直线加速器及附属设备的故障分析及维护管理*

2018-09-28蒋培源解传滨戴相昆徐寿平曲宝林

中国医学装备 2018年9期

蒋培源解传滨戴相昆徐寿平* 曲宝林俞伟

大型三级甲等医院放射治疗科的医用直线加速器和附属设备类型多，故障类型各不相同，由于接诊患者众多且工作量大，作为设备依赖型科室，一旦发生设备故障会影响整体工作流程。当患者在治疗期间遇到长时间的停机故障，势必会耽误患者疗程，甚至对剂量分割模式造成干扰，进而影响疗效，增加工作人员压力。

由于各类型加速器厂家的管理制度和维修效率不尽相同，提供的维修工单和故障统计不足以满足用户的管理需求，而用户更需要符合科室工作流程的故障记录方式，并制定以停机时长为主导的故障响应预案，将其纳入到放射治疗流程质量控制中，以加强对设备故障和维护保养的管理[1]。为此，本研究统计2015年1月至2018年3月期间在用加速器故障情况，探讨医用直线加速器及附属设备的维护管理办法。

1 加速器及外围设备故障特点

加速器及附属设备的故障特点因场地不同而多有差异，故障轻重缓急的程度是影响停机时长的关键。作为设备使用人员，最先面对故障的通常是物理师或治疗师，对故障进行判断甄别的经验有限，但是可以通过工作流程的优化和科学的管控措施来减少不必要的停机时长[2]。如果故障能暂时恢复，可以择期维修；如果故障严重，短时间无法恢复，就要尽早停机报修，推迟或调整工作日程，及时减小损失。

1.1 故障情况分类

收集解放军总医院2015年1月至2018年3月期间加速器故障情况，对故障现象进行汇总(见表1)。

1.2 加速器故障分析

加速器在日常使用中的故障大体分为:机械、束流、线缆、元器件和(或)电路板、软件及外设等故障。同样的故障现象可能涉及多个类别，如多叶准直器(multi-leave collimators，MLC)故障在各型加速器均较常见，可能涉及到机械、线缆、电路板及软件等多个类别。

医科达加速器MLC故障可能由光路灰尘、反光点耗损、反光镜破裂、摄像头性能下降、灯泡损坏、马达驱动板有故障等导致，可以在维修模式下采取调整视频线、移动叶片、更换灯泡、调光圈、对调马达驱动板等措施暂时性应对[3-6]。

瓦里安加速器的MLC故障通常由叶片或Carriage导轨积灰、“T”形螺母或马达损坏导致，偶尔会由软电位器、二次反馈板故障以及MLC controller故障导致，个别情况还可能存在Headtransceiver板、马达驱动板、电源及电源分配板、线缆、光纤、interconnect板等故障。在MLC的Hyperterminal软件诊断界面里能看到故障日志，可以根据反馈的信息做相应调试，如重启MLC电源并做初始化自检、重启MLC controller、更换“T”形螺母、清洁Carriage导轨和叶片、清洁或更换软电位器、更换马达，或者测量并调节电源分配板或二次反馈板5 V的DC电压，对调二次反馈板和马达驱动板等[7-9]。

表1 加速器及附属设备故障情况分类汇总(例)

Tomotherapy加速器的MLC是由压缩气体驱动，做高频高速的开和(或)合动作，bumper、到位验证板以及MLC控制单元容易损坏，次级准直器Jaw的驱动也容易出现故障，MLC和Jaw均向机载控制电脑(On-Board Computer，OBC)反馈信息，OBC故障也可能导致MLC不能正常工作[10]。Cyberknife有12个固定孔径准直器，放置在Xchange台上，执行计划前机械臂按预定轨迹自动更换，更换前后会通过2个线性电位器来识别准直器的口径(M6机型由2个数字编码开关识别)，识别信息都经由气动工具更换控制单元(pneumatics tool changer control unit，PTCU)和Iris准直器控制单元(iris collimator control unit，ICCU)来处理并传给系统，若机械臂不能自动更换固定准直器，或者更换后系统不能识别准直器而无法执行计划，多是由线性电位器或数字编码开关损坏、PTCU的供电电源耗损、PTCU或ICCU模块故障以及机械臂故障等导致。

