陈 晓，刘旭红，赵永军，王 禅

（云南省肿瘤医院，昆明医科大学第三附属医院放疗中心，昆明650118）

0 引言

医用电子直线加速器是目前肿瘤放射治疗中应用最广泛，同时也是故障率较高的设备。我院医科达Versa HD直线加速器配置有6、10 MV 2挡X射线和4、6、8、10、12、15 MeV 6挡电子线。辐射头（通常称治疗头或小机头）是医用电子直线加速器最终用于患者治疗的射束形成系统，可屏蔽掉无用的射线，形成不同剂量特性、不同形状尺寸、不同角度的射束对患者实施放射治疗[1]。医科达Versa HD直线加速器配置的是最新的Agility辐射头，有80对多叶准直器（multi-leaf collimator，MLC）叶片[2]。辐射头容易发生各种故障，且故障时都有相应的联锁出现[3]。本文主要介绍辐射头的工作原理及常见故障的分析和维修过程，供同行参考。

1 辐射头的工作原理

辐射头的工作原理如图1所示。选择X射线治疗时，电子束打靶产生X射线，X射线通过初级过滤器孔，经过圆锥形初级准直器限束，再经过次级过滤器转盘上的均整器过滤，形成剂量均匀分布的X射线；如果选择电子线，靶缩回，次级过滤器转盘把均整器转出，散射箔转入，电子束经过初级过滤器散射箔散射，再经过次级过滤器散射箔散射扩展成剂量均匀分布的电子线。80对MLC叶片形成适形调强射野，上下2对钨门（Y1/Y2、X1/X2）形成矩形照射野，对患者的靶区实施放射治疗。双通道电离室监测机器输出剂量、平坦度、对称性和剂量率等；楔形块用于对射线进行修整，以获得楔形剂量分布，达到射束修正的目的；遮光板用于减少来自楔形块的散射线对电离室的影响；反光镜形成摆位用灯光野（与辐射野一致）；摄像头光学系统通过反光镜读取MLC叶片位置；辐射头旋转部分（电离室以下）形成不同的治疗角度。

图1 辐射头工作原理

2 故障维修实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

无论选择X射线还是电子线，治疗过程中每个患者会报1～2次“Scatt.posn联锁”，旋转机架后联锁又会消失。

2.1.2 故障分析

“Scatt.posn联锁”代表初级过滤器位置错误。初级过滤器扇形片上有6个孔，其中5个孔分别安装了5个不同厚度钽材料散射箔给不同能量的电子线使用，另外1个孔空着，X射线从该孔穿过。伺服电动机M4驱动带齿扇形金属片通过连杆的运动带动初级过滤器扇形片做弧形运动，选择与射线种类和能量相对应的过滤器移动到射束中心位置。射束中心的过滤器位置通过2个电位器读取，一个是位置电位器（RV4），另一个是Check（检查）电位器（RV2），在控制器中每个电位器都有一个设定值。如果RV4实际值与设定值不一致，超出范围，则报“Scatt.posn联锁”；如果RV2实际值与设定值不一致，超出范围，则报“Scatt.chk联锁”。本故障显然是RV4的实际值与设定值不一致造成的。进入维修模式，选择常用的6 MV X射线能量，此时初级过滤器上的空着的孔移动到射束中心位置。故障出现时，进入维修模式，在Mechanisms页面显示item446 Scatt.posn的设定值为685，实际值为1 000，两者相差315，超过设定的±75的范围，因此报联锁故障。参考电路图4513 330 7041，故障原因可能有：（1）RV4参考电压故障；（2）RV4故障；（3）RV4读数电压传输路径故障。检查过程中发现机架在40°～330°旋转时，实际值会不断变化。更换与RV4读数信号传输路径相关的12区AI12A和SCC-RHA电路板后故障仍在；将机架旋转到180°，拆下ARM（机架臂）面上2块盖板，检查RV4参考电压为10 V，正常；晃动电位器齿轮实际值会大幅变化，判断电位器RV4内部接触不良。

2.1.3 故障处理

标记好M4、RV4组件位置和固定螺钉位置以及带齿的扇形金属片（铜色）的位置，如图2所示。拆下2颗内六角黑色螺钉，拿出组件，更换RV4，然后调整RV4读数使item446 Scatt.posn的实际值在685左右。将组件齿轮插入扇形金属片的齿条上，注意读数的变化，如果变化大，则重新调整和安装，直到读数在685左右，然后用螺钉固定好。测量各能量输出剂量、平坦度和对称性均在正常范围内，机器恢复正常。

