MINItrace Ⅱ 醫(yī)用回旋加速器故障分析與排除

胡玉民，梁秀艷，于麗娟，王文志

MINItrace Ⅱ 醫(yī)用回旋加速器故障分析與排除

胡玉民，梁秀艷，于麗娟，王文志

0 引言

我院于2002年底將原使用的美國GE公司產(chǎn)型號(hào)為MINItrace醫(yī)用回旋加速器升級(jí)更新為MINItraceⅡ。該設(shè)備是集核醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科于一體的大型醫(yī)療設(shè)備，其控制繁雜、技術(shù)含量高，對日常保養(yǎng)維護(hù)要求嚴(yán)格，所以規(guī)范系統(tǒng)的保養(yǎng)對設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)可起到有效的保障。

回旋加速器的工作原理是離子源電離發(fā)射出粒子束流，該粒子束流在稱為Dees的半圓形電極盒（D型盒）中運(yùn)動(dòng)。半圓形電極盒與高頻振蕩電源相連，為加速粒子提供交變的電場。在磁場和電場的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的軌道中加速運(yùn)動(dòng)。帶電粒子經(jīng)多次加速后，其運(yùn)動(dòng)圓周軌道半徑達(dá)到最大并獲得最大的能量，在該點(diǎn)處粒子將被束流提取系統(tǒng)提取引出進(jìn)入靶室照射靶原子核，從而生產(chǎn)出所需要的正電子放射性核素[1-2]。不同型號(hào)的回旋加速器結(jié)構(gòu)有較大的差異，但基本組成相同，一般由磁場系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、離子源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、引出系統(tǒng)、靶系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和屏蔽系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)回顧性分析我院升級(jí)設(shè)備后在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的一些故障及處理方法、經(jīng)驗(yàn)，以供參考。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

回旋加速器beam on（束流轟擊開始）后大約20 min，離子源電流開始升高至1 900 mA以上，靶電流迅速由35 μA下降至4μA，關(guān)閉系統(tǒng)重新啟動(dòng)，beamon后大約5min故障重現(xiàn)。

1.2 故障分析及處理

影響離子源電流升高的因素包括離子源系統(tǒng)、靶系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和射頻系統(tǒng)等[3]?；匦铀倨髡顟B(tài)工作時(shí)離子源電流應(yīng)在1 000 mA以下，當(dāng)高于1 000 mA后會(huì)非常不穩(wěn)定。全新二代離子源最初使用時(shí)靶電流設(shè)為35 μA，離子源電流應(yīng)在400 mA左右，在一個(gè)較長時(shí)期內(nèi)比較穩(wěn)定，隨著設(shè)備工作時(shí)間的增長會(huì)逐漸升高至無法使用。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)推測此故障（離子源電流異常升高）最可能由真空系統(tǒng)和離子源系統(tǒng)的異常導(dǎo)致，通過調(diào)節(jié)離子源氣體氫氣流量和提高真空度，故障發(fā)生的幾率大大降低，但未能完全排除。進(jìn)一步對離子源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：使用離子源遙控校準(zhǔn)系統(tǒng)（smart align service tools）在真空腔外通過可移動(dòng)的離子源底座對離子源的陽極進(jìn)行遙控微調(diào)，通過監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)面板直接讀取離子源的實(shí)時(shí)參數(shù)，精確地對離子源進(jìn)行調(diào)試，使離子源達(dá)到一個(gè)最佳的狀態(tài)。通過對以上2個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化操作后故障排除。對該設(shè)備定期檢查、記錄各個(gè)系統(tǒng)氣體流量十分必要，新更換離子源需要短時(shí)間的適應(yīng)穩(wěn)定期。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

回旋加速器停機(jī)斷電后重新啟動(dòng)，在待機(jī)狀態(tài)下各個(gè)系統(tǒng)一切正常。第2天使用時(shí)報(bào)錯(cuò)誤信息：Fault in RF system，waterflow fault。

