瓦里安2300C/D型醫(yī)用直線加速器伺服劑量率聯(lián)鎖的檢修

徐升，黃金漢，楊群堂，羅傳文，莫文杰，唐浩

恩施土家族苗族自治州中心醫(yī)院腫瘤放療中心，湖北 恩施 445000

瓦里安2300C/D型醫(yī)用直線加速器伺服劑量率聯(lián)鎖的檢修

徐升，黃金漢，楊群堂，羅傳文，莫文杰，唐浩

恩施土家族苗族自治州中心醫(yī)院腫瘤放療中心，湖北 恩施 445000

本文通過(guò)分析瓦里安2300C/D型醫(yī)用電子直線加速器出伺服劑量率（UDRS）聯(lián)鎖時(shí)的經(jīng)典故障，了解2300C/D型醫(yī)用電子直線加速器及類似機(jī)型出現(xiàn)UDRS故障的原理和檢修方法。文章總結(jié)了日常使用過(guò)程中出現(xiàn)的UDRS聯(lián)鎖故障，利用相應(yīng)的圖紙和資料，結(jié)合具體案例進(jìn)行分析，了解該故障發(fā)生的原理，進(jìn)行UDRS故障的檢修與維護(hù)。引起UDRS聯(lián)鎖的原因有很多種，在工作中可根據(jù)不同的現(xiàn)象進(jìn)行維修。本文分別從PFN相關(guān)電路以及RF DRIVER和AFC控制電路3個(gè)部分入手，快速定位引起故障的原因，再依據(jù)具體情況的原理進(jìn)行相關(guān)檢修，快速的解決了該聯(lián)鎖故障。針對(duì)不同UDRS聯(lián)鎖的故障現(xiàn)象，工程師應(yīng)善于利用隨機(jī)自帶圖紙，分別從PFN、RF DRIVER和AFC這3個(gè)相關(guān)電路進(jìn)行分析，可以快速檢修該故障，方法簡(jiǎn)單而有效。

醫(yī)用電子直線加速器；UDRS聯(lián)鎖；脈沖調(diào)制；劑量率；腫瘤

引言

瓦里安2300C/D型醫(yī)用電子直線加速器是一款用于腫瘤病人進(jìn)行放射治療的常用設(shè)備，該機(jī)型為射線能量是雙光子的高能機(jī)。它具有系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高、設(shè)備昂貴等特點(diǎn)。因此正確的維護(hù)保養(yǎng)、維修和使用，對(duì)加速器的良好運(yùn)行至關(guān)重要[1-2]。該設(shè)備在使用過(guò)程中，在機(jī)械精度和劑量準(zhǔn)確性方面，均具有較高的穩(wěn)定性；在機(jī)器保養(yǎng)維修方面，機(jī)器本身自帶部分報(bào)錯(cuò)功能，可以給日常的維修保養(yǎng)工作帶來(lái)一定的便利。但由于其結(jié)構(gòu)和原理的復(fù)雜性，機(jī)器在出現(xiàn)故障時(shí)，如何快速檢修，以盡可能少的減少中斷病人治療的時(shí)間，是我們必須要考慮的問(wèn)題。在故障出現(xiàn)以后，要仔細(xì)分析故障現(xiàn)象，結(jié)合相關(guān)圖紙和原理，快速定位和檢修故障，并善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

我院根據(jù)日常的使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，2300C/D型醫(yī)用電子直線加速器出現(xiàn)的伺服劑量率（UDRS）聯(lián)鎖故障，屬于出現(xiàn)比較頻繁的一類聯(lián)鎖故障，該聯(lián)鎖因涉及的電路較多，導(dǎo)致檢修的方法和過(guò)程相對(duì)繁瑣。本文結(jié)合實(shí)例，通過(guò)分析相關(guān)圖紙，對(duì)UDRS聯(lián)鎖產(chǎn)生的原理和檢修進(jìn)行了介紹。根據(jù)隨機(jī)手冊(cè)解釋：“UDRS聯(lián)鎖是指實(shí)際提供的劑量率在經(jīng)過(guò)—段特定時(shí)間后會(huì)低于預(yù)期值”。這個(gè)安全連鎖能夠檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)式治療和增強(qiáng)式動(dòng)態(tài)楔形濾片模式小可能發(fā)生的劑量測(cè)定錯(cuò)誤。射束打開(kāi)后2 s，在增強(qiáng)式動(dòng)態(tài)楔形濾片和/或旋轉(zhuǎn)式治療過(guò)程中，自動(dòng)頻率控制可能會(huì)不協(xié)調(diào)[3-4]。下列情況下，跳數(shù)（MU）太少?zèng)Q定劑量不足率：① UDRl（劑量通道一）和UDR2（劑量通道二），0.01 min的時(shí)間間隔；② UDRS，50 s的時(shí)間間隔。可能的原因：① 每次的MU太少；② 每個(gè)服務(wù)周期日的MU太少。

