医用直线加速器的维修及养护分析
作者:程 杭时间:2015-12-19 14:27:44 来源:www.ksfbw.com 阅读次数:1062次 ]
【文章摘要】
目前，治疗恶性肿瘤的一种有效手段是肿瘤放射治疗，医用直线加速器是放射治疗最常用的设备。医用直线加速器作为高精度且大型的医疗设备涉及很多科学与技术领域，例如微波理论及其测量技术，计算机技术，光学，高能物理，电真空度技术等学科。因而，医用直线加速器的维修与维护人员应该有相应的专业知识以及很强的工作能力，同时对于机器的调试，操作以及测量都要熟练的掌握。在实践中，直线加速器的故障率比较高，故障会延误病人治疗的最佳时机，因此，要保证直线加速器的正常运行，就必须对其进行定期的维修与养护。
【关键词】
医用直线加速器；常见故障与维修； 日常养护
医用直线加速器是治疗恶性肿瘤必不可少的设备，它在各临床医院中广泛应用。因此，对于医用直线加速器的合理使用与维修维护十分关键，为了提供优质服务与精确治疗效果，就需要时刻保持直线加速器的正常运行状态，这样对于加速器的日常管理，合理使用，正确维护和保养就提出了更高的要求。
1 医用直线加速器的基本结构及其分类
1.1 直线加速器的基本结构
医用直线加速器作为一种治疗装置， 它的工作原理是通过微波电磁场从而使电子沿着直线轨迹运动从而产生高能的电子线以及光子线。这里所说的直线是相对于回旋加速器而言，在直线加速器中电子被加速时的径迹呈现直线状态。直线加速器包括电子枪，微波传输系统（包括波导窗，取样波导，波导，输入与输出耦合器，终端吸收负载，隔离器，三端四端环流器，自动稳频等），真空系统，计量检测系统，微波功率源（包括磁控管或者速调管），加速管（边耦合加速管或者盘荷波导加速管），水冷却系统，束流系统（包括对中线圈，偏转线圈以及聚焦线圈等），电源及控制系统（有射频发生器，枪发射延时电路，直流电源以及脉冲调制器等），照射机头（包括补偿板，多叶准直器，剂量调强板，散射箔，均整器，立体放射手术附件， 准直器，电离室，射野指示器等），治疗床等基本结构。
1.2 直线加速器的分类
直线加速器按照采用电磁场形式的不同，通常那个可以将其分为驻波型以及行波型，两者的差异在于加速管构造的不同。驻波型电子枪大多和加速管是一体的，运用渗入氧化并烧结而来的钨间热式阴极，因而发射能力高而且寿命也比较长。而对于行波型则应用的是单向微波进行传输，它的电子枪也大多数用直热型钨材料灯丝阴极，而加速管是采用铜材料制作而成。相比行波型加速器，驻波型加速器电场强度更高，能够在较短的距离内使得电子达到预定的能量，这样能够省去复杂的偏转与聚焦系统。
直线加速器也可分为单光子与双光子（现已有三光子）机型。在临床上应用最为广泛的是低能单光子的直线加速器以及高能双光子的直线加速器两种类型。在放射治疗时能量应该控制在4-25McV, 超过这个范围的射线均不适用于放射治疗。
2 医用直线加速器的常见故障
故障一：机器会出现MONITOR SYNC 的连锁，当进入调制器的柜机房进行检查时，打开归集会发现闸流管呈红色，则说明工作状态不正常，测量闸流管的电压时也会发现异常，这是由于长期使用，从而导致管内的气体压力想对较低， 使阳极过热；同时，高压部件常常会出现老化现象，因此平时应该密切观察。
故障二：机器会出现WATER LEVEL 连锁，进入机房后会发现去离子水水位不足，这样加入使加速器正常运行的去离子水至正常的水位即可。出现这种故障还有可能是因为去离子水导电性能出现问题， 此时进入机房测量，电阻值会超出正常值，更换去离子水，去除污垢即可。
故障三：X 线和低能电子线工作均正常，但是高能电子线的反射波抖动的比较严重，这时机器会出现DOSE RATE 的连锁。
故障四：当机器出现DOSE RATE1/ RATE2 OFFSETLDE 的连锁时，可能是G42 板不正常，检查发现TB2 发生段路的现象；低压部分故障通常表现为短路与短路。
