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        瓦里安23EX 直線加速器維修案例分析

        2023-02-13 08:16:03莫怡杏唐健豪
        中國(guó)設(shè)備工程 2023年23期
        關(guān)鍵詞:加速器直線模塊

        莫怡杏,唐健豪

        (佛山市第一人民醫(yī)院,廣東 佛山 528000)

        通訊作者:唐健豪。

        醫(yī)用電子直線加速器是腫瘤患者放射治療中最重要的設(shè)備之一,在各大醫(yī)院中已得到了廣泛應(yīng)用。直線加速器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的使用已經(jīng)有了深厚的歷史背景。從早期的基礎(chǔ)X 射線設(shè)備到如今的先進(jìn)高能量直線加速器,這些技術(shù)的進(jìn)步為患者帶來(lái)了更精確和更高效的治療選擇。與傳統(tǒng)放療手段相比,直線加速器在治療精度和減少正常組織損傷方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。然而,正如許多高端技術(shù)設(shè)備,直線加速器也可能遭遇技術(shù)故障或需要定期維護(hù)。為了確?;颊呓邮苓B續(xù)和有效的治療,保持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。適時(shí)的維護(hù)和修理不僅能確保設(shè)備的高效運(yùn)行,還能延長(zhǎng)其使用壽命,進(jìn)而為醫(yī)療機(jī)構(gòu)節(jié)省成本。更重要的是,快速的維修響應(yīng)可以減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的治療延誤,確保患者的治療不受中斷。

        1 設(shè)備概述

        醫(yī)用電子直線加速器由電子加速模塊、輻射調(diào)節(jié)模塊、劑量檢測(cè)模塊、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)模塊、管理與控制模塊、溫度與充氣調(diào)控模塊。

        1.1 電子加速模塊

        電子直線加速器的核心是電子加速模塊,其功能是生成并加速電子。這個(gè)模塊由多個(gè)部件組成,包括加速管、微波系統(tǒng)、功率源和調(diào)制器。電子槍在加熱后釋放出電子,這些電子在電場(chǎng)的推動(dòng)下進(jìn)入加速結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì),加速結(jié)構(gòu)可以是行波或駐波形式,其中駐波設(shè)計(jì)在相同的長(zhǎng)度下能夠提供更大的能量。微波功率源為加速結(jié)構(gòu)供電,而調(diào)制器為微波源提供脈沖電力。

        1.2 輻射調(diào)節(jié)模塊

        輻射調(diào)節(jié)模塊的目的是調(diào)整從加速模塊產(chǎn)生的輻射,以滿足放療的特定需求,例如,輻射的均勻性和輻射區(qū)域的大小。這個(gè)模塊包括靶材料、均勻化部件、散射片、定向器和光闌。靶材料用于產(chǎn)生X 射線,而均勻化部件確保輻射區(qū)域內(nèi)的X 射線分布均勻。

        1.3 劑量跟蹤模塊

        劑量跟蹤模塊的職責(zé)是在治療過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄輻射劑量。這個(gè)模塊由電離室、放大器和劑量監(jiān)測(cè)儀組成。電離室產(chǎn)生代表輻射強(qiáng)度的信號(hào),這些信號(hào)在經(jīng)過(guò)放大器放大后,由劑量監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行記錄。

        1.4 運(yùn)動(dòng)調(diào)控模塊

        為了確保輻射始終精確地照射到患者的目標(biāo)區(qū)域,現(xiàn)代醫(yī)用電子直線加速器的設(shè)計(jì)遵循等中心原則。這意味著機(jī)器的所有移動(dòng)部件,如機(jī)架、輻射頭和治療床,都圍繞一個(gè)稱為等中心的點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

        1.5 管理與控制模塊

        管理與控制模塊負(fù)責(zé)加速器的整體運(yùn)行和管理。它由各種電源、保護(hù)機(jī)制、自動(dòng)控制和程序控制組成,確保加速器的運(yùn)行既安全又高效。

        1.6 溫度與充氣調(diào)控模塊

        為了確保加速器的穩(wěn)定運(yùn)行,溫度調(diào)控模塊負(fù)責(zé)冷卻并帶走各部件在工作中產(chǎn)生的熱量。而充氣調(diào)控模塊則在微波系統(tǒng)被抽真空后充入絕緣氣體,如氮?dú)?,以防止電?chǎng)擊穿。

