西門子ONCOR直線加速器劑量聯(lián)鎖故障分析與維修

吳皓楠 楊智祥 季智勇

西門子ONCOR直線加速器劑量聯(lián)鎖故障分析與維修

吳皓楠①楊智祥①季智勇②*

直線加速器；劑量監(jiān)測系統(tǒng)；自動頻率控制系統(tǒng)；故障分析；維修實(shí)踐

放射治療是現(xiàn)今惡性腫瘤治療的三大手段之一，隨著多學(xué)科聯(lián)合診療(multi disciplinary team，MDT)模式的發(fā)展和患者對生存質(zhì)量要求的不斷提高，放射治療的優(yōu)越性尤為顯現(xiàn)[1-4]。在放射治療的質(zhì)量保證(quality assurance，QA)和質(zhì)量控制(quality control，QC)系統(tǒng)中，劑量輸出的精準(zhǔn)性是其中最基本和最重要的，對保障放射治療效果起著舉足輕重的作用[5]。治療過程中，當(dāng)監(jiān)測到實(shí)際劑量率或劑量超過額定容許范圍時，直線加速器即會出現(xiàn)劑量相關(guān)聯(lián)鎖，自動停機(jī)并中斷本次治療，從而確?；颊咧委煹木珳?zhǔn)性。引起直線加速器劑量相關(guān)聯(lián)鎖的因素較多，其中包括自動頻率控制系統(tǒng)(automatic frequency control，AFC)、注入系統(tǒng)(Injector)、微波系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、劑量監(jiān)測系統(tǒng)以及劑量調(diào)整優(yōu)化等諸多因素[6]。

西門子ONCOR型醫(yī)用直線加速器采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，具有完備的聯(lián)鎖監(jiān)測系統(tǒng)，自動化控制程度較高，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到某一部分實(shí)際值與設(shè)定值發(fā)生偏離時，即中斷治療，并且在主控計(jì)算機(jī)上顯示聯(lián)鎖號進(jìn)行提示，從而可以快速對故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位判斷，方便對故障進(jìn)行診斷分析與維修[7]。

1 劑量系統(tǒng)的工作原理

劑量系統(tǒng)在設(shè)備出束輸出劑量時，由機(jī)頭中間位置靠近靶向部位的且位于射野中心的電離室拾取劑量信號，取電離室兩層間中心點(diǎn)與相應(yīng)的外圍四點(diǎn)間采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)前置放大等，送由劑量電路和編程時所設(shè)定的劑量進(jìn)行比較分析[8]。當(dāng)監(jiān)測到超過設(shè)定的劑量率或在均整度、對稱性中任何條件出現(xiàn)偏差時，一旦滿足預(yù)設(shè)定的劑量聯(lián)鎖觸發(fā)條件，隨即報出劑量方面聯(lián)鎖，機(jī)器出束停止[9]。當(dāng)出現(xiàn)劑量相關(guān)聯(lián)鎖時，可能是加速器未正常出束，也有可能是出束時劑量未達(dá)到設(shè)定值或是劑量拾取、監(jiān)測電路自身出現(xiàn)故障等[10]。

2 故障案例

2.1 高壓故障

(1)故障現(xiàn)象。開機(jī)預(yù)熱結(jié)束后，按下RAD ON準(zhǔn)備出束，出束指示燈亮，隨后報錯并顯示“30#MOUDLATOR INCOMPLETE聯(lián)鎖”，劑量率顯示為0，無法出束。

(2)故障分析。進(jìn)入機(jī)房查看聯(lián)鎖系統(tǒng)K2上聯(lián)鎖charge system指示燈熄滅，開關(guān)CB2掉閘，高壓抽屜處IS指示燈熄滅。IS是調(diào)制器次級電流，出現(xiàn)此現(xiàn)象可判斷為，高壓油箱內(nèi)部閘流管或高壓組件損壞導(dǎo)致過流引起。