故障五：当机器出现ACCESSORY INSERTION 连锁时，加速器的机头部位有三个插槽，其中一道是放置加档铅块的， 另一道是放置多角度的契型板，最后一道是放置的是中心校正板；最常使用的是前两个，进入挤房间测试是发现放置加档铅块的插槽弹簧开关断裂，这是一类机械故障，应该及时处理确保治疗的安全性。
故障六：READY 栏出现了ERROR 且功能键空白。当我们进入SERVICES 的模式后，检查发现是软件系统的故障。
3 医用直线加速器的一般维修步骤
医用直线加速器的结构非常复杂，涉及的学科领域也比较的多，因此维修工程师一定要熟悉加速器的各部分电器原理图以及各自的工作原理，并对其进行有效的维修工作。对于维修的步骤可以分为以下几点。首先，开机并进入维修的模式，根据设备提供的连锁提示打开相应的故障界面，依据故障的代码查询故障出现的原因。其次，按照设备的故障原因寻找相应故障位置，观察是否在报警位置有元器件的烧毁与损坏的现象。接下来查找故障电气原理图，按照电气原理图的提示，用万用表来检测在断电状态下线路是否短路或者开路。在通电时，用示波器来检测相应点的的电压以及波形等，从而确定故障点的位置。最后，对故障采取相应的维修措施，修复故障。重新开机检测，反复上述步骤。对于相对复杂的软故障，必须仔细观察，不断检测，综合分析后逐步排除故障。
4 医用直线加速器的检测
4.1 每年检测与校验项目
首先，检测各个轴承，链条与齿轮，并对其加强效的润滑油，检测管线的扭动以及磨损情况，对设备内的数据进行备份并检查各个参考点的波形等。
其次，检测大机架、治疗床的旋转中心与小机头，小机头和照射野、照射野和治疗床旋转中心之间的重合性。检测不同机架角的输出量是否稳定以及不同剂量率下对所输出的剂量的影响，并且检测照射野光栏的对称性与垂直型；同时，对于百分深度剂量的曲线，散射，穿透因子等进行全面的检测。
4.2 每月检测与校验项目
首先，检测各个机械的驱动位置有没有松动的情况，各个电气连接点的安全性，高压电容与脉冲变压器有没有漏油， 高压电路的安全性，恒温水系统内的水质以及是否漏水等。
其次，检测MLC 叶片运动与位置的精确度；检测照射野和灯光野的一致性等。
4.3 每周检测与校验项目
检测治疗床的角度，治疗床的位置（纵向，垂直，侧向）指示以及大机架和小机头等误差；检测β、χ 线输出量是否稳定等。
4.4 每天检测与校验项目
首先应该保持工作环境的卫生情节与整齐。其次，在开机前应当检测治疗室内的恒温、恒湿机或者空调机、排风机与进风机、离子泵以及室内照明等设备电源和控制台主机的后备电源等是否处于正常状态。在开机之后，检测治疗机的各种状态和参数，例如小机头0°，大机架0°， 射野大小（10 ㎝ ×10 ㎝）以及激光中心， 距离尺（SAD=100 ㎝）等的误差；检测手控盒，治疗床，视听监控器，电子限光筒，防护门等的防碰撞和联锁。同时需要检测内外循环水的水位，水压和水温；真空泵和加速管的压力等。
5 医用直线加速器的日常维护
维修工程师必须对设备进行定期的检修，并且定期对设备的性能进行检测。具体应做到以下几点：
5.1 在日常的治疗过程中，争取把治疗类型一样的病人在同一个时间段内集中治疗，这样一方面可以减少医生与病人的治疗时间，另一方面也能减少机械运动过程中的频繁切换，从而能够有效延长设备的使用寿命以及设备利用率。
5.2 在治疗结束后，机架，机头和治疗床等应当调整至原始状态。并保证电缆等部件恢复到初始状态，能够保持其弹性， 减少故障的发生率，这样既能够延长机架等的使用寿命，还可以使医用直线加速器测量出的数据更加准确。
5.3 严格规范的执行对医用直线加速器的质量控制标准。再结合医院以及国际实际的情况下，对加速器的指控标准给与一个科学而且客观的定量标准。定期按照标准来检查并且做好记录。由此以来就可以对医用直线加速器运行过程中的数据有个直接的分析对比，从而找到较为优化的运行配置，同时，方便了加速器出现故障时，能够及时的排除故障准备了充分的参考依据。
