放射治疗是恶性肿瘤的主要治疗方式之一 ^[1]，而医用电子直线加速器是实现精准放射治疗的关键设备。医科达医用电子直线加速器具有高治疗精度、高输出率、多治疗模式等优点，在临床应用广泛 ^[2]。但随着设备使用年限的延长，故障率随之升高。若无法及时、准确排除故障，将直接影响患者的治疗，给医院造成不良影响。本研究首先介绍医科达医用电子直线加速器的工作原理，然后通过对河北医科大学第四医院在用的医科达医用电子直线加速器 3 例故障维修情况的总结分析，为医学工程人员提供参考。

1  工作原理

医科达医用电子直线加速器基于计划靶点准确生成 X 线束，不仅可给予肿瘤组织最大照射剂量，又可最大限度降低正常组织的受照射剂量，进而降低放射治疗的并发症风险 ^[3-4]。该设备主要由控制供电系统、电子枪、磁控管、真空泵系统、加速管、偏转磁铁、电离室、治疗床等组成，见图 1^[5]。

图 1 医用电子直线加速器结构示意图

该设备的工作原理如下。脉冲调制器产生的脉冲电压作用于电子枪，使电子枪阴极的钨灯丝产生电子束并射入加速管（真空系统保证加速管和电子枪内的真空环境），磁控管形成的射频波同步射入加速管，射频波沿加速管加速电子束。自动频率控制系统自动调节磁控管，使其产生的射频波可持续加速电子束。加速管周围的聚焦线圈控制电子束的前进路径，且聚焦线圈可将电子束的直径聚焦为针尖大小。电子束快速穿出加速管后进入偏转磁铁，并在偏转磁铁的作用下转向并射向靶。当电子束撞击靶并与其发生作用后，产生 X 线束。X 线束向各个方向发射，侧向传播的散射 X 线由铅门吸收，最大限度降低了额外照射。由电离室对 X 线束进行剂量测定和射束质量监控。同时，该设备的计算机系统通过控制多叶准直器调整射束的形状，确保 X 线束与肿瘤形状相符。

2  故障实例

2.1  故障一

2.1.1  故障现象

设备处于准备状态时报错“water temp”（水温），同时设备状态降级为“System on”（系统仅供电）。

2.1.2  故障分析

该设备工作时产生大量热量，而水冷系统的作用是将设备温度保持在正常范围内。该设备的内循环水温设定为 28 ℃，当水温 <10 ℃或 >35 ℃时，设备进入“System on”（系统仅供电）状态。该设备共有 2 个温度传感器：1 个传感器连接温控器，温控器根据其检测温度调节电磁阀开关，进而调节外循环水流控制水温；另 1 个传感器通过 2 个电路板（12 位模拟输入电路板 AI 12-B PCB 16U、信号控制电路板 SCCHTB PCB 16V）将水温数据反馈至系统软件显示。该故障发生时，系统软件显示水温为 37 ℃。导致设备水温偏高的可能原因如下：（1）水冷机不工作，无法发挥降温作用；（2）水冷机正常工作，但外循环水未正常循环，导致内循环水温无法降低；（3）温控器或温控器探头故障，导致电磁阀工作异常；（4）内循环水温正常，但软件显示错误。

2.1.3  故障维修

首先，检查水冷机的工作状态。水冷机温度设定为 18 ℃且工作正常，可排除水冷机故障的可能。其次，用手触摸外循环水管感受其温度较低，查看外循环水压力表，进水压力为 40 PSI，回水压力为8 PSI，初步判断外循环水可正常循环。然后，查看温控器的显示温度为 28 ℃，手动调节电磁阀开关至完全打开，温控器显示水温下降，此时用手触摸内循环水管感受其温度较低，可确认内循环水温正常，但软件显示水温仍为 37 ℃，说明软件显示错误。

软件的水温反馈电路见图 2。软件显示错误的原因可能为温度传感器探头故障或 12 位模拟输入电路板 AI 12-B PCB 16U、信号控制电路板 SCC-HTB PCB 16V 故障。首先，用可变电阻代替温度传感器进行测试，故障依旧，可排除温度传感器故障的可能。其次，交换 2 个电路板，发现故障依旧，可排除 12 位模拟输入电路板 AI 12-B PCB 16U 故障的可能。最后，更换信号控制电路板 SCC-HTB PCB 16V，软件显示水温为 28 ℃，故障排除。

图 2 水温反馈电路

2.2  故障二

2.2.1  故障现象

设备机架偶发不转，无报错信息，需手控盒复位才可恢复，且故障发生逐渐频繁。

2.2.2  故障分析

该设备共 2 个直流电机，电机用皮带连接减速齿轮箱驱动机架旋转。机架不转且无报错信息的可能原因如下：（1）机械原因，负载过大，电机无法带动负载；（2）减速齿轮箱刹车故障，无法正常解锁导致电机不转；（3）电机故障；（4）电路故障或驱动板故障导致电机供电异常。