(3)故障排除。此機(jī)型使用CX1154型陶瓷閘流管，與其他高壓相關(guān)組件一同全部浸泡在高壓油箱里。閘流管電源和控制電路K4盒子固定在高壓油箱壁上，測量閘流管各管腳電壓，如圖1所示。Heater電壓測得6.30 Vac(正常)，RES電壓測得5.49 Vac(正常)，Aux Grid電壓19.6 Vdc(正常)，Control柵極電壓為-156 Vdc?？紤]閘流管使用時間較長，試調(diào)高RES電壓至5.8 Vac，復(fù)位后再次出束，故障依舊。再次測量Aux Grid電壓，實(shí)際值為22.6 Vdc，由此判斷閘流管已損壞，更換新閘流管后試機(jī)，故障排除。

更換閘流管時應(yīng)注意，因組件浸泡在高壓油箱里，需先接好抽油管，將油箱內(nèi)變壓器油降至油面觀測口下水平線后再松開緊固螺絲，從上方小窗口小心松開固定螺絲并抽取出閘流管，更換新件。此時有2個密封圈需裝好，避免滲油。更換完成后，再將抽出的油用油泵回送至油箱，此過程可能會產(chǎn)生氣泡，因此靜置15 min后，方可再次出束試驗(yàn)。

2.2 調(diào)諧故障

(1)故障現(xiàn)象。正常治療模式下，選擇X射線6 MV檔，按下RAD ON準(zhǔn)備出束，顯示“13# DOSE RATE2和54# DOSE RATE2聯(lián)鎖”，劑量率快速跌落，無法治療。

(2)故障分析。在機(jī)房內(nèi)將硬件聯(lián)鎖旁路，進(jìn)入service維修模式，軟件旁路相關(guān)聯(lián)鎖，用示波器監(jiān)測觀察相關(guān)波形，發(fā)現(xiàn)反射波(RF REFL)波形嚴(yán)重失調(diào)，無法形成常見的“兔子耳朵”波形，其他波形正常，表明此時加速器未工作在調(diào)諧點(diǎn)位置。切換伺服模式到手動模式(MANUAL)，進(jìn)行調(diào)諧點(diǎn)調(diào)節(jié)，到某一位置時，能夠正常出束，反射波形顯示正常。再切回到自動模式(AUTO)，反射波形立即變化且不能工作。

(3)故障排除。據(jù)此分析判斷是MANUAL/AUTO信號轉(zhuǎn)換電路故障。ERROR_SIGNAL信號由前級U13送來，接入U2的14腳S3端，MANUAL/AUTO信號接入4腳A1端，在誤差調(diào)整信號到來的U2的10腳上進(jìn)行觀察。正常情況下可監(jiān)測到約有-0.2 V的信號，本例故障中無法監(jiān)測到(如圖2所示)。更換U2(AD7512)后試機(jī)，聯(lián)鎖消失，優(yōu)化后設(shè)備工作正常，故障排除。

圖2 MANUAL/AUTO信號轉(zhuǎn)換電路圖

2.3 監(jiān)測故障

(1)故障現(xiàn)象。選擇X射線6 MV檔進(jìn)行治療，按下RAD ON出束，劑量累計(jì)至10 MU后出束中止，出現(xiàn)54# DOSE RATE2聯(lián)鎖、7# FLANESS聯(lián)鎖和8#SYMMETRY聯(lián)鎖，通過復(fù)位鑰匙開關(guān)(RESET)后可以恢復(fù)，重新出束正常，再工作一段時間后，聯(lián)鎖繼續(xù)出現(xiàn)且不能恢復(fù)出束。

(2)故障分析。檢查機(jī)柜上聯(lián)鎖系統(tǒng)K2上聯(lián)鎖指示燈均顯示正常，在機(jī)房內(nèi)將硬件聯(lián)鎖旁路，進(jìn)入service維修模式，軟件旁路相關(guān)聯(lián)鎖，用示波器監(jiān)測觀察，出束時注入電流(INJ I)、脈沖電流(PULSE I)和反射波(RF REFL)波形均顯示正常，表明機(jī)器出束正常，因此考慮為劑量監(jiān)測電路故障。