2.2 故障分析及處理

從錯(cuò)誤信息上分析應(yīng)該是射頻系統(tǒng)二級(jí)水冷流量出現(xiàn)異常。檢查射頻電源發(fā)生器（radio frequency power generator，RFPG）、RF1、RF2二級(jí)水冷流量，發(fā)現(xiàn)RF2流量為8L/min，正常范圍應(yīng)該是10～12L/min。重新調(diào)節(jié)RF2流量但是最高僅能達(dá)到9 L/min，降低其他系統(tǒng)的流量，RF2流量仍然未升高。工程師通過全面檢查發(fā)現(xiàn)射頻系統(tǒng)沒有完全啟動(dòng)，MINItrace Ⅱ的源控制單元（source control unit，SCU）自帶一個(gè)液晶面板，控制面板上顯示信息為“GE Healthcare SCU booting…”。斷電，重新啟動(dòng)RFPG系統(tǒng)，報(bào)警解除。RF2流量器由于長時(shí)間使用耗損嚴(yán)重，檢測RF2流量器時(shí)發(fā)現(xiàn)流量器核心部件磨損、腐蝕嚴(yán)重，已經(jīng)出現(xiàn)明顯凹槽，黃色閥體已成黑色。用超聲波清洗及必要的其他處理后維持使用，常規(guī)檢查發(fā)現(xiàn)所有流量器均存在同樣問題，全部更換后設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

3 故障三

3.1 故障現(xiàn)象

回旋加速器射頻系統(tǒng)工作異常，錯(cuò)誤信息：Fault in RF system，can not set standby mode。

3.2 故障分析及處理

工程師常規(guī)檢查發(fā)現(xiàn)射頻熔斷器故障，起因?yàn)樵O(shè)備間濕度偏高，在射頻柜頂部射頻電纜進(jìn)入射頻柜的進(jìn)口處發(fā)現(xiàn)大量銹跡，在射頻柜上方承載35 000 V/ 101 MHz的射頻電纜與射頻柜連接處嚴(yán)重腐蝕生銹。電纜是由屋頂經(jīng)天花板穿過后接到射頻柜上，觀察發(fā)現(xiàn)電纜上有水漬。分析原因?yàn)樗鞯缴漕l電纜與射頻柜連接處生銹。先對生銹器件進(jìn)行處理及更換，然后測量射頻電纜連接處接觸電阻發(fā)現(xiàn)有明顯改善，更換熔斷器后一切正常。針對該現(xiàn)象進(jìn)行排查，原因?yàn)榕镯數(shù)目照{(diào)水管結(jié)有冷凝水，空調(diào)水管保溫套的接頭剛好與射頻電纜接觸，冷凝水從保溫套的接頭處流出，沿該管線流到射頻柜上。將空調(diào)水管與電纜線進(jìn)行隔離，在設(shè)備室加大功率除濕器，故障排除。

4 故障四

4.1 故障現(xiàn)象

回旋加速器生產(chǎn)F離子結(jié)束后，F(xiàn)離子由回旋加速器傳輸至合成器的過程中出現(xiàn)異常，傳輸F離子失敗。

4.2 故障分析及處理

結(jié)合我院場地具體情況，F(xiàn)離子由回旋加速器靶室傳輸至合成器需20～40 s，基本正常。約2.5min后合成器未見活度，確認(rèn)傳輸故障。F離子首次傳輸失敗后，又經(jīng)多次長時(shí)間傳輸操作后，合成器記錄儀顯示活度僅有幾十毫居。初步分析判斷為傳輸管線上濾膜堵塞。遂于第2個(gè)工作日更換新濾膜，測試壓力正常，試傳H2O16至廢液瓶正常，加速器開始生產(chǎn)F離子，生產(chǎn)結(jié)束后傳輸還是失敗。嘗試多次傳輸后成功，但導(dǎo)致該次合成產(chǎn)率極低，約6%。經(jīng)工程師排查發(fā)現(xiàn)合成器傳輸壓力不穩(wěn)定、F離子傳輸管線有堵塞現(xiàn)象。檢查測試出合成器內(nèi)部傳輸通路的電磁閥故障。更換電磁閥和傳輸管線，故障排除。