2.1.4 小结

更换电位器前一定要标记好M4、RV4组件位置和固定螺钉位置以及带齿的扇形金属片的位置。安装时一定要对好标记，并调整好电位器读数使之与设定值一致，以保证更换前后过滤器在射束中心位置一致。

图2 M4和RV4位置图

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

标准X射线治疗过程中，机器报“Shutt.mon联锁”，重启机器无效。

2.2.2 故障分析

Shutter（遮光板）位于电离室和楔形块之间，主要作用是减少来自于楔形块的不对称散射线对电离室的影响。标准X射线治疗模式时，Shutter插入（in），Shutter in微动开关闭合；电子线治疗模式时，Shutter移出（out），Shutter out微动开关闭合[4]。24 V联锁信号电压通过闭合的微动开关触点，最后到达12区RHCA Backplanec（辐射头控制区底板）电路板，如果24 V信号电压传输路径中断，会报“Shutt.mon联锁”。因为在标准X射线模式时报联锁，所以判断Shutter in的24 V联锁信号电压传输路径故障。参考电路图1023970-WD，Shutter in的24 V联锁信号电压传输路径为：24 V→Backplane（底板）插座SK26-P3-A7→26P14-9→26M1-9→Shutter in微动开关→26M1-10→26P14-10→SK26-P3-B6→SK26-P3-C12→26P4-29→伸缩扁平电缆26A→25F-22→12区RHCA（辐射头控制区）Backplane12A-22。实测Backplane插座SK26-P3的A7脚到12区RHCA Backplane插头12A的22脚不通。逐段排查，最后发现SK26-P3-A7→26P14-9不通。用维修专用反光镜仔细观察Backplane电路板背面，发现SK26-P3-A7脚到26P14-9脚之间的铜箔中间有一处与旁边的金属架之间有打火痕迹，实际测量两脚之间连线已断开，导致Shutter in开关无24 V电压输入。

2.2.3 故障处理

打开Card Cage（插件框架）金属架（该架子类似门的结构），拆下冷却风扇，拔下CCU（摄像控制单元）插头及插在Backplane电路板上的3块电路板，拆除上、下各2颗固定螺钉，取出Backplane电路板。用无水酒精清洁电路板和金属架打火处，在SK26-P3-A7脚与26P14-9脚之间连接1根短路线（灰色），机器恢复正常。短路线位置如图3所示。

2.2.4 小结

辐射头Card Cage金属架结构紧凑，Backplane电路板插座SK26-P3的A7脚到26P14插座的9脚之间的铜箔（有24 V电压）与旁边的金属架之间距离太近，可能是由于金属架变形引起短路打火。平时应注意打开或关闭金属架时不要开口太大和用力过猛，以免引发故障。

图3 Backplane电路板新连接短路线位置

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

每天早晨开机报“D.rot.chk联锁”，状态下降到“closed”，过20 min左右联锁自动消失，机器恢复正常。

2.3.2 故障分析

D.rot.chk联锁代表辐射头旋转角度Check（检查）电位器（RV1）读数错误。为确保辐射头角度准确，由3个电位器进行监测，分别为Coarse（粗调）电位器（RV3）、RV1和Fine（精调）电位器（RV5）。正常情况下RV1读数电压与RV3设置成一致，并与RV5相关联。如果RV1读数与RV3不一致，则会报“D.rot.chk联锁”，并引起机器状态从“Preparatory”下降到“Closed”。进入SERVICE模式，点击功能区“Override”，在“Interlock Group”下拉菜单中选择“3.No Term.Movm”，此时机器状态上升到“Preparatory”。加载Pots菜单，查看Item561 Drot Coarse电位器实际读数为5.00 V，正常（辐射头角度在0°位置），Item136 D.rot.Check电位器实际读数在3.50～4.75 V之间变化，因此报联锁。机架旋转到180°位置，拆除机架ARM上面2块盖板，测量右侧黑色RV1参考电压10 V，正常，中间抽头读数电压稳定在5 V，正常，判断RV1读数电压传输路径故障。