2.2.3  故障维修

因该故障为偶发故障，设备正常运转时并无异响、卡顿，可暂时排除机械原因。故障发生时手控盒操作机架旋转可听到刹车动作，测量机架电机驱动电路（见图 3）的刹车供电接线柱 TS50A 的 1 脚和 3 脚电压均正常（+26 V），说明刹车驱动电流正常，手动释放刹车，故障依旧，可排除减速齿轮箱刹车故障的可能。摘除电机的连接皮带，交替保留 1 个电机单独工作，发现设备正常工作时 2 个电机均正常转动，故障发生时 2 个电机均无法转动，说明 2 个电机工作正常。测量刹车供电接线柱 TS50A 的 3 脚和 4 脚电压均为 0 V，说明前级电路未给电机供电。因 2 个电机与治疗床 x、y 方向的驱动板是通用的，故互换 2 个电机与治疗床 x、y 方向的驱动板，结果故障依旧，可排除驱动板故障的可能。再次测量 2 个驱动板的输入，A1-4 和A6-8、A29-32 和 A6-8 之间均无电压输入（正常应为 ±26 V）。查看控制柜供电单元 EIM PSU 电路（图 4）可知，±26 V 由接触器 CON C 吸合输出。故障发生时手控盒复位可使接触器 CON C 重新吸合，因此复位有效，怀疑接触器 CON C 触点接触不良导致故障偶发，更换接触器 CON C 后故障再未复发。

注：图中 GANTRY（1）和 GANTRY（2）为直流电机

图 3  机架电机驱动电路

图 4 控制柜供电单元 EIM PSU 电路

2.3  故障三

2.3.1  故障现象

设备报错“-320 V”，校准后恢复正常，数天后再次报错。

2.3.2  故障分析

设备电离室用于监测放射剂量，12 区的 1 个-320 V 直流电源通过同轴线缆为电离室供电。-320 V电压在电离室经电阻分压，获得取样电压至 12 区，经剂量检测电路板 DOSA-A PCB 12B、信号控制板SCC RHCA PCB 12A、12 位模拟输入 AI-12 RHCAPCB 12A 反馈至系统软件。设备报错“-320 V”的原因可能为电源供电异常或电源电压反馈异常。

2.3.3  故障维修

设置电离室电压报错范围为 -310~-330 V，报错时软件显示电压为 -320 V。根据电离室供电电路（图 5），首先测量 12 区电源电压，断开 SK12FF的连接，用 1 根同轴线缆连接 SK12FF，测量电压为 -326 V，正常。其次，用三通接头连接同轴线缆和 SK12FF，测量带电离室负载的电压，仍为 -326 V；采用同样的方法测量 SK25FF 的电压也为 -326 V；检查电离室外观无损坏痕迹，可排除供电电源及供电线路故障的可能。然后，取下电离室电压反馈电路（图 6）中的剂量检测电路板 DOSA-A PCB12B，测量 PL2C27 引脚处的取样电压为 6.7 V，测 量 PL2C14 引 脚 处 电 压 为 5.1 V， 均正常。 因AI-12 RHCA PCB 12A 电路板和 AI-12 RHCB PCB12U 电路板相同，于是进行交换测试，结果故障依旧，可以排除 AI-12 RHCA PCB 12A 故障的可能。最后，更换 SCC RHCA PCB 12A，设备无报错，故障排除。

图 5 电离室供电电路

图 6  电离室电压反馈电路

3  小结

医科达医用电子直线加速器结构复杂，运行中不可避免会出现故障，给患者的治疗造成负面影响。本研究主要介绍了医科达医用电子直线加速器的主要结构和工作原理，并分析了 3 例故障的维修过程，以期为同行提供参考。为快排除故障，保证临床正常治疗的开展，维修人员需全面了解设备的构造和工作原理，快速判断故障相关元件，进而逐步排查，确认故障点，有效保证设备开机率和良好运行状态。

【参考文献】 

［1］游勇，周勇 . 医科达直线加速器故障维修四例 [J]. 医疗装备，2023，36（3）：107-108，111.

［2］陈震 . 肺癌患者的直线加速器放射治疗效果与安全性分析 [J]. 生命科学仪器，2023，21（S2）：57.

［3］申建平 . 医科达 INFINITY 直线加速器机架旋转系统简析 [J]. 中国设备工程，2023（23）：87-89.

［4］郑超，蔡丹婷，窦文，等 .MyQA Daily 晨检仪在医科达直线加速器质量控制中的应用 [J]. 医疗装备，2024，37（1）：36-40.

［5］丁庆社，钟立清，孙良刚 . 医科达医用直线加速器MLC 光学系统维修与维护研究 [J]. 医疗卫生装备，2024，45（1）：76-83.

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