加速器的常见故障多有相关联锁提示，可以凭经验进行初步调试。医科达加速器要先查看机器状态是否正常，检查电源柜空气开关及水气参数，检查高压、真空以及束流参数，初始化或重启机器，然后根据获得的信息做相应调试，如发现机器状态不对，先查看是否由联锁触发，再对应联锁提示去寻找问题。瓦里安加速器在维修模式下可以观察联锁，及时记录各电位器和束流参数，要注意查看部分电路板的指示灯，检查调制柜开关及Console伺服开关状态，必要时拆开机壳测量部分直流电压，对调电路板，测量线缆通断等。其中，瓦里安加速器由于有大量的穿机架线缆将机架和静态部分连接，线缆之间排列紧密，极易出现线缆磨损故障。

本研究收集的3年故障记录中，更换频率最高的是w14a、w14b、w13及w109线缆，这些线缆承载着JAW位置、机架位置反馈、防碰撞、靶盘位置及伺服电路等信号，发生故障时相应可能出现HWFACARRFOILEXQ1EXQ2等联锁，或者机架停转、床不动、Touchguard无法消除等现象，而这些线缆磨损故障最显著的特点是，通常机架在某些角度时才出现异常，或者随着机架旋转偶尔出现。这种情况应首先怀疑线缆磨损，直接查找故障信号对应线缆通道的阻值，必要时可用合格的空脚暂时替代，减少停机时长[11-12]。

Tomotherapy模块化程度比较高，出现故障时调试手段不多，多数情况下通过模块化更换硬件解决，维修简便、效率较高，如果故障明显，反复重启不能恢复，则尽早停机报修。CyberKnife束流系统较小，结构相对简单，部分故障可以暂时忽略，如自动更换准直器的故障可以手动更换替代，PTCU和UPS以及呼吸门控的报错通常可以重启暂时恢复使用。

1.3 附属设备故障

容易导致停机的附属设备包括外水、气、监控及空调等，有些可能不属于加速器标准配置，或者协议保修到期后不再追加保修状态，时间一长容易被忽略，附属设备运行不良直接影响加速器运行。加速器射频与束流系统能耗高、散热量大，需要维持恒温来工作，一般使用循环水来交换热量，循环水会保持一定的压力和流速，也需要散热。瓦里安和医科达的加速器有外循环水路，通过调节外循环水的流量来调节内循环水的水温，外循环水水温则由水冷机控制。如果水冷机停转，加速器可能无法开机，如果在工作状态下水冷机停转，内循环水会迅速升温报警停机。水冷机与加速器分离，多置于设备层，需要定期检查氟压、水压和水量及机油量。

Tomotherapy和CyberKnife加速器都只有一路循环水，其中Tomotherapy加速器循环水的热量由内置的风冷系统实现散热，这需要机房内的空调持续制冷，最好在机器后面单独设置空调室内机，来降低机器散热区域的温度。同时，由于加速器的束流系统需要40 ℃左右的恒温才能正常工作，开机如果水温低，需要等待升温后才能执行预热程序。但Tomotherapy系统不能控制外设空调，如果机房内维持在低温状态，会增加开机时的等待时间，要求在关机时手动将外设空调关闭，等下次开机水温升到40 ℃后再启动空调。CyberKnife体型小，循环水较少，但水管细水压高，容易出现接头损坏脱落故障，也会造成意外停机。

瓦里安和Tomotherapy加速器都需要压缩空气供应。瓦里安加速器的靶盘由压缩空气驱动，气体由一个外置的小型空气压缩机提供，多放置在设备层，如果压缩机停转，气压不足以驱动靶盘转动，加速器将无法切换能量，报出CARR联锁。如果压缩机长时间未检查，气罐可能积水，积水进入到管道内可能造成加速器气缸积水损坏，甚至漏水的严重故障，定期检查压缩机手动排气可以避免此种情况。Tomotherapy加速器的MLC完全由压缩空气驱动，其气动单元需要至少60 psi的压力，并且压缩空气必须干燥洁净。如果医院无统一供应的压缩空气，就要额外配置空气压缩机和干冷机，这些气体供应设备都不在加速器保修范围内，空气压缩机要定期加机油，干冷机要定期换滤芯，如维护不良，可能对MLC的寿命造成影响[13]。

加速器对机房内温湿度要求较高，要求恒温恒湿并且通风良好，空调要不间断工作，尤其是气温高的季节，空调要持续运行，空调的室外机多置于设备层，与水冷机、气体压缩机和其他设备的室外机一并放置。这些室外机需定期检查，及时清理背面的积灰，保持设备层通风顺畅。此外，加速器机房多位于地下，在梅雨季节湿度高，容易对束流监测电离室造成影响。如果空调系统不能满足湿度要求，则需额外装配除湿机，除湿机产生的冷凝水需要及时排出。

