西門子直線加速器劑量聯鎖的研究與實踐

楊愛建 李 慧 錢建鋒

西門子ONCOR直線加速器是全數字化直線加速器，自動化程度高，故障以聯鎖形式直接顯示，通過聯鎖系統診斷代碼可快速判斷、分析與維修。

加速器劑量率在放射治療中至關重要，國家主管部門對醫用直線加速器劑量率的變化有嚴格的限定∶在固定治療時＜1%，旋轉治療時＜士1.5%。在治療中，當劑量率或劑量超過額定范圍時，加速器即出現劑量聯鎖停機，并中斷治療[1]。引起加速器劑量聯鎖的因素很多，包括微波系統、自動頻率控制系統(AFC)、注入系統(injector)、劑量監測系統、控制系統以及優化調試等多方面因素[2]。

就西門子ONCOR直線加速器而言，其劑量聯鎖故障包括∶①12# Dose rate 1(SW)劑量1(軟件故障)；②13# Dose rate 2(SW)劑量2(軟件故障)；③21# Hi Rate 1 高劑量率1；④22# Hi Rate 2 高劑量率2；⑤32#RDS Interface RDS接口模式出錯；⑥54# dose rate 2(HW)劑量率2 (硬件故障)；⑦57#Dose 1 offset 劑量1偏移；⑧58#Dose 1 saturation 劑量1飽和；⑨60# Dose 2 offset 劑量2偏移；⑩61#dose 2 saturation 劑量2飽和；97# Dose 1 or 2 Calc劑量1或2計數；98# Dose simulation劑量模擬等[3]。

在如此眾多的劑量聯鎖中，對實際使用中遇到的3例劑量聯鎖故障進行探討總結如下。

1 故障一

1.1 故障現象

報54# Dose Rate 2(HW)聯鎖。

1.2 故障分析與處理

(1)西門子劑量監測系統具有一些擴展的功能，例如當到達預選值時終止輻照；當加速器輻射輸出的劑量率變化太大時終止輻射等[4]。本故障聯鎖通過查閱相關資料可知，54# Dose Rate 2(HW)聯鎖說明劑量率2與劑量率控制電壓偏離超過20%(Dose rate 2 differs from DRCV by more than ±20%)，故障可能在硬件部分[5]。

(2)按照經驗做法，進Service做Research、Default、Treat優化，但遺憾的是無論如何優化，不管是開環或閉環劑量率一直上不去。

(3)查看RF反射波波形，波形圖形正常(如圖1所示)，但波形抖動。

圖1 RF反射波波形

(4)觀察 INJ-I 波形，同樣波形圖形正常(如圖2所示)，但也是波形抖動。

圖2 INJ-I注入器波形

(5)關閉微波，再查看INJ-I 波形，波形仍抖動。如此分析故障應出在注入器部分。

(6)在繼續關閉微波的情況下，測量注入器高壓模塊外殼對地負高壓，高壓在-12.5 KV至-15.0 KV間抖動，再測量注入器控制模塊之X41、X35、X36電壓，電壓均穩定不變[6]。

(7)整體拆下注入器，細致觀察注入器控制板和高壓板各元器件，發現連接PS1與U1間的連接線有打火、碳化痕跡，測量該連接線其阻值已是無窮大。解剖該導線，發現靠U1一端串有一燒壞的電阻，阻值已無法判斷，功率為1 W。

(8)因無1 W功率的電阻且無該注入器部分電路圖，試探采用4只100 KΩ/0.25 W的電阻并聯成25 KΩ/1 W電阻替代燒壞的電阻，用熱縮套管保護并在易打火處點熱熔膠，防止高壓打火。