5.4 直线加速器开机预热时，应先到治疗室检查室内的温度和湿度，加速器的水温，气压是否已经达到加速器正常运行时的要求，要保证温度与剂量率间的对应平衡，如若有异常情况的发生，应第一时间通知工程师，不得强行加压以免对加速器造成损害。
5.5 直线加速器开机预热时，应先到治疗室检查室内的温度和湿度，加速器的水温，气压是否已经达到加速器正常运行时的要求，要保证温度与剂量率间的对应平衡，如若有异常情况的发生，应第一时间通知工程师，不得强行加压以免对加速器造成损害。
5.6 通常来说，医用直线加速器的故障率能够达到80% 以上，特别是光学系统及马达驱动系统两个部分，而这些故障大多数是由于灰尘造成的，因此在日常的使用过程中我们应当严抓机房的卫生工作尤其是那些灰尘，一定要定期做好对光学组件的驱尘工作，保证每天设备的外表都能非常干净，每季度都要清洗调制器过滤网，电子柜等，从而减少故障的发生率。
6 结束语
医用直线加速器作为一种综合性的设备是集水、电等为一体的，它涉及到很多方面的技术，而且它精密而贵重，医院想要提高加速器的完好率与使用率，就必须正确的使用，保养和维修，在科学管理的前提下，加强工程师专业的培训，虚心向厂房的工程师学习和咨询，从而不断提高设备的使用寿命，为医院带来带来更大的经济效益和社会效益，为患者提供更优质的服务。
【参考文献】
[1] 胡逸民，杨定宇. 肿瘤放射医疗技术. 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社.1999 ：79-83.
[2] 汪晓明. 医用直线加速器的预防性维护和保养[J]. 医疗设备， 2005.18(7):52-53.
[3] 杨少澜，陈华龙，张树军. 医用电子直线加速器. 北京: 人民军医出版社，2004 ：162-165.
目前，治疗恶性肿瘤的一种有效手段是肿瘤放射治疗，医用直线加速器是放射治疗最常用的设备。医用直线加速器作为高精度且大型的医疗设备涉及很多科学与技术领域，例如微波理论及其测量技术，计算机技术，光学，高能物理，电真空度技术等学科。因而，医用直线加速器的维修与维护人员应该有相应的专业知识以及很强的工作能力，同时对于机器的调试，操作以及测量都要熟练的掌握。在实践中，直线加速器的故障率比较高，故障会延误病人治疗的最佳时机，因此，要保证直线加速器的正常运行，就必须对其进行定期的维修与养护。
【关键词】
医用直线加速器；常见故障与维修； 日常养护
医用直线加速器是治疗恶性肿瘤必不可少的设备，它在各临床医院中广泛应用。因此，对于医用直线加速器的合理使用与维修维护十分关键，为了提供优质服务与精确治疗效果，就需要时刻保持直线加速器的正常运行状态，这样对于加速器的日常管理，合理使用，正确维护和保养就提出了更高的要求。
1 医用直线加速器的基本结构及其分类
1.1 直线加速器的基本结构
医用直线加速器作为一种治疗装置， 它的工作原理是通过微波电磁场从而使电子沿着直线轨迹运动从而产生高能的电子线以及光子线。这里所说的直线是相对于回旋加速器而言，在直线加速器中电子被加速时的径迹呈现直线状态。直线加速器包括电子枪，微波传输系统（包括波导窗，取样波导，波导，输入与输出耦合器，终端吸收负载，隔离器，三端四端环流器，自动稳频等），真空系统，计量检测系统，微波功率源（包括磁控管或者速调管），加速管（边耦合加速管或者盘荷波导加速管），水冷却系统，束流系统（包括对中线圈，偏转线圈以及聚焦线圈等），电源及控制系统（有射频发生器，枪发射延时电路，直流电源以及脉冲调制器等），照射机头（包括补偿板，多叶准直器，剂量调强板，散射箔，均整器，立体放射手术附件， 准直器，电离室，射野指示器等），治疗床等基本结构。
1.2 直线加速器的分类
