醫(yī)科達(dá)SYNERGY直線加速器GTO O/L聯(lián)鎖維修案例

于金科，孫波

煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，山東 煙臺(tái) 264000

醫(yī)科達(dá)SYNERGY直線加速器GTO O/L聯(lián)鎖維修案例

于金科，孫波

煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，山東 煙臺(tái) 264000

在我院醫(yī)科達(dá)直線加速器的臨床使用過程中，多次出現(xiàn)GTO O/L聯(lián)鎖。本文總結(jié)我院Elekta Synergy直線加速器運(yùn)行過程中出現(xiàn)的GTO O/L聯(lián)鎖，詳細(xì)分析了故障原因，重點(diǎn)介紹了排除故障的過程，供相關(guān)人員參考。

直線加速器；高壓發(fā)生器；醫(yī)療設(shè)備維修

引言

我院醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用直線加速器使用3年多來，多次出現(xiàn)GTO O/L（Gate Turn Over Overload）聯(lián)鎖。如果出束時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)到發(fā)送充電使能脈沖（Charge Enable Pulse）信號(hào)過程中次級(jí)線圈過流，將終止發(fā)送充電使能脈沖，2 s后系統(tǒng)再發(fā)送一個(gè)充電使能脈沖信號(hào)，12 s后如果故障未清除，將終止出束[1-2]，導(dǎo)致出現(xiàn)該聯(lián)鎖?，F(xiàn)將我院出現(xiàn)的GTO O/L聯(lián)鎖的可能原因及維修方法總結(jié)如下。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

治療病人過程中頻繁出現(xiàn)GTO O/L聯(lián)鎖，加速器束流停止。

1.2 故障分析及解決方法

加速器關(guān)機(jī)，打開Modulator Assy外殼，查看Modulator部分有沒有異常，排查高壓電纜、反峰組件上的二極管及電阻有無異常，檢查發(fā)現(xiàn)反峰二極管D1負(fù)端到閘流管陽極高壓線纜離金屬外殼太近，懷疑高壓時(shí)打火對(duì)地短路而出現(xiàn)GTO O/L連鎖，用高壓絕緣線將該段線纜屏蔽，使其遠(yuǎn)離金屬外殼，開機(jī)測(cè)試，故障消失。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

治療病人過程中出現(xiàn)GTO O/L聯(lián)鎖，查看聯(lián)鎖描述信息，為Item 83 HT Overload，查找手冊(cè)為閘流管在錯(cuò)誤時(shí)間打火。

圖1 閘流管電路圖

2.2 故障分析及解決方法

首先分析閘流管相關(guān)問題，查閱手冊(cè)得知，閘流管有6.3 V ac電源用來加熱陰極釋放電子，氫氣儲(chǔ)存在鈦氫化合物粉末中，5.5 V ac加熱電源通過加熱鈦氫化合物粉末容器Replenisher放出氫氣，G1+140 V dc用來激勵(lì)氫電離，當(dāng)氫離子電離完成，G1的電壓會(huì)維持在正常工作電壓12～22 V之間，隨著閘流管使用壽命，氣壓降低，G1電壓降低，需要升高加熱電壓增加氫氣；在Off狀態(tài)下，陰極和陽極之間存在高電位，G2的電壓為-140 V，阻止了陰極電子流向高電位的陽極，而后，G2接受了一個(gè)3 μS，+900 V脈沖電壓，電子流向陽極，閘流管擊穿，處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)PFN徹底放電，陰、陽極間的電壓差很小，閘流管停止導(dǎo)通，處于Off狀態(tài)，等待下次循環(huán)。正常情況下，閘流管的使用壽限是由于氫氣的耗盡，然而，當(dāng)補(bǔ)充器電壓過高，氫氣電壓過高，設(shè)備可能自發(fā)性接通（f re through）；如果replenisher電壓過低，會(huì)對(duì)陽極造成損傷。

圖2 設(shè)備總電路圖

圖3 閘流管電路圖

具體到這次故障，實(shí)際測(cè)試閘流管相關(guān)電壓，依次為5.5 V ac，6.3 V ac，16.9 V dc，145 V dc。符合手冊(cè)上對(duì)電壓的要求，因此，暫時(shí)排除閘流管故障的可能。

然后，對(duì)照電路圖，查找Item 83故障，在16區(qū)HT Control Area（HTCA）的HT PSU Control PCB通過HTCA Optical Receiver的OPTO 8光纖接口與HT Isolation PCB的OPTO2光纖接口相連，控制Item 83 HT overload聯(lián)鎖，具體查看設(shè)備時(shí)，發(fā)現(xiàn)HT Isolation PCB相連的3個(gè)光纖接頭（OPTO123）通過軟管固定到金屬支持片上，3股光纖在Gantry的旋轉(zhuǎn)過程中擦到Gantry Base致使光纖松動(dòng)或輕微損壞，改變金屬支持片角度，使光纖不能擦到Gantry Base，開機(jī)測(cè)試，出束正常，但一段時(shí)間后又出故障，懷疑該OPTO 2光纖損壞，更換備用光纖，故障消失[3]。

