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)合具體案例進行分析，了解該故障發(fā)生的原理，進行UDRS故障的檢修與維護。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)具體情況的原理進行相關(guān)檢修，快速的解決了該聯(lián)鎖故障。針對不同UDRS聯(lián)鎖的故障現(xiàn)象，工程師應(yīng)善于利用隨機自帶圖紙，分別從PFN、RF DRIVER和AFC這3個相關(guān)電路進行分析，可以快速檢修該故障，方法簡單而有效。

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行放射治療的常用設(shè)備，該機型為射線能量是雙光子的高能機。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。因此正確的維護保養(yǎng)、維修和使用，對加速器的良好運行至關(guān)重要[1-2]。該設(shè)備在使用過程中，在機械精度和劑量準(zhǔn)確性方面，均具有較高的穩(wěn)定性；在機器保養(yǎng)維修方面，機器本身自帶部分報錯功能，可以給日常的維修保養(yǎng)工作帶來一定的便利。但由于其結(jié)構(gòu)和原理的復(fù)雜性，機器在出現(xiàn)故障時，如何快速檢修，以盡可能少的減少中斷病人治療的時間，是我們必須要考慮的問題。在故障出現(xiàn)以后，要仔細分析故障現(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)驗和教訓(xùn)。

我院根據(jù)日常的使用經(jīng)驗總結(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)致檢修的方法和過程相對繁瑣。本文結(jié)合實例，通過分析相關(guān)圖紙，對UDRS聯(lián)鎖產(chǎn)生的原理和檢修進行了介紹。根據(jù)隨機手冊解釋：“UDRS聯(lián)鎖是指實際提供的劑量率在經(jīng)過—段特定時間后會低于預(yù)期值”。這個安全連鎖能夠檢測到旋轉(zhuǎn)式治療和增強式動態(tài)楔形濾片模式小可能發(fā)生的劑量測定錯誤。射束打開后2 s，在增強式動態(tài)楔形濾片和/或旋轉(zhuǎn)式治療過程中，自動頻率控制可能會不協(xié)調(diào)[3-4]。下列情況下，跳數(shù)（MU）太少決定劑量不足率：① UDRl（劑量通道一）和UDR2（劑量通道二），0.01 min的時間間隔；② UDRS，50 s的時間間隔。可能的原因：① 每次的MU太少；② 每個服務(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型，具有較高的劑量和機械精度的穩(wěn)定性，設(shè)備運行相對安全和穩(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來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，其治療腫瘤的機理是利用高能X射線照射病灶部位以消滅病變細胞[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

仔細對隨機圖紙分析發(fā)現(xiàn)，引起UDRS聯(lián)鎖的故障，主要由脈沖調(diào)制（PNF）、自動頻率控制（Automatic Frequency Control，AFC）、微波驅(qū)動器3個因素組成[9]。當(dāng)出現(xiàn)UDRS故障時，通過調(diào)節(jié)能量調(diào)節(jié)板上面相對應(yīng)的信號，或多或少的能夠引起劑量率的改變。

進入維修模式后，實測發(fā)現(xiàn)每檔能量均報UDRS聯(lián)鎖，進入每檔能量以后，僅僅只能出幾跳，就報UDRS聯(lián)鎖；任意選擇一檔能量，通過調(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，這就說明加速器用來產(chǎn)生直流高壓脈沖的脈沖調(diào)制器部分有問題[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)的保護電路組成[11]。

2.1.3 解決方案

考慮到機器是在治療2～3 h以后出現(xiàn)聯(lián)鎖，而且通過分析該控制電路的原理發(fā)現(xiàn)，在這整個電路中有主閘流管和DeQ兩個損耗件。首先檢查柵控電源板上面的測試點3（TP3）監(jiān)測點的電壓，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，該電壓為27 V，說明主閘流管內(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，機器恢復(fù)正常。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

機器在正常治療某一病人時，進行射野切換轉(zhuǎn)動機架后，再出束治療病人時，機器報UDRS聯(lián)鎖故障。

2.2.2 故障分析

中斷治療病人后，將機架回到零度位置，進入維修模式，發(fā)現(xiàn)每檔能量均能正常出束。考慮是否和機架角度有關(guān)，邊轉(zhuǎn)動機架邊出束，發(fā)現(xiàn)當(dāng)機架處于160°左右時，機器會報UDRS聯(lián)鎖。當(dāng)機器處于該角度時，將AFC控制板上的開關(guān)由自動控制撥到手動控制以后，嘗試調(diào)節(jié)AFC，機器可正常出束，由此可大致判定該聯(lián)鎖由AFC自動控制電路故障引起[14]。AFC自動控制電路由RF DRIVER輸入進速調(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

在機器報UDRS聯(lián)鎖時，利用示波器測量控制柜上面的水負載2波形（圖1），結(jié)果說明RF DRIVER及相關(guān)電路無問題[16-17]。測量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)機架角度有關(guān)，通過分析發(fā)現(xiàn)，AFC控制電路部分能隨著機架轉(zhuǎn)動的有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伴隨機架的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動作幅度最大，首先排除它。查閱隨機圖紙，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的控制信號線[20]，從兩端的接口上取下該電纜后，將萬用表測量表筆延長后測量23和25腳發(fā)現(xiàn)，在機架轉(zhuǎn)動到機器出聯(lián)鎖的角度時23腳斷開了，拆開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)機架邊出束，故障消除，機器恢復(fù)正常。

圖1 利用示波器測量控制柜上的水負載波形

3 討論

在日常使用過程中，引起UDRS聯(lián)鎖的原因有很多種，瓦里安大部分高能機的原理與本文所介紹機型類似，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，充分利用隨機自帶圖紙，快速定位引起故障的原因，再依據(jù)具體情況進行相關(guān)檢測，就可快速的解決該聯(lián)鎖故障。根據(jù)我院使用經(jīng)驗，主閘流管對環(huán)境溫度的要求比較高[21]，因為高頻率且在高壓環(huán)境下使用，導(dǎo)致該器件產(chǎn)熱很高?？刂坪檬覂?nèi)環(huán)境溫度和濕度，在保障機器穩(wěn)定性的同時，還能大大的延長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