(9)開機再看INJ-I波形，不再抖動，機器HW Dose Rate 2聯鎖故障消除，其余亦正常，長時間使用后未再發生此問題。

2 故障二

2.1 故障現象

報13# Dose Rate 2(SW)聯鎖。

2.2 故障分析與處理

(1)根據聯鎖代碼通過查閱相關資料可知，13# Dose Rate 2(SW)聯鎖說明劑量率2與劑量率控制電壓偏離超過20%/暫停期間劑量2累計超過0.4 MU(Compare with DRCV data， +-20%. Accumulated dose 2 exceeded 0.4 MU in paused state)，故障可能在軟件部分[7]。

(2)進Service做Research、Default、Treat優化，但通過優化故障不能消除。

(3)考慮可能是注入器問題，參照圖紙PCB SCHEM，INJ LV Control[8]。

(4)在INJ-Trigger無觸發信號情況下，實測電阻R22兩端壓差為80 V，而正常情況壓差應為0 V。

(5)測Q3(IXTH6N90， 6 A 900 V)，該場效應管已被擊穿，更換該元件后聯鎖不再出現，機器恢復正常。

3 故障三

3.1 故障現象

報32# RDS Interface聯鎖。故障表現為X射線Dose Rate低，最多開環調節劑量率僅達到290 Mu/ Min，電子線能正常運行。

3.2 故障分析與處理

(1)進Service查具體化故障代碼為1121 Failure in write RIO，此故障是因劑量率低而引起的接口故障[9]。

(2)進Service做Research、Default、Treat優化，通過優化故障不能消除。

(3)測量INJ-Feedback電壓（即R50兩端電壓)，為3.8 V，正常值為4.1 V[10]。卸下LV Control板，測量Q8(2N6547)，確認擊穿，更換Q8，重新測量R50電壓為4.08 V，數據正常，機器聯鎖故障消失，運行正常。

4 經驗總結

通過對以上幾例維修實例分析研究，劑量聯鎖故障處理時可采用如下通用路徑∶

(1)通過聯鎖系統診斷代碼分析解讀故障。

(2)進Service做Research、Default、Treat優化，看優化后故障能不能消除。

(3)觀察Charge-I、RF、PFN、Injector-I、Beam-I、Dose-I等與劑量相關的波形，初步定位聯鎖是因微波系統、自動頻率控制系統、注入系統、劑量監測系統、整機控制系統還是優化調試[11]。

(4)測量典型工作電壓并與圖紙對照。

(5)注意查看元件是否有過熱、發焦、松動、斷裂、漏液等異常，查看重點路徑元件有無短路、開路、變值等變化。

(6)對于與劑量相關的幾個大功率元件要重點檢測[12]。

5 結語

維修技能不是一時練就的，而是需要長期總結積累，維修時要善于觀察設備的故障現象，根據掌握的專業理論知識和實際經驗，仔細分析故障可能是由哪一部分電路原因引起的，要依據隨機電原理圖，將分析、測量與觀察相結合，只有這樣我們才會起到事半功倍的效果。

[1]王京陵，鄭玲.醫用直線加速器劑量率故障的關鍵因素[J].中國醫療器械雜志，2004，28(1)∶73.

[2]楊紹洲，陳龍華，張樹軍.醫用電子直線加速器[M].北京∶人民軍醫出版社，2004∶2.

[3]西門子技術文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].13-261.

[4]顧本廣.醫用加速器[M]，北京∶科學出版社，2003∶10.

[5]西門子技術文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].68.

[6]西門子維修電路圖SIEMENS ONCOR Service Drawings. PCB SCHEM， INJ LV Control， 4th Injector[G].73.

[7]西門子技術文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].26.

[8]西門子維修電路圖SIEMENS ONCOR Service Drawings.PCB SCHEM， INJ LV Control， 4th Injector[G].74.

[9]西門子技術文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].51.

[10]西門子維修電路圖SIEMENS ONCOR Service Drawings. PCB SCHEM， INJ LV Control， 4th Injector[G].75.

[11]李軍，張西志.西門子M型醫用直線加速器故障維修與分析[J].中國醫療設備，2010，25(7)∶109-111.

[12]楊瑞峰.西門子Primus E加速器故障檢修二例[J].醫療衛生裝備，2009，30(7)∶126.