直线加速器按照采用电磁场形式的不同，通常那个可以将其分为驻波型以及行波型，两者的差异在于加速管构造的不同。驻波型电子枪大多和加速管是一体的，运用渗入氧化并烧结而来的钨间热式阴极，因而发射能力高而且寿命也比较长。而对于行波型则应用的是单向微波进行传输，它的电子枪也大多数用直热型钨材料灯丝阴极，而加速管是采用铜材料制作而成。相比行波型加速器，驻波型加速器电场强度更高，能够在较短的距离内使得电子达到预定的能量，这样能够省去复杂的偏转与聚焦系统。
直线加速器也可分为单光子与双光子（现已有三光子）机型。在临床上应用最为广泛的是低能单光子的直线加速器以及高能双光子的直线加速器两种类型。在放射治疗时能量应该控制在4-25McV, 超过这个范围的射线均不适用于放射治疗。
2 医用直线加速器的常见故障
故障一：机器会出现MONITOR SYNC 的连锁，当进入调制器的柜机房进行检查时，打开归集会发现闸流管呈红色，则说明工作状态不正常，测量闸流管的电压时也会发现异常，这是由于长期使用，从而导致管内的气体压力想对较低， 使阳极过热；同时，高压部件常常会出现老化现象，因此平时应该密切观察。
故障二：机器会出现WATER LEVEL 连锁，进入机房后会发现去离子水水位不足，这样加入使加速器正常运行的去离子水至正常的水位即可。出现这种故障还有可能是因为去离子水导电性能出现问题， 此时进入机房测量，电阻值会超出正常值，更换去离子水，去除污垢即可。
故障三：X 线和低能电子线工作均正常，但是高能电子线的反射波抖动的比较严重，这时机器会出现DOSE RATE 的连锁。
故障四：当机器出现DOSE RATE1/ RATE2 OFFSETLDE 的连锁时，可能是G42 板不正常，检查发现TB2 发生段路的现象；低压部分故障通常表现为短路与短路。
故障五：当机器出现ACCESSORY INSERTION 连锁时，加速器的机头部位有三个插槽，其中一道是放置加档铅块的， 另一道是放置多角度的契型板，最后一道是放置的是中心校正板；最常使用的是前两个，进入挤房间测试是发现放置加档铅块的插槽弹簧开关断裂，这是一类机械故障，应该及时处理确保治疗的安全性。
故障六：READY 栏出现了ERROR 且功能键空白。当我们进入SERVICES 的模式后，检查发现是软件系统的故障。
3 医用直线加速器的一般维修步骤
医用直线加速器的结构非常复杂，涉及的学科领域也比较的多，因此维修工程师一定要熟悉加速器的各部分电器原理图以及各自的工作原理，并对其进行有效的维修工作。对于维修的步骤可以分为以下几点。首先，开机并进入维修的模式，根据设备提供的连锁提示打开相应的故障界面，依据故障的代码查询故障出现的原因。其次，按照设备的故障原因寻找相应故障位置，观察是否在报警位置有元器件的烧毁与损坏的现象。接下来查找故障电气原理图，按照电气原理图的提示，用万用表来检测在断电状态下线路是否短路或者开路。在通电时，用示波器来检测相应点的的电压以及波形等，从而确定故障点的位置。最后，对故障采取相应的维修措施，修复故障。重新开机检测，反复上述步骤。对于相对复杂的软故障，必须仔细观察，不断检测，综合分析后逐步排除故障。
4 医用直线加速器的检测
4.1 每年检测与校验项目
首先，检测各个轴承，链条与齿轮，并对其加强效的润滑油，检测管线的扭动以及磨损情况，对设备内的数据进行备份并检查各个参考点的波形等。
其次，检测大机架、治疗床的旋转中心与小机头，小机头和照射野、照射野和治疗床旋转中心之间的重合性。检测不同机架角的输出量是否稳定以及不同剂量率下对所输出的剂量的影响，并且检测照射野光栏的对称性与垂直型；同时，对于百分深度剂量的曲线，散射，穿透因子等进行全面的检测。
4.2 每月检测与校验项目
首先，检测各个机械的驱动位置有没有松动的情况，各个电气连接点的安全性，高压电容与脉冲变压器有没有漏油， 高压电路的安全性，恒温水系统内的水质以及是否漏水等。