2.3.3 故障处理

参考电路图4513 330 7034，与RV1读数电压传输路径相关的电路板有12区SCC-RHA和AI12A 2块，更换AI12A电路板后Item136 D.rot.Check电位器实际读数稳定在5.00 V（辐射头0°），故障排除。

2.3.4 小结

“D.rot.chk联锁”故障是由12区AI12A电路板热稳定性差导致的。刚开机时由于温度低容易发生故障，随着开机时间的延长，温度升高，相关元件工作趋于正常。

2.4 故障四

2.4.1 故障现象

报“Beam MU Ch2（剂量监测通道2）联锁”，重启机器故障依旧。

2.4.2 故障分析

电离室是直线加速器用来监测射线（X射线和电子线）输出剂量大小的关键部件。为确保剂量监测的准确、安全，采用双通道电离室（Ch1和Ch2）。本故障报“Beam MU Ch2”联锁，且重启机器不能消除，判断电离室故障或电离室通道2输出信号传输通道故障。电离室通道2输出信号的传输通道为：电离室SK25J-15（25区）→SK25C-16（25区）→SK12F1-3（12区）→JJ（MOTHERBOARD）→PL2-A3、C3（DOSE B）。断电后拔出DOSE B电路板，插入延长板，拔出25区SK25C的插头，测量插头16脚与延长板对应的插座PL2的A3和C3脚都是相通的，更换DOSE B电路板无效，说明通道2信号传输通道基本正常，由此判断电离室故障。

2.4.3 故障处理

将机架旋转到180°，安装好机架后部的支撑杆和两侧防止机架旋转的铁条，吊辐射头，移开辐射头后发现中间圆形电离室（黑色）中间有一小孔（如图4所示），说明电离室已换坏。戴防静电手腕带更换电离室。装回辐射头后分别校准X射线和电子线各挡能量的输出剂量，机器恢复正常。

2.4.4 小结

该电离室已超负荷使用了3 a，基本上达到了预期的使用寿命。电离室价值较高，且更换时需要吊辐射头，操作过程中一定要遵守操作规程，注意安全。

2.5 故障五

2.5.1 故障现象

报“Leaf missing（叶片 丢 失）、Leaf pair 1、Leaf pair 2、Leaf pair 3、Leaf pair 4等联锁”。

2.5.2 故障分析

MLC叶片的位置是通过摄像头光学系统读取粘贴在每片叶片顶端的红宝石反光点来识别，如果识别不到反光点会报该叶片丢失。Leaf missing、Leaf pair 1、Leaf pair 2、Leaf pair 3、Leaf pair 4等联锁代表多对MLC叶片丢失。

查看MLC叶片反光点位置，如图5所示，X1和X2两边各直线排列有80片叶片，反光点显示绿色（正常应显示白色或红色），射野内有多处大小不一的白色亮点（下方）。用坐标纸查看，发现灯光野严重变形，说明反光镜已破裂，需更换。

2.5.3 故障处理

将机架旋转到180°，辐射头旋转90°，拆下ARM上面的盖板，拆下摄像头光学系统架，发现反光镜中间已破裂成一个空洞。更换反光镜，装回摄像头光学系统架，检测灯光野大小和垂直度、灯光野与辐射野一致性，调整合格后机器恢复正常。

2.5.4 小结

图4 辐射头电离室

图5 MLC叶片反光点位置

反光镜由聚酯薄膜材料制成，长期受辐射容易老化破裂。我院机器由于负荷重、运行时间长，因此平均1 a需更换一面该反光镜。

3 结语

辐射头是最终用于患者治疗的射束形成系统，具有精密的结构和精准的控制，相关部件位置出现偏差或调整不当都有可能会对患者造成巨大伤害，需要在维修、保养和质控过程中特别注意。靶、电离室和过滤器等与剂量相关的部件维修完成后，要对机器输出剂量、射野平坦度和对称性进行测量和校准；反光镜及摄像头光学系统、钨门等与灯光野相关的部件维修完成后，要对灯光野大小和垂直度、灯光野与辐射野一致性进行检测和校准。灰尘会影响到MLC叶片位置的识别、增大叶片运行阻力，保养机器时要注意清洁辐射头内的灰尘。建议每天早晨对辐射头十字线与激光灯的一致性进行检查，每周对机器输出剂量进行检查，每月对辐射头旋转角度精度、辐射头旋转等中心精度、射野平坦度和对称性进行检查，以确保安全。