2 加速器故障响应预案

根据设备的故障特点，结合科室工作流程，对故障期间每一个环节进行评估，制定故障响应预案，并根据停机时长将故障分级、提前安排和分流患者。

2.1 故障停机耗时环节

(1)故障甄别。当发现故障时，由现场使用者(物理师或治疗师)结合加速器运行状况和经验故障进行简单的甄别，记录故障现象，如机架不转、MLC叶片卡住、出现某联锁或报错、听到了异常声音等，并尝试排查问题，如根据联锁或报错进入维修模式查看机械或束流参数，在安全前提下超越联锁测试，重启测试等，拍照或截图以记录报错和相关参数。故障甄别和记录的时间最好在20 min之内，如果无法自行排查，则立即联系医院设备科或厂家售后。

(2)联系沟通。联系工程师时首先要将观察到的故障现象描述清楚，必要的话可发送照片或短视频进行说明，配合工程师在其指导下查看机器参数或实施调试判断。如果与工程师沟通后能估算停机时长，则立即通报相关同事或上级，及时调整工作日程。联系沟通的时间最好在30～60 min内完成。

(3)等待维修。如果医院有设备科支持或有公司驻场工程师，此环节可以忽略。一般情况下加速器售后工程师能在数小时内到场，具体时间受加速器厂家管理制度和医院对加速器的维保支持程度影响，如果本地无售后支持，可能要等1～2 d，在等待期间内尽可能准备好可能要用的工具和机器附属配件，为现场维修节省时间；如果维修将在非工作时间进行，安排好人员留守；如果故障可能影响到束流参数，物理师需提前准备好质量控制工具。

表2 故障停机耗时

(4)现场维修。工程师到场后首先会确认故障，必要时会根据手册进行检测判断，也经常用到假设猜测、对调相同零配件、分段测试信号等手段，修复的时间在3 h到2 d不等，受工程师经验和水平影响。如果需要更换现场不常备的零配件，工程师会向公司发出申请，由物流配送，配送时长通常在3～6 h，如果无本地仓库或国内无库存，会在次日甚至数日后才能送达。更换零配件后还会根据情况进行必要的校准、调试以及物理质量控制，必要时需物理师到场，时间在数小时到数日不等。故障停机耗时环节见表2。

2.2 故障响应预案

由于加速器系统复杂，故障种类较多，停机耗时不确切，加之综合医院放疗科多为门诊患者，加速器发生故障停机会影响到治疗日程，且肿瘤患者身体条件差，长时间等待会影响其情绪甚至增加痛苦，故可按停机时长进行故障的分级，随时间的延续做相应对策[14]。

(1)停机＞3 h仍未恢复正常，属于轻微故障，暂停或推迟半天日程，通知门诊患者不再继续等待。

(2)停机＞6 h仍无法估计后续时间，当天工作日程暂停，留出至少6 h维修。

(3)停机＞3日，甚至后续停机时间仍不能估算，故障较严重，可考虑为部分患者重新设计放射治疗计划，转移到其他加速器进行治疗，通报至科室从源头做好患者的分流准备。

(4)停机＞7日或更长时间，则由科室管理层协调，将更多患者转移到其他加速器，必要时重新调整剂量方案，分流后续患者，并按医院制度作为医疗不良事件进行上报。如果故障停机时间能够估算，则直接按照预估时间做相应的临床对策。

维修完成后，现场值守人员要汇总记录，包括故障日期、故障现象、停机时长、故障原因、维修内容、更换的零配件等。如果是附属设备故障可以归属到相应加速器一同记录。因人为原因操作不当(不熟悉或误触)导致的3 h以内的停机可不作故障对待，不作记录。但对于故障可屏蔽(超越联锁、短路信号或对调电路板)暂时不停机的情况，应按故障记录，停机时长为0，待工作日程完成后及时维修。择期的维护保养不影响工作日程，不算故障，但应及时记录。具体流程如图1所示。

3 结论

鉴于不同厂家售后服务水平不同，医院对每台设备维保的支持程度也有差异，建立符合科室流程和工作习惯的故障响应预案，可以减小这些差异性所致的影响[15]。与加速器厂家提供的维修记录相比，符合科室工作流程的故障记录更便于科学管理，其整合了放疗科各加速器及其附属设备的所有维修及保养内容，一定程度上反映了每台加速器的运行状况，可在故障发生的第一时间为使用人员提供参考，通过每次故障发生的原因和前后次故障间的联系，在下次可能出现故障前及时维护保养。如医科达加速器MLC的马达驱动板寿命由累积工作量决定，故结合该机器负荷情况以及故障机记录中既往的更换周期，提前准备好新配件，下次再出现故障时只需即时更换，极大缩短故障停机时间。