1 設(shè)備原理

1.1 設(shè)備基本情況

醫(yī)用電子直線加速器作為目前最常用的腫瘤放射治療設(shè)備，滿足了各級(jí)醫(yī)院治療腫瘤病人的需求。瓦里安2300C/D型醫(yī)用電子直線加速器是一款雙光子的高能機(jī)型，具有較高的劑量和機(jī)械精度的穩(wěn)定性，設(shè)備運(yùn)行相對(duì)安全和穩(wěn)定。

1.2 設(shè)備的工作原理

醫(yī)用電子直線加速器是利用微波電磁場(chǎng)來(lái)加速電子得到較高的能量，然后用高能量的電子轟擊不同的靶，來(lái)產(chǎn)生不同能量的X射線和電子線，并將放射線應(yīng)用于腫瘤病人的放射治療，其治療腫瘤的機(jī)理是利用高能X射線照射病灶部位以消滅病變細(xì)胞[5-6]。醫(yī)用電子直線加速器一般由加速管、電子注入系統(tǒng)、微波功率源、微波傳輸系統(tǒng)、脈沖調(diào)制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、束流系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、恒溫冷卻系統(tǒng)、電源分配系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)等組成[7-8]。

2 故障維修案例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

機(jī)器在治療2～3 h以后出現(xiàn)UDRS聯(lián)鎖。

2.1.2 故障分析

仔細(xì)對(duì)隨機(jī)圖紙分析發(fā)現(xiàn)，引起UDRS聯(lián)鎖的故障，主要由脈沖調(diào)制（PNF）、自動(dòng)頻率控制（Automatic Frequency Control，AFC）、微波驅(qū)動(dòng)器3個(gè)因素組成[9]。當(dāng)出現(xiàn)UDRS故障時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)能量調(diào)節(jié)板上面相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，或多或少的能夠引起劑量率的改變。

進(jìn)入維修模式后，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)每檔能量均報(bào)UDRS聯(lián)鎖，進(jìn)入每檔能量以后，僅僅只能出幾跳，就報(bào)UDRS聯(lián)鎖；任意選擇一檔能量，通過(guò)調(diào)節(jié)PFN發(fā)現(xiàn)，劑量率調(diào)節(jié)能到最大值，但不能穩(wěn)定下來(lái)，這就說(shuō)明加速器用來(lái)產(chǎn)生直流高壓脈沖的脈沖調(diào)制器部分有問(wèn)題[10]。而加速器的脈沖調(diào)制器的相關(guān)電路主要由三相十二波高壓整流電路、小閘流管（DeQ）電路、脈沖形成網(wǎng)路、主閘流管電路、脈沖變壓器及相關(guān)的保護(hù)電路組成[11]。

2.1.3 解決方案

考慮到機(jī)器是在治療2～3 h以后出現(xiàn)聯(lián)鎖，而且通過(guò)分析該控制電路的原理發(fā)現(xiàn)，在這整個(gè)電路中有主閘流管和DeQ兩個(gè)損耗件。首先檢查柵控電源板上面的測(cè)試點(diǎn)3（TP3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓，經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該電壓為27 V，說(shuō)明主閘流管內(nèi)的氫氣已隨著使用而逐步耗盡，性能變差[12]；直接更換備用的主閘流管后，重新調(diào)節(jié)各檔能量的劑量率[13]，該故障消除，機(jī)器恢復(fù)正常。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

機(jī)器在正常治療某一病人時(shí)，進(jìn)行射野切換轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架后，再出束治療病人時(shí)，機(jī)器報(bào)UDRS聯(lián)鎖故障。

2.2.2 故障分析

中斷治療病人后，將機(jī)架回到零度位置，進(jìn)入維修模式，發(fā)現(xiàn)每檔能量均能正常出束。考慮是否和機(jī)架角度有關(guān)，邊轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架邊出束，發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)架處于160°左右時(shí)，機(jī)器會(huì)報(bào)UDRS聯(lián)鎖。當(dāng)機(jī)器處于該角度時(shí)，將AFC控制板上的開(kāi)關(guān)由自動(dòng)控制撥到手動(dòng)控制以后，嘗試調(diào)節(jié)AFC，機(jī)器可正常出束，由此可大致判定該聯(lián)鎖由AFC自動(dòng)控制電路故障引起[14]。AFC自動(dòng)控制電路由RF DRIVER輸入進(jìn)速調(diào)管后，經(jīng)4端環(huán)流器、耦合器、衰減器、移相器、檢波二極管后，再進(jìn)入槍冷端的AFC前置放大器，再經(jīng)AFC積分板后返回RF DRIVER[15]。