5 故障五

5.1 故障現(xiàn)象

回旋加速器靶系統(tǒng)充填H2O16后報(bào)錯(cuò)，錯(cuò)誤信息為：Warning in target 1，target pressure fault，此時(shí)靶壓力為489.4 psi（1 psi=6.89 kPa）。

5.2 故障分析及處理

靶壓力的正常范圍是300～400 psi，超出正常值系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)并停止生產(chǎn)，日常使用時(shí)的靶壓力應(yīng)在350 psi左右。初步分析靶壓力過高原因可能是北方冬天氣溫突然下降，氣體供應(yīng)室和回旋加速器室溫差過大，由于熱脹冷縮使氣體傳輸管線內(nèi)的壓力變高所致。所以把首次充填完畢的H2O16傳至廢液瓶，然后進(jìn)行2次充填，靶系統(tǒng)壓力顯示為436.0 psi，有所降低，如此反復(fù)操作至第3次充填后，靶系統(tǒng)壓力顯示為389.6 psi，在正常范圍內(nèi)，操作系統(tǒng)無報(bào)錯(cuò)但還不是最佳狀態(tài)。第4次充填后靶系統(tǒng)壓力顯示為353.6 psi，設(shè)備可以正常工作完成當(dāng)天的生產(chǎn)任務(wù)，反復(fù)地充填與傳輸降低了傳輸管線中氣體的壓力。第2個(gè)工作日使用時(shí)故障變得更加嚴(yán)重，壓力由高變低后可以正常使用但是使用過程中壓力持續(xù)下降，一直降到系統(tǒng)壓力域值后報(bào)警生產(chǎn)停止。此現(xiàn)象否定了先前分析的溫度變化改變氣體壓力的故障原因。工程師對整個(gè)氣體傳輸系統(tǒng)分段進(jìn)行測漏檢測，發(fā)現(xiàn)供氣氣體瓶上的減壓閥出氣端的壓力控制失靈，從而導(dǎo)致傳輸管線中壓力忽高忽低。更換減壓閥后，故障排除。

6 小結(jié)

回旋加速器室及其附屬設(shè)備間必須嚴(yán)格按照要求控制其溫度、濕度、清潔度、通風(fēng)性及穩(wěn)定的電源供應(yīng)。認(rèn)真記錄各種設(shè)備的使用情況，每個(gè)系統(tǒng)及各種耗材都要按要求嚴(yán)格定期檢查、更換?；匦铀倨鞴ぷ飨到y(tǒng)非常復(fù)雜，各個(gè)系統(tǒng)之間聯(lián)系緊密，工作時(shí)任何系統(tǒng)都必須正常，所以必須嚴(yán)格按照設(shè)備廠家的要求由專業(yè)人員進(jìn)行定期保養(yǎng)與維護(hù)，從而提高回旋加速器使用效率與使用壽命。

[1]胡玉民，梁秀艷，于麗娟，等.MINItrace醫(yī)用回旋加速器升級(jí)后的性能分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（8）：126-127.

[2]李東，尚進(jìn)，朱洪峰.回旋加速器射頻諧振腔原理分析和故障排除[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（8）：131.

[3]包寶亮，何玉林，李劍波.MINItrace回旋加速器離子源的安裝與調(diào)試[J].中外醫(yī)療，2013，2（11）：197-198.

（收稿：2014-12-03 修回：2015-04-23）

R318.6；TH774

B

1003-8868（2015）11-0153-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.11.153

150081哈爾濱，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院PET-CT中心（胡玉民，梁秀艷，于麗娟，王文志）