        2 維修案例

        2.1 案例1:HWFA 聯(lián)鎖故障

        故障描述:在一次日常操作中,當(dāng)啟動(dòng)直線加速器并嘗試執(zhí)行BEAM ON 操作時(shí),發(fā)現(xiàn)設(shè)備并未產(chǎn)生預(yù)期的束流。更令人擔(dān)憂的是,設(shè)備界面上出現(xiàn)了一個(gè)明顯的HWFA 聯(lián)鎖警告。

        故障分析:面對(duì)這種情況,首先考慮最常見(jiàn)的可能性。由于加速器已經(jīng)運(yùn)行了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,懷疑操作鍵盤(pán)上的鑰匙開(kāi)關(guān)可能出現(xiàn)了磨損或損壞。這種開(kāi)關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由硬質(zhì)塑料制成的,長(zhǎng)時(shí)間的使用和摩擦可能導(dǎo)致其不完全閉合,從而影響束流的產(chǎn)生。但當(dāng)打開(kāi)鍵盤(pán)并檢查這個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí),發(fā)現(xiàn)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是完好的,相關(guān)的接觸點(diǎn)也都是正常的。

        為了進(jìn)一步診斷問(wèn)題,我們決定進(jìn)入設(shè)備的維修模式。在這個(gè)模式下,我們觀察到一個(gè)名為DK BMOFF 的信號(hào)異常地呈現(xiàn)高電平狀態(tài),這與正常情況下應(yīng)為的低電平狀態(tài)相反。通過(guò)進(jìn)一步的電壓測(cè)試,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下BEAM OFF 按鈕時(shí),這個(gè)異常的高電平電壓會(huì)消失。這意味著從操作鍵盤(pán)到timer interface 的信號(hào)輸入是正常的,但timer interface 的輸出信號(hào)始終為高電平,這暗示該電路板可能存在故障。

        解決方案:基于上述分析,我們決定更換疑似故障的timer interface 電路板。在替換新的電路板并重新啟動(dòng)設(shè)備后,加速器恢復(fù)了正常運(yùn)行,HWFA 聯(lián)鎖警告也消失了。

        2.2 案例2:AIR 聯(lián)鎖故障

        故障描述:在設(shè)備的正常運(yùn)行過(guò)程中,突然出現(xiàn)了GAS 聯(lián)鎖警告。這個(gè)聯(lián)鎖功能的設(shè)計(jì)初衷是為了確保機(jī)器內(nèi)部的SF6 氣體壓力維持在一個(gè)安全范圍內(nèi)。當(dāng)氣壓低于28Psi 時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)這一聯(lián)鎖,作為一個(gè)預(yù)警機(jī)制,以防止設(shè)備因氣體壓力過(guò)低而導(dǎo)致的潛在故障。

        故障分析:在接到GAS 聯(lián)鎖警告后,我們首先對(duì)SF6 氣壓表進(jìn)行了檢查。這個(gè)氣壓表位于設(shè)備的STAND左側(cè),是監(jiān)測(cè)SF6 氣體壓力的關(guān)鍵儀器。檢查結(jié)果顯示,氣壓確實(shí)低于28Psi。為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們嘗試調(diào)整氣壓,使其處于30 ~32Psi。但盡管氣壓已經(jīng)調(diào)整到了正常范圍,GAS 聯(lián)鎖警告仍然頻繁出現(xiàn)。這使我們開(kāi)始考慮其他可能的原因。可能是聯(lián)鎖的-12V 電壓通路出現(xiàn)了問(wèn)題,或者是觸發(fā)聯(lián)鎖的壓力設(shè)置存在誤差。但在深入檢查這兩個(gè)部分后,這些猜測(cè)都被排除了。經(jīng)過(guò)一系列的檢查和測(cè)試,我們發(fā)現(xiàn)了真正的問(wèn)題所在:波導(dǎo)系統(tǒng)存在漏氣的現(xiàn)象。由于其結(jié)構(gòu)和工作原理,微小的氣體泄漏可能不會(huì)立即影響其性能,但隨著時(shí)間的推移,氣體的累積損失會(huì)導(dǎo)致壓力下降,從而觸發(fā)GAS 聯(lián)鎖警告。這種慢速的漏氣現(xiàn)象是不易被發(fā)現(xiàn)的,因?yàn)樗赡苄枰欢螘r(shí)間才能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生明顯的影響。