其次，检测MLC 叶片运动与位置的精确度；检测照射野和灯光野的一致性等。
4.3 每周检测与校验项目
检测治疗床的角度，治疗床的位置（纵向，垂直，侧向）指示以及大机架和小机头等误差；检测β、χ 线输出量是否稳定等。
4.4 每天检测与校验项目
首先应该保持工作环境的卫生情节与整齐。其次，在开机前应当检测治疗室内的恒温、恒湿机或者空调机、排风机与进风机、离子泵以及室内照明等设备电源和控制台主机的后备电源等是否处于正常状态。在开机之后，检测治疗机的各种状态和参数，例如小机头0°，大机架0°， 射野大小（10 ㎝ ×10 ㎝）以及激光中心， 距离尺（SAD=100 ㎝）等的误差；检测手控盒，治疗床，视听监控器，电子限光筒，防护门等的防碰撞和联锁。同时需要检测内外循环水的水位，水压和水温；真空泵和加速管的压力等。
5 医用直线加速器的日常维护
维修工程师必须对设备进行定期的检修，并且定期对设备的性能进行检测。具体应做到以下几点：
5.1 在日常的治疗过程中，争取把治疗类型一样的病人在同一个时间段内集中治疗，这样一方面可以减少医生与病人的治疗时间，另一方面也能减少机械运动过程中的频繁切换，从而能够有效延长设备的使用寿命以及设备利用率。
5.2 在治疗结束后，机架，机头和治疗床等应当调整至原始状态。并保证电缆等部件恢复到初始状态，能够保持其弹性， 减少故障的发生率，这样既能够延长机架等的使用寿命，还可以使医用直线加速器测量出的数据更加准确。
5.3 严格规范的执行对医用直线加速器的质量控制标准。再结合医院以及国际实际的情况下，对加速器的指控标准给与一个科学而且客观的定量标准。定期按照标准来检查并且做好记录。由此以来就可以对医用直线加速器运行过程中的数据有个直接的分析对比，从而找到较为优化的运行配置，同时，方便了加速器出现故障时，能够及时的排除故障准备了充分的参考依据。
5.4 直线加速器开机预热时，应先到治疗室检查室内的温度和湿度，加速器的水温，气压是否已经达到加速器正常运行时的要求，要保证温度与剂量率间的对应平衡，如若有异常情况的发生，应第一时间通知工程师，不得强行加压以免对加速器造成损害。
5.5 直线加速器开机预热时，应先到治疗室检查室内的温度和湿度，加速器的水温，气压是否已经达到加速器正常运行时的要求，要保证温度与剂量率间的对应平衡，如若有异常情况的发生，应第一时间通知工程师，不得强行加压以免对加速器造成损害。
5.6 通常来说，医用直线加速器的故障率能够达到80% 以上，特别是光学系统及马达驱动系统两个部分，而这些故障大多数是由于灰尘造成的，因此在日常的使用过程中我们应当严抓机房的卫生工作尤其是那些灰尘，一定要定期做好对光学组件的驱尘工作，保证每天设备的外表都能非常干净，每季度都要清洗调制器过滤网，电子柜等，从而减少故障的发生率。
6 结束语
医用直线加速器作为一种综合性的设备是集水、电等为一体的，它涉及到很多方面的技术，而且它精密而贵重，医院想要提高加速器的完好率与使用率，就必须正确的使用，保养和维修，在科学管理的前提下，加强工程师专业的培训，虚心向厂房的工程师学习和咨询，从而不断提高设备的使用寿命，为医院带来带来更大的经济效益和社会效益，为患者提供更优质的服务。
【参考文献】
[1] 胡逸民，杨定宇. 肿瘤放射医疗技术. 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社.1999 ：79-83.
[2] 汪晓明. 医用直线加速器的预防性维护和保养[J]. 医疗设备， 2005.18(7):52-53.
[3] 杨少澜，陈华龙，张树军. 医用电子直线加速器. 北京: 人民军医出版社，2004 ：162-165.
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