Varian 600C/D直线加速器射束监测故障检测

2013-07-24

中国医疗设备 2013年5期

汕头大学医学院附属肿瘤医院设备科，广东汕头 515031

杜毓，许晓玲

汕头大学医学院附属肿瘤医院设备科，广东汕头 515031

本文介绍了医用电子直线加速器中射束监测系统的主要组成部分及工作原理。针对该系统出现的因电离室电缆发生严重龟裂，导致漏电引起的剂量计数两个通道严重失衡的故障进行分析处理，并对引起该电缆龟裂的原因做出分析讨论。建议在某根电缆发生严重龟裂的情况下，更换电离室全部电缆。

直线加速器；射束监测系统；电离室电缆漏电；医疗设备维修

1 故障现象

在治疗过程中出现MU1与MU2数值不同，MU1数值正常，而MU2的数值只有约正常值的一半。随之出现相应的DS12（MU1和MU2的读数相差＞5%或2MU（取较大者）出现联锁）和SYM2（横向不对称度＞2%），均为剂量联锁。同时横向不对称性数值在-1.9～-3.8之间，而径向数值则正常，保持在0。

2 原理分析

射束监测系统用于检测射线的相对强度并做校准。主要由电离室作为检测单元，以及剂量监测电路作计数及监测以保证线束质量。

2.1 电离室

其基础构成是一个密封模块，包含两个独立的电离室夹在一起。由高压电极和收集电极组成，采用充气透射式。当射线束经过时，射线与电离室中的气体相互作用产生离子对(正离子和电子)，它们在外加电场的作用下被收集板收集。气体中产生的电子向正极板运动，正离子向负极板运动，电离强度与射入的射线强度成一定比例[1-2]。电离室对产生的放射线治疗束进行采样，每一个剂量脉冲所创造的电荷都被提取为电流脉冲，输出的电信号用于监测和控制放射线治疗束。由于电离室信号弱，要求极间电阻＞1000 mΩ。电离室信号引出线需采用屏蔽电缆并与镀膜间良好接触以减少信号干扰[3-4]。

2.2 剂量监测电路

电离室输出信号通过对称性和剂量积分一号板监测A、B通道（径向）和二号板监测C、D通道（横向）。以径向为例，电离室的半圆电极板A、B电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，通过叠加放大器（A+B）和滤波器转换为直流阶度，再通过电压频率转换器以每个周期为单位，将直流阶度按照一定的比例转换为脉冲数，输入到定时器接口板和定时器控制板计数，得到积分剂量。同时电流脉冲转换的电压信号也通过差分放大器(A-B)和滤波器、缓冲器转换为直流阶度，以监测射束的对称性，并输入到仪表接口板和A/D数转换控制板进行数字化处理，以百分比形式显示于监视器上。

2.3 电离室高压电极板电路

从真空电源板、直流-直流转换器PS2给出500V直流电压（高压电极板电压），在输出端J2—1（径向）和J2—4（横向）送出，由电缆W108→电离室接线端J1和J5，再通过电离室接线端J2和J6回到真空电源板形成回路，给电离室提供电场，并反馈电离室高压电场情况，见图1。

图1 射束监测及电离室高压电机电路图

2.4 射束监测电路

电离室接线端J3、J4（径向）和J7、J8（横向）经6P1转换插头,由电缆 W109→机柜的同轴电缆接线面板，由电缆W12→控制柜。在控制柜内的varian卡架底板输入端J1、J2为通道一，J3、J4为通道二，分别将信号给对称性和剂量积分一号和二号板进行剂量积分计数及监测其对称性，并输出到varian卡架底板, 由电缆W20→控制台底板，见图1。

2.5 计数电路

从控制台底板→定时器接口板J1由电缆W29→定时器控制板。

2.6 对称性电路

从控制台底板→ 仪表接口板J1由电缆W33→A/D转换控制板。

3 故障分析与处理

进入维修模式，在校准选项中，点击剂量校准，进行积分校准，出现ION2数值仅为正常值的一半，ION1数值正常。

为确定故障位置是在信号采集部分还是数据处理部分，将Varian卡架底板J1、J2分别与J3、J4调换，见图2，再做积分校准，出现MU1数值只有一半而MU2数值正常。同时原来横向对称性不稳定的数值在径向对称性上出现。恢复调换的信号线，故障也恢复回原来状态，从而可判定是信号采集部分的问题。将测试点转到机房内，测量机柜的同轴电缆接线面板，测试中发现J3电离室 C通道端口有约130 kΩ的阻值，而其他J1、J2、J4端口阻值均为无穷大。由于电离室输出信号比较弱，这样的阻值足以导致故障，说明故障出于电离室或者相关电缆[5]。将6P1转换插头拔掉，重新测量J3处芯线与地阻值呈现为无穷大，即故障点可能在6P1与电离室之间的电缆或者电离室本身。卸开机头外壳及与灯野反射镜及相关铅块，可看到电离室，断开J7与电离室相接的电缆插头，重新测量其电缆芯线与地的阻值，依然呈现为100 kΩ左右，可判定该电缆的芯线漏电。卸下该条电缆，发现电缆某处已发生严重的外皮龟裂现象，并且出现外皮绝缘层部分脱落。更换之并重新测量同轴电缆接线面板处的J3阻值为无穷大，电离室并未发生故障，再次做积分校准，恢复正常，故障解除。

图2 故障诊断分析部分电路图

更换该电缆后，在20 d内电离室的其他相关电缆陆续出现相似的漏电现象。将全部电缆更换后，该监测系统至今7个多月未出现过类似的故障。

4 讨论

电离室安装在加速器机头内，位于第一准直器与第二准直器之间，属于固定部件，其信号线不会与金属物件发生摩擦，它是从电离室穿过铅块，通过转接头将信号送出。在铅块内，空气流通相对较差，且有着很强的射线辐射，其射线束会与空气相作用产生臭氧和氮的氧化物[6]。一般电缆绝缘介质的主要成分是聚氯乙烯，臭氧具有很强的氧化性，该电缆长期处于浓度较高的臭氧环境下，可发生外皮氧化、龟裂等降低绝缘性能的可能。该电缆发生龟裂的部分位于铅块内，外皮也会比铅块外的电缆较快地出现褪色、韧性不足等现象，其铜质接头也比铅块外的接头无光泽。由于电离室的8根电缆处于相同环境，在发现有电缆因严重龟裂引起漏电的情况下，建议更换全部电缆。