        解決方案:為了徹底解決這個(gè)問(wèn)題,我們決定更換整個(gè)波導(dǎo)系統(tǒng)。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,需要確保新的波導(dǎo)系統(tǒng)與設(shè)備完美匹配,并且在安裝過(guò)程中不會(huì)對(duì)其他部分造成損害。經(jīng)過(guò)更換和一系列的測(cè)試后,設(shè)備重新啟動(dòng)。此次維修后,GAS 聯(lián)鎖警告不再出現(xiàn),設(shè)備恢復(fù)了正常的工作狀態(tài)。

        2.3 案例3:FLOW/PUMP 聯(lián)鎖故障

        故障描述:在直線加速器的日常運(yùn)行中,突然出現(xiàn)了FLOW/PUMP 的聯(lián)鎖報(bào)警,導(dǎo)致整個(gè)加速器系統(tǒng)停機(jī)。為了查找原因,我們轉(zhuǎn)向了與加速器相關(guān)的冷水機(jī)系統(tǒng)。冷水機(jī)的顯示屏上出現(xiàn)了H1 的報(bào)警代碼,溫度顯示為42℃,明顯偏高,表現(xiàn)為過(guò)溫狀態(tài)。

        故障分析:首先,我們注意到H1 的報(bào)警代碼,這是一個(gè)高壓報(bào)警,意味著壓縮機(jī)的排氣口壓力超出了正常范圍。結(jié)合直線加速器的FLOW/PUMP 聯(lián)鎖報(bào)警,初步懷疑是冷水機(jī)組的循環(huán)泵可能出現(xiàn)了故障或流量不足,導(dǎo)致制冷劑無(wú)法正常循環(huán),從而引發(fā)壓縮機(jī)的壓力異常增高。進(jìn)一步檢查循環(huán)泵和相關(guān)流量傳感器,確實(shí)發(fā)現(xiàn)流量存在異常。此外,為了確保直線加速器的穩(wěn)定運(yùn)行,應(yīng)定期對(duì)其關(guān)聯(lián)的冷水機(jī)進(jìn)行檢查和維護(hù),確保制冷劑可以正常循環(huán)。特別是在高溫和高負(fù)荷的情況下,更應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的日常巡檢。

        解決方案:我們對(duì)冷水機(jī)的循環(huán)泵進(jìn)行了檢查和維護(hù),并清潔了相關(guān)的流量傳感器。經(jīng)過(guò)這一處理,流量恢復(fù)正常,直線加速器的FLOW/PUMP 聯(lián)鎖報(bào)警得到了解除,直線加速器恢復(fù)正常運(yùn)行。

        3 結(jié)語(yǔ)

        在醫(yī)療領(lǐng)域,設(shè)備的正常運(yùn)行是確?;颊甙踩吞峁└哔|(zhì)量醫(yī)療服務(wù)的關(guān)鍵。瓦里安直線加速器23EX 作為一種先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備,其性能和穩(wěn)定性對(duì)于放射治療的成功至關(guān)重要。因此,對(duì)這種設(shè)備的維修不僅是恢復(fù)其功能,更是確保患者接受到最佳治療。在臨床使用中,維修工程師應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行預(yù)防性的檢修工作,同時(shí)仔細(xì)觀察故障特點(diǎn),準(zhǔn)確實(shí)施維修工作,減少故障排除時(shí)間,保障放射治療的正常進(jìn)行。

        隨著醫(yī)院腫瘤患者數(shù)量的不斷增多,對(duì)直線加速器的治療需求也在不斷增加。直線加速器的日常維護(hù)及維修要求也在不斷提高,若不能及時(shí)維修,會(huì)嚴(yán)重影響患者的正常治療,可能導(dǎo)致治療延誤,進(jìn)而增加患者的健康風(fēng)險(xiǎn)。維修不僅可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命,而且可以避免由于設(shè)備故障導(dǎo)致的患者治療中斷,從而確保醫(yī)療服務(wù)的連續(xù)性。此外,定期維護(hù)和維修也能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題,避免更大的故障和更高的維修成本。

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