Varian 600C/D直線加速器射束監(jiān)測(cè)故障檢測(cè)

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(cè)故障檢測(cè)

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(cè)系統(tǒng)的主要組成部分及工作原理。針對(duì)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(gè)通道嚴(yán)重失衡的故障進(jìn)行分析處理，并對(duì)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(cè)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(guò)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(duì)稱度＞2%），均為劑量聯(lián)鎖。同時(shí)橫向不對(duì)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(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)射線的相對(duì)強(qiáng)度并做校準(zhǔn)。主要由電離室作為檢測(cè)單元，以及劑量監(jiān)測(cè)電路作計(jì)數(shù)及監(jiān)測(cè)以保證線束質(zhì)量。

2.1 電離室

其基礎(chǔ)構(gòu)成是一個(gè)密封模塊，包含兩個(gè)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(guò)時(shí)，射線與電離室中的氣體相互作用產(chǎn)生離子對(duì)(正離子和電子)，它們?cè)谕饧与妶?chǎng)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(dòng)，正離子向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，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(duì)產(chǎn)生的放射線治療束進(jìn)行采樣，每一個(gè)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(hào)用于監(jiān)測(cè)和控制放射線治療束。由于電離室信號(hào)弱，要求極間電阻＞1000 mΩ。電離室信號(hào)引出線需采用屏蔽電纜并與鍍膜間良好接觸以減少信號(hào)干擾[3-4]。

2.2 劑量監(jiān)測(cè)電路

電離室輸出信號(hào)通過(guò)對(duì)稱性和劑量積分一號(hào)板監(jiān)測(cè)A、B通道（徑向）和二號(hào)板監(jiān)測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)，通過(guò)疊加放大器（A+B）和濾波器轉(zhuǎn)換為直流階度，再通過(guò)電壓頻率轉(zhuǎn)換器以每個(gè)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(shí)器接口板和定時(shí)器控制板計(jì)數(shù)，得到積分劑量。同時(shí)電流脈沖轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)也通過(guò)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(cè)射束的對(duì)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(guò)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(chǎng)，并反饋電離室高壓電場(chǎng)情況，見圖1。

圖1 射束監(jiān)測(cè)及電離室高壓電機(jī)電路圖

2.4 射束監(jiān)測(cè)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(hào)給對(duì)稱性和劑量積分一號(hào)和二號(hào)板進(jìn)行劑量積分計(jì)數(shù)及監(jiān)測(cè)其對(duì)稱性，并輸出到varian卡架底板, 由電纜W20→控制臺(tái)底板，見圖1。

2.5 計(jì)數(shù)電路

從控制臺(tái)底板→定時(shí)器接口板J1由電纜W29→定時(shí)器控制板。

2.6 對(duì)稱性電路

從控制臺(tái)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(hào)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(shí)原來(lái)橫向?qū)ΨQ性不穩(wěn)定的數(shù)值在徑向?qū)ΨQ性上出現(xiàn)。恢復(fù)調(diào)換的信號(hào)線，故障也恢復(fù)回原來(lái)狀態(tài)，從而可判定是信號(hào)采集部分的問(wèn)題。將測(cè)試點(diǎn)轉(zhuǎn)到機(jī)房?jī)?nèi)，測(cè)量機(jī)柜的同軸電纜接線面板，測(cè)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(wú)窮大。由于電離室輸出信號(hào)比較弱，這樣的阻值足以導(dǎo)致故障，說(shuō)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(cè)量J3處芯線與地阻值呈現(xiàn)為無(wú)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(cè)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(cè)量同軸電纜接線面板處的J3阻值為無(wú)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(cè)系統(tǒng)至今7個(gè)多月未出現(xiàn)過(guò)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(hào)線不會(huì)與金屬物件發(fā)生摩擦，它是從電離室穿過(guò)鉛塊，通過(guò)轉(zhuǎn)接頭將信號(hào)送出。在鉛塊內(nèi)，空氣流通相對(duì)較差，且有著很強(qiáng)的射線輻射，其射線束會(huì)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(zhǎng)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(huì)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(wú)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(duì)于信號(hào)傳輸處理這方面，應(yīng)準(zhǔn)確劃清是信號(hào)采集方面還是信號(hào)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(shí)解決故障。

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[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．

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[6] 王搖搖．醫(yī)用直線加速器的安全問(wèn)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