Varian 600C/D直線加速器射束監(jiān)測故障檢測

汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 汕頭 515031

Varian 600C/D直線加速器射束監(jiān)測故障檢測

杜毓，許曉玲

汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，廣東 汕頭 515031

本文介紹了醫(yī)用電子直線加速器中射束監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成部分及工作原理。針對該系統(tǒng)出現(xiàn)的因電離室電纜發(fā)生嚴(yán)重龜裂，導(dǎo)致漏電引起的劑量計(jì)數(shù)兩個通道嚴(yán)重失衡的故障進(jìn)行分析處理，并對引起該電纜龜裂的原因做出分析討論。建議在某根電纜發(fā)生嚴(yán)重龜裂的情況下，更換電離室全部電纜。

直線加速器；射束監(jiān)測系統(tǒng)；電離室電纜漏電；醫(yī)療設(shè)備維修

1 故障現(xiàn)象

在治療過程中出現(xiàn)MU1與MU2數(shù)值不同，MU1數(shù)值正常，而MU2的數(shù)值只有約正常值的一半。隨之出現(xiàn)相應(yīng)的DS12（MU1和MU2的讀數(shù)相差＞5%或2MU（取較大者）出現(xiàn)聯(lián)鎖）和SYM2（橫向不對稱度＞2%），均為劑量聯(lián)鎖。同時橫向不對稱性數(shù)值在-1.9～-3.8之間，而徑向數(shù)值則正常，保持在0。

2 原理分析

射束監(jiān)測系統(tǒng)用于檢測射線的相對強(qiáng)度并做校準(zhǔn)。主要由電離室作為檢測單元，以及劑量監(jiān)測電路作計(jì)數(shù)及監(jiān)測以保證線束質(zhì)量。

2.1 電離室

其基礎(chǔ)構(gòu)成是一個密封模塊，包含兩個獨(dú)立的電離室夾在一起。由高壓電極和收集電極組成，采用充氣透射式。當(dāng)射線束經(jīng)過時，射線與電離室中的氣體相互作用產(chǎn)生離子對(正離子和電子)，它們在外加電場的作用下被收集板收集。氣體中產(chǎn)生的電子向正極板運(yùn)動，正離子向負(fù)極板運(yùn)動，電離強(qiáng)度與射入的射線強(qiáng)度成一定比例[1-2]。電離室對產(chǎn)生的放射線治療束進(jìn)行采樣，每一個劑量脈沖所創(chuàng)造的電荷都被提取為電流脈沖，輸出的電信號用于監(jiān)測和控制放射線治療束。由于電離室信號弱，要求極間電阻＞1000 mΩ。電離室信號引出線需采用屏蔽電纜并與鍍膜間良好接觸以減少信號干擾[3-4]。

2.2 劑量監(jiān)測電路

電離室輸出信號通過對稱性和劑量積分一號板監(jiān)測A、B通道（徑向）和二號板監(jiān)測C、D通道（橫向）。以徑向?yàn)槔?，電離室的半圓電極板A、B電流脈沖信號轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號，通過疊加放大器（A+B）和濾波器轉(zhuǎn)換為直流階度，再通過電壓頻率轉(zhuǎn)換器以每個周期為單位，將直流階度按照一定的比例轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)，輸入到定時器接口板和定時器控制板計(jì)數(shù)，得到積分劑量。同時電流脈沖轉(zhuǎn)換的電壓信號也通過差分放大器(A-B)和濾波器、緩沖器轉(zhuǎn)換為直流階度，以監(jiān)測射束的對稱性，并輸入到儀表接口板和A/D數(shù)轉(zhuǎn)換控制板進(jìn)行數(shù)字化處理，以百分比形式顯示于監(jiān)視器上。

2.3 電離室高壓電極板電路

從真空電源板、直流-直流轉(zhuǎn)換器PS2給出500V直流電壓（高壓電極板電壓），在輸出端J2—1（徑向）和J2—4（橫向）送出，由電纜W108→電離室接線端J1和J5，再通過電離室接線端J2和J6回到真空電源板形成回路，給電離室提供電場，并反饋電離室高壓電場情況，見圖1。

圖1 射束監(jiān)測及電離室高壓電機(jī)電路圖

2.4 射束監(jiān)測電路

電離室接線端J3、J4（徑向）和J7、J8（橫向）經(jīng)6P1轉(zhuǎn)換插頭,由電纜 W109→機(jī)柜的同軸電纜接線面板，由電纜W12→控制柜。在控制柜內(nèi)的varian卡架底板輸入端J1、J2為通道一，J3、J4為通道二，分別將信號給對稱性和劑量積分一號和二號板進(jìn)行劑量積分計(jì)數(shù)及監(jiān)測其對稱性，并輸出到varian卡架底板, 由電纜W20→控制臺底板，見圖1。

2.5 計(jì)數(shù)電路

從控制臺底板→定時器接口板J1由電纜W29→定時器控制板。

2.6 對稱性電路

從控制臺底板→ 儀表接口板J1由電纜W33→A/D轉(zhuǎn)換控制板。

3 故障分析與處理

進(jìn)入維修模式，在校準(zhǔn)選項(xiàng)中，點(diǎn)擊劑量校準(zhǔn)，進(jìn)行積分校準(zhǔn)，出現(xiàn)ION2數(shù)值僅為正常值的一半，ION1數(shù)值正常。