2.2.3 解決方案

在機(jī)器報(bào)UDRS聯(lián)鎖時(shí)，利用示波器測(cè)量控制柜上面的水負(fù)載2波形（圖1），結(jié)果說(shuō)明RF DRIVER及相關(guān)電路無(wú)問(wèn)題[16-17]。測(cè)量AFC A和AFC B兩路波形發(fā)現(xiàn)只有AFC A有波形輸出，而AFC B無(wú)波形輸出，這樣就可以十分明確的判定，故障集中在AFC控制電路部分[18]。綜合考慮該故障現(xiàn)象與轉(zhuǎn)機(jī)架角度有關(guān)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，AFC控制電路部分能隨著機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)的有4根電纜，分別是連接移相器后檢波二極管和槍背板（Gun Deck Backplane）的W41和W42兩根電纜、連接槍和AFC控制電路板（Gun和AFC control）和槍接線電路板（Gantry Patch Panel）的W30、 連 接Gantry Patch Panel和AUX背 板（AUX Backplane）的W15[19]。其中W15伴隨機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)作幅度最大，首先排除它。查閱隨機(jī)圖紙，W15一端接在Gantry Patch Panel板子上面的J4上；W15的另一端接在AUX Backplane板的J45接口上面，其中的23和25腳分別為AFC A和AFC B的控制信號(hào)線[20]，從兩端的接口上取下該電纜后，將萬(wàn)用表測(cè)量表筆延長(zhǎng)后測(cè)量23和25腳發(fā)現(xiàn)，在機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)到機(jī)器出聯(lián)鎖的角度時(shí)23腳斷開(kāi)了，拆開(kāi)該電纜兩端的接頭后，利用電纜自帶閑置的線纜短接23腳，再次邊轉(zhuǎn)機(jī)架邊出束，故障消除，機(jī)器恢復(fù)正常。

圖1 利用示波器測(cè)量控制柜上的水負(fù)載波形

3 討論

在日常使用過(guò)程中，引起UDRS聯(lián)鎖的原因有很多種，瓦里安大部分高能機(jī)的原理與本文所介紹機(jī)型類似，在工作中可根據(jù)不同的現(xiàn)象分別從PFN相關(guān)電路、RF DRIVER和AFC控制電路部分入手，充分利用隨機(jī)自帶圖紙，快速定位引起故障的原因，再依據(jù)具體情況進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，就可快速的解決該聯(lián)鎖故障。根據(jù)我院使用經(jīng)驗(yàn)，主閘流管對(duì)環(huán)境溫度的要求比較高[21]，因?yàn)楦哳l率且在高壓環(huán)境下使用，導(dǎo)致該器件產(chǎn)熱很高。控制好室內(nèi)環(huán)境溫度和濕度，在保障機(jī)器穩(wěn)定性的同時(shí)，還能大大的延長(zhǎng)主閘流管的使用壽命。

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本文編輯 劉峰

Troubleshooting of Varian 2300C/D Medical Linear Accelerator UDRS Interlock

X U S h e n g, H U A N G J i n-h a n, Y A N G Q u n-t a n g, L U O C h u a n-w e n, MO We n-j i e, T A N G H a o,

Tumor Radiotherapy Center, the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture, Enshi Hubei 445000, China

This paper aims to understand principle and maintenance method of Varian 2300C/D medical linear accelerator and similar models UDRS interlock faults through the analysis of classic faults. By summing up UDRS interlock fault during daily using process, taking advantage of corresponding drawings and data, and combining with speci fi c cases for analysis, principle of UDRS interlock fault has been understood, and maintenance procedure were taken. There were several causes of UDRS interlock problems, positioning of which should be taken according to different phenomena and the analysis of the PFN related circuit, RF DRIVER and AFC control circuit. Afterward, troubleshooting of the fault could be carried out according speci fi c conditions and fault principle. UDRS interlock fault could be solved quickly by analyzing device drawing and PFN, RF DRIVER and AFC parts. This method is simple and effective.

medical linear accelerator; UDRS interlock; pulse modulation; dose rate; tumor

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.07.024

1674-1633(2017)07-0088-03

2016-10-31

2017-01-10

作者郵箱：84277253@qq.com