷却系统中的蒸馏水长期不及时更换，会导致水质变差，腐蚀水循环管路接头，加之管路机械震荡导致密封失效，腐蚀接头处螺帽松动漏水进入微波传输系统，进而可导致微波传输系统中的重要元件发生故障。

3 讨论

3.1 故障一评价

医用直线加速器的治疗头内部盘绕线路短路及断路导致的故障现象并不单一，常见如下：（1）机架转动于某个度数值时，多叶光栅通信中断、串口线不通等[4]；（2）VOLT 联锁或设备参数示值不稳定、提示相关错误等。

该类故障的维修需更换盘绕在治疗头内部的多插头复杂线路，耗费人力物力：首先，为分离MLC多叶光栅系统，需多人配合起吊治疗头，使用三脚架、倒链等大型工具进行精确定位、固定与分离[5]，治疗头吊起分离多叶光栅系统后，需沿固定孔道依次抽离多插头线路并进行更换，再进行定位安装治疗头等工序，耗时较长；此外，治疗头布线是一项精细工作，线序及插头位置烦琐，需要谨慎安装，以确保线路安装准确可靠。

我院的XHA600D 医用直线加速器自2014年投入使用以来，盘线因磨损导致的故障已经发生过5次。我们认为此处存在工艺缺陷，建议厂家在此线路上增加相应的保护措施或对线路缠绕方式进行改进。

3.2 故障二评价

系统漏水导致的常见故障表现如下：（1）加速管、磁控管等重要元件损坏；（2）灯丝电源、水流量传感器、电流互感器等简单电子元件烧坏等。

系统漏水是一个非常危险的信号，可造成打火、漏电等事件，亦可能会导致人身伤害等不良事件。当漏水导致系统故障后，维修更换相关元件费时费力，既耽误患者的治疗，又增加了维修成本。为避免漏水造成相关损失，对在使用设备时发现可导致漏水的安全隐患要仔细排查；同时，要加强设备使用现场的维护保养，精心维护重点管路、线路，一旦发现风险隐患，应立即进行整改消除；此外，应及时更换设备冷却系统中的蒸馏水，保证水质，降低漏水风险。

我们建议，此设备冷却系统的设计应当进行改进，以最大化做到水电分离，降低因为漏水导致的设备故障风险。

4 小结

根据故障现象及讨论判断，引发以上两次故障的直接原因为工艺缺陷及工作职责未落实。故障一中的盘绕线路需要加强保护措施或对绕线方式进行改进，以避免或减少在设备治疗头运动时产生线路摩擦而导致线路破损引发故障[6]。目前，我们已将绕线工艺改进建议告知厂家，厂家积极配合设备使用部门进行现场协调并逐步改进了绕线工艺。故障二中因冷却系统的循环蒸馏水长期未更换导致水质变差，这不仅影响设备的冷却效果，而且易导致与水路关联的故障发生。该故障发生后，我们对设备使用人员进行了有关设备日常操作、维护及个人职责等内容的培训与考核；设备监管部门加大了日常监管力度，定期开展督导检查，以保障设备安全运行。

医用直线加速器组成结构复杂，涉及水、电、气等系统，故障类型及形式多样，若维修不及时，会增加故障停机时长，有延误患者治疗的风险。日常要重视并加强巡检维护及预防性维修工作，对故障隐患及时排除，可有效降低设备的故障发生率，从而保证设备有较高的使用效率。