為確定故障位置是在信號采集部分還是數(shù)據(jù)處理部分，將Varian卡架底板J1、J2分別與J3、J4調(diào)換，見圖2，再做積分校準(zhǔn)，出現(xiàn)MU1數(shù)值只有一半而MU2數(shù)值正常。同時原來橫向?qū)ΨQ性不穩(wěn)定的數(shù)值在徑向?qū)ΨQ性上出現(xiàn)?；謴?fù)調(diào)換的信號線，故障也恢復(fù)回原來狀態(tài)，從而可判定是信號采集部分的問題。將測試點(diǎn)轉(zhuǎn)到機(jī)房內(nèi)，測量機(jī)柜的同軸電纜接線面板，測試中發(fā)現(xiàn)J3電離室 C通道端口有約130 kΩ的阻值，而其他J1、J2、J4端口阻值均為無窮大。由于電離室輸出信號比較弱，這樣的阻值足以導(dǎo)致故障，說明故障出于電離室或者相關(guān)電纜[5]。將6P1轉(zhuǎn)換插頭拔掉，重新測量J3處芯線與地阻值呈現(xiàn)為無窮大，即故障點(diǎn)可能在6P1與電離室之間的電纜或者電離室本身。卸開機(jī)頭外殼及與燈野反射鏡及相關(guān)鉛塊，可看到電離室，斷開J7與電離室相接的電纜插頭，重新測量其電纜芯線與地的阻值，依然呈現(xiàn)為100 kΩ左右，可判定該電纜的芯線漏電。卸下該條電纜，發(fā)現(xiàn)電纜某處已發(fā)生嚴(yán)重的外皮龜裂現(xiàn)象，并且出現(xiàn)外皮絕緣層部分脫落。更換之并重新測量同軸電纜接線面板處的J3阻值為無窮大，電離室并未發(fā)生故障，再次做積分校準(zhǔn)，恢復(fù)正常，故障解除。

圖2 故障診斷分析部分電路圖

更換該電纜后，在20 d內(nèi)電離室的其他相關(guān)電纜陸續(xù)出現(xiàn)相似的漏電現(xiàn)象。將全部電纜更換后，該監(jiān)測系統(tǒng)至今7個多月未出現(xiàn)過類似的故障。

4 討論

電離室安裝在加速器機(jī)頭內(nèi)，位于第一準(zhǔn)直器與第二準(zhǔn)直器之間，屬于固定部件，其信號線不會與金屬物件發(fā)生摩擦，它是從電離室穿過鉛塊，通過轉(zhuǎn)接頭將信號送出。在鉛塊內(nèi)，空氣流通相對較差，且有著很強(qiáng)的射線輻射，其射線束會與空氣相作用產(chǎn)生臭氧和氮的氧化物[6]。一般電纜絕緣介質(zhì)的主要成分是聚氯乙烯，臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，該電纜長期處于濃度較高的臭氧環(huán)境下，可發(fā)生外皮氧化、龜裂等降低絕緣性能的可能。該電纜發(fā)生龜裂的部分位于鉛塊內(nèi)，外皮也會比鉛塊外的電纜較快地出現(xiàn)褪色、韌性不足等現(xiàn)象，其銅質(zhì)接頭也比鉛塊外的接頭無光澤。由于電離室的8根電纜處于相同環(huán)境，在發(fā)現(xiàn)有電纜因嚴(yán)重龜裂引起漏電的情況下，建議更換全部電纜。

5 小結(jié)

大型設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修前在了解其結(jié)構(gòu)及原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合計(jì)算機(jī)的聯(lián)鎖提示，做出系統(tǒng)的分析。特別是對于信號傳輸處理這方面，應(yīng)準(zhǔn)確劃清是信號采集方面還是信號后處理方面引起的故障，依據(jù)電路圖一步步排查，有的放矢，及時解決故障。

[1] 錢安,劉少澤,姜南方,等．瓦里安23EX醫(yī)用電子直線加速器電離室漏電故障的檢測[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2011,26(2):123-137．

[2] 丁春江．美國瓦里安2300C/D型醫(yī)用直線加速器的故障維修與分析[J]．中國社區(qū)醫(yī)師(醫(yī)學(xué)專業(yè)),2012,(14):422-423．

[3] 王宇,商文清．醫(yī)用直線加速器電離室故障檢修和維護(hù)體會[J]．醫(yī)用放射技術(shù),2005,29(9):697．

[4] 蔣曉偉,吳玲,馬琰．瓦里安加速器常見故障及其分析[J]．中外醫(yī)療,2007,26(20):45．

[5] 馬琰,孫永建．醫(yī)用直線加速器電離室故障檢修1例[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(9):98-99．

[6] 王搖搖．醫(yī)用直線加速器的安全問題[J]．醫(yī)療裝備,2012,(11):68．

Failure Testing of Beam Detection System in Varian 600C/D Linear Accelerator

DU Yu, XU Xiao-ling
Department of Equipment, Cancer Hospital of Shantou University Medical College, Shantou Guangdong 515031, China

TL53

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.052

1674-1633(2013)05-0136-02

2012-07-15

2013-05-07

作者郵箱：jackietoo@139．com