在維修模式下通過控制臺編程，出束并觀察SEG0、SEG1、SEG2、SEG3和SEG4數(shù)值，發(fā)現(xiàn)其數(shù)值均為2000～4500，且均不對稱。調(diào)整劑量通道板偏置設(shè)置，從-10 mV調(diào)整至10 mV初始治療患者正常，一定時間后出現(xiàn)同樣故障，證實(shí)劑量通道板上隨著溫度變化有劑量監(jiān)測漂移[11]。因?yàn)闅鈮?、溫度等對電離室的拾取信號有影響，所以在監(jiān)測板上由溫度、氣壓補(bǔ)償電路來進(jìn)行調(diào)整。因G42板為一塊集成大板，只能更換G42板，且更換后需要進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償校準(zhǔn)。

(3)故障排除。溫度補(bǔ)償?shù)男?zhǔn)：①TEMP1。將JP61撥向CAL(校準(zhǔn)狀態(tài))，將S1撥向LOW，調(diào)整R96使TP25=0.00 V，將S1撥向HIGH，調(diào)整R103使TP25=10.00 V，將JP61撥回Meas；②TEMP2。將JP1撥向CAL(校準(zhǔn)狀態(tài))，將S1撥向LOW，調(diào)整R95使TP49=0.00 V，將S1撥向HIGH，調(diào)整R104使TP49=10.00 V，將JP1撥回Meas；③通過控制臺進(jìn)入維修模式“溫度和(或)壓力”校準(zhǔn)程序，再平衡其顯示值，若超過允許誤差值，則進(jìn)一步調(diào)整R96。

壓力補(bǔ)償?shù)男?zhǔn)：①PRESS1。調(diào)節(jié)R102；②PRESS2。調(diào)節(jié)R101；③注意觀察顯示器上“溫度和(或)壓力”的PRESS1/PRESS2數(shù)值平衡；若不平衡，需進(jìn)一步調(diào)節(jié)R602(PRESS1)或R601(PRESS2)。調(diào)試完成，試機(jī)后出束正常，故障排除。

3 驗(yàn)收

由物理師對各檔能量輸出劑量在標(biāo)稱條件下(射野10×10 cm，SSD=100 cm)重新進(jìn)行標(biāo)定[12]。所用儀器為IBA DOSE1劑量儀、FC65-G指形電離室、放射治療劑量測量專用水箱(30 cm×30 cm×30 cm)、溫度計(jì)和氣壓表等[13]。按照國家標(biāo)準(zhǔn)JJG589-2008的要求，在水下最大劑量深度處測量結(jié)果應(yīng)＜±3%，如果測量結(jié)果＞±3%，應(yīng)由工程師對劑量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將實(shí)際測量顯示值盡可能靠近標(biāo)準(zhǔn)值[14]。

4 小結(jié)

劑量系統(tǒng)是醫(yī)用直線加速器中的關(guān)鍵組成部件，涉及環(huán)節(jié)較多，能夠?qū)铀倨飨到y(tǒng)輸出的劑量進(jìn)行實(shí)時精準(zhǔn)監(jiān)測，以保障患者能夠接受到正確、足量的有效治療劑量，并且能夠在出束的過程中確?；颊叩闹委煱踩Ｒ虼?，維護(hù)工程師必須充分了解其工作原理，熟悉其工作流程，注意在工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況，具體分析故障產(chǎn)生的原因[15]。在分析故障時，要依據(jù)隨機(jī)電路原理圖，將分析、觀察與測量相結(jié)合，確保能更好地完成加速器的維護(hù)保養(yǎng)工作，降低故障的發(fā)生，提高設(shè)備的使用效率，保障患者能夠得到及時、安全和有效的放射治療。

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1672-8270(2017)11-0156-03

R197.39

B

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.11.047

吳皓楠,男,(1990- ),碩士,助理工程師。南通市腫瘤醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備科，從事放射治療設(shè)備維護(hù)保障和管理工作。

①南通市腫瘤醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備科 江蘇 南通 226361

②上海市第六人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)裝備處 上海 201306

*通訊作者：joyer99@126.com

2016-10-19