3 故障三

3.1 故障現(xiàn)象

機(jī)架角度在100°左右時(shí)頻繁報(bào)錯(cuò)GTO O/L聯(lián)鎖，束流停止，而其他角度偶報(bào)故障。

3.2 故障分析及解決方法

由于在100°左右時(shí)故障頻繁，考慮與角度相關(guān)，首先先從光纖通訊線纜及高壓線纜查起，檢查光纖通訊線纜沒有發(fā)現(xiàn)異常；檢查高壓電纜并未發(fā)現(xiàn)有對(duì)地打火痕跡；另外，測(cè)量高壓銅芯線對(duì)屏蔽線電阻，為無窮大，也沒有發(fā)現(xiàn)異常（如果發(fā)現(xiàn)高壓線纜有打火痕跡或者高壓銅芯線與屏蔽線導(dǎo)通，說明存在對(duì)地短路問題，需更換電纜或者采取相應(yīng)措施屏蔽）。

接下來考慮閘流管故障，參考前面分析閘流管的工作原理，閘流管G2在給出一個(gè)3 μs，+900 V脈沖電壓之后閘流管擊穿，陰極至G1放電過渡到陽極，根據(jù)陽極電流的大小以及陰極質(zhì)量的好壞，在閘流管上將會(huì)產(chǎn)生70～200 V的管壓降，只要維持陽極電壓足夠高（大于導(dǎo)電時(shí)管壓降，閘流管繼續(xù)維持弧光放電），此時(shí)柵極將失去控制作用，因管子點(diǎn)火后電極間形成的正離子把柵極負(fù)電場(chǎng)完全屏蔽起來了，只有當(dāng)陽極電壓降為0，氣體不能維持電離，柵極外的正離子與電子復(fù)合，即閘流管的消電離過程。如第一個(gè)圖，在3 μs觸發(fā)脈沖之后柵極立刻恢復(fù)至-140 V抑制電壓，與打開二道門的觸發(fā)脈沖波形一致，也就是說并沒有高壓從閘流管通過，脈沖變壓器放大出來的高壓并沒有加到PFN上，而是通過閘流管之前別的環(huán)節(jié)釋放掉。排除了閘流管故障[4]。

然后檢查反峰二極管是否擊穿，可以使用搖表檢查，如果沒有搖表可以將二極管摘掉，低劑量出束，看是否正常（此方法只可用于排除故障，不能長(zhǎng)時(shí)間出束）。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)反峰二極管正常。

懷疑問題可能出在17區(qū)（充電變壓器相關(guān)區(qū)域）為了更加直接的觀察打火點(diǎn)，架設(shè)相機(jī)出束過程中對(duì)17區(qū)錄像，發(fā)現(xiàn)出束時(shí)傾瀉電阻R2燒紅了，伴打火跡象，將該電阻兩端摘掉，電阻正常，但兩級(jí)與地導(dǎo)通，R2電阻明顯與外殼擊穿導(dǎo)通，S2采樣的次級(jí)高壓并直接傾瀉至大地。更換新電阻，開機(jī)測(cè)試，出束正常。

4 維修總結(jié)

出現(xiàn)GTO O/L聯(lián)鎖，首先檢查光纖通訊線纜是否有問題，檢查HT isolation PCB 上光纖LED OPTO 2是否亮著。如果不亮，檢查相關(guān)線路，更換故障部分；檢查高壓控制區(qū)光學(xué)接收器上的OPTO8是不是亮著，如果不亮，說明光纖故障，更換備用光纖。

然后使用示波器檢查PFN是否正常，如果沒有波形，需進(jìn)行如下檢查：① 檢查放電棒是不是遺忘在放電位置上，導(dǎo)致對(duì)地短路；② 檢查PFN線路是否低阻抗：關(guān)掉接口柜上HT開關(guān)，給PFN放電，檢查反峰組件上的二極管和電阻是否擊穿或?qū)Φ囟搪?，檢查PFN以及相關(guān)高壓線纜，查看是否有打火或者對(duì)地短路現(xiàn)象；③ 檢查閘流管是否存在故障，正常情況下，閘流管壽命取決于氫氣發(fā)生器，氫包的氣壓隨著使用的時(shí)間，氫氣會(huì)慢慢地減少。如果氫包電壓過高，氫氣氣壓過高將導(dǎo)致閘流管直接導(dǎo)通，導(dǎo)致報(bào)錯(cuò)。此時(shí)需要更換新的閘流管。

如果示波器檢查PFN波形，還需繼續(xù)檢查PFN是否完全充電，頻率是否正常，如果都正常，懷疑有噪聲干擾導(dǎo)致報(bào)錯(cuò)；如果正常，檢查PFN電容是否損壞，例如鼓包或者漏油，若有類似情況需要更換PFN；最后檢查充電二極管是否正常，若有故障，考慮更換充電變壓器[5]。

最后，排查GTO O/L聯(lián)鎖故障過程中，要特別注意充電變壓器與PFN之間高壓線纜短路或打火問題。

[1]顧本廣.醫(yī)用直線加速器[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[2]胡逸民.腫瘤放射物理學(xué)[M].北京:原子能出版社,1999.

[3]陳永東.醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器高壓控制故障維修[J].醫(yī)療裝備,2015,28(6):116.

[4]侯吉祥,李全福.基層醫(yī)院醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器故障分析及維修研究[J].科技風(fēng),2016,(1):54.

[5]張海成.醫(yī)科達(dá)加速器高壓部分的工作原理及應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備,2014,(9):64-66.

Troubleshooting Cases of Elekta Synergy Linear Accelerator GTO O/L Interlock

YU Jin-ke, SUN Bo
Department of Medical Engineering, Yantai Yuhuangding Hospital, Yantai Shandong 264000, China

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.053

1674-1633(2016)12-0178-03

2016-08-16

作者郵箱：13688661691@163.com