MINItrace Ⅱ 医用回旋加速器故障分析与排除

胡玉民，梁秀艳，于丽娟，王文志

MINItrace Ⅱ 医用回旋加速器故障分析与排除

胡玉民，梁秀艳，于丽娟，王文志

0 引言

我院于2002年底将原使用的美国GE公司产型号为MINItrace医用回旋加速器升级更新为MINItraceⅡ。该设备是集核医学、物理学、空气动力学、计算机科学等多学科于一体的大型医疗设备，其控制繁杂、技术含量高，对日常保养维护要求严格，所以规范系统的保养对设备的正常运转可起到有效的保障。

回旋加速器的工作原理是离子源电离发射出粒子束流，该粒子束流在称为Dees的半圆形电极盒（D型盒）中运动。半圆形电极盒与高频振荡电源相连，为加速粒子提供交变的电场。在磁场和电场的作用下被加速的粒子在近似于螺旋的轨道中加速运动。带电粒子经多次加速后，其运动圆周轨道半径达到最大并获得最大的能量，在该点处粒子将被束流提取系统提取引出进入靶室照射靶原子核，从而生产出所需要的正电子放射性核素[1-2]。不同型号的回旋加速器结构有较大的差异，但基本组成相同，一般由磁场系统、射频系统、离子源系统、真空系统、引出系统、靶系统、诊断系统、冷却系统和屏蔽系统等组成。现回顾性分析我院升级设备后在运行过程中出现的一些故障及处理方法、经验，以供参考。

1 故障一

1.1 故障现象

回旋加速器beam on（束流轰击开始）后大约20 min，离子源电流开始升高至1 900 mA以上，靶电流迅速由35 μA下降至4μA，关闭系统重新启动，beamon后大约5min故障重现。

1.2 故障分析及处理

影响离子源电流升高的因素包括离子源系统、靶系统、真空系统和射频系统等[3]。回旋加速器正常状态工作时离子源电流应在1 000 mA以下，当高于1 000 mA后会非常不稳定。全新二代离子源最初使用时靶电流设为35 μA，离子源电流应在400 mA左右，在一个较长时期内比较稳定，随着设备工作时间的增长会逐渐升高至无法使用。根据多年的工作经验推测此故障（离子源电流异常升高）最可能由真空系统和离子源系统的异常导致，通过调节离子源气体氢气流量和提高真空度，故障发生的几率大大降低，但未能完全排除。进一步对离子源系统进行优化：使用离子源遥控校准系统（smart align service tools）在真空腔外通过可移动的离子源底座对离子源的阳极进行遥控微调，通过监控软件的数据面板直接读取离子源的实时参数，精确地对离子源进行调试，使离子源达到一个最佳的状态。通过对以上2个系统的优化操作后故障排除。对该设备定期检查、记录各个系统气体流量十分必要，新更换离子源需要短时间的适应稳定期。

2 故障二

2.1 故障现象

回旋加速器停机断电后重新启动，在待机状态下各个系统一切正常。第2天使用时报错误信息：Fault in RF system，waterflow fault。

2.2 故障分析及处理

从错误信息上分析应该是射频系统二级水冷流量出现异常。检查射频电源发生器（radio frequency power generator，RFPG）、RF1、RF2二级水冷流量，发现RF2流量为8L/min，正常范围应该是10～12L/min。重新调节RF2流量但是最高仅能达到9 L/min，降低其他系统的流量，RF2流量仍然未升高。工程师通过全面检查发现射频系统没有完全启动，MINItrace Ⅱ的源控制单元（source control unit，SCU）自带一个液晶面板，控制面板上显示信息为“GE Healthcare SCU booting…”。断电，重新启动RFPG系统，报警解除。RF2流量器由于长时间使用耗损严重，检测RF2流量器时发现流量器核心部件磨损、腐蚀严重，已经出现明显凹槽，黄色阀体已成黑色。用超声波清洗及必要的其他处理后维持使用，常规检查发现所有流量器均存在同样问题，全部更换后设备运转正常。

3 故障三

3.1 故障现象

回旋加速器射频系统工作异常，错误信息：Fault in RF system，can not set standby mode。

3.2 故障分析及处理

工程师常规检查发现射频熔断器故障，起因为设备间湿度偏高，在射频柜顶部射频电缆进入射频柜的进口处发现大量锈迹，在射频柜上方承载35 000 V/ 101 MHz的射频电缆与射频柜连接处严重腐蚀生锈。电缆是由屋顶经天花板穿过后接到射频柜上，观察发现电缆上有水渍。分析原因为水流到射频电缆与射频柜连接处生锈。先对生锈器件进行处理及更换，然后测量射频电缆连接处接触电阻发现有明显改善，更换熔断器后一切正常。针对该现象进行排查，原因为棚顶的空调水管结有冷凝水，空调水管保温套的接头刚好与射频电缆接触，冷凝水从保温套的接头处流出，沿该管线流到射频柜上。将空调水管与电缆线进行隔离，在设备室加大功率除湿器，故障排除。

4 故障四

4.1 故障现象

回旋加速器生产F离子结束后，F离子由回旋加速器传输至合成器的过程中出现异常，传输F离子失败。

4.2 故障分析及处理

结合我院场地具体情况，F离子由回旋加速器靶室传输至合成器需20～40 s，基本正常。约2.5min后合成器未见活度，确认传输故障。F离子首次传输失败后，又经多次长时间传输操作后，合成器记录仪显示活度仅有几十毫居。初步分析判断为传输管线上滤膜堵塞。遂于第2个工作日更换新滤膜，测试压力正常，试传H2O16至废液瓶正常，加速器开始生产F离子，生产结束后传输还是失败。尝试多次传输后成功，但导致该次合成产率极低，约6%。经工程师排查发现合成器传输压力不稳定、F离子传输管线有堵塞现象。检查测试出合成器内部传输通路的电磁阀故障。更换电磁阀和传输管线，故障排除。

5 故障五

5.1 故障现象

回旋加速器靶系统充填H2O16后报错，错误信息为：Warning in target 1，target pressure fault，此时靶压力为489.4 psi（1 psi=6.89 kPa）。

5.2 故障分析及处理

靶压力的正常范围是300～400 psi，超出正常值系统会报错并停止生产，日常使用时的靶压力应在350 psi左右。初步分析靶压力过高原因可能是北方冬天气温突然下降，气体供应室和回旋加速器室温差过大，由于热胀冷缩使气体传输管线内的压力变高所致。所以把首次充填完毕的H2O16传至废液瓶，然后进行2次充填，靶系统压力显示为436.0 psi，有所降低，如此反复操作至第3次充填后，靶系统压力显示为389.6 psi，在正常范围内，操作系统无报错但还不是最佳状态。第4次充填后靶系统压力显示为353.6 psi，设备可以正常工作完成当天的生产任务，反复地充填与传输降低了传输管线中气体的压力。第2个工作日使用时故障变得更加严重，压力由高变低后可以正常使用但是使用过程中压力持续下降，一直降到系统压力域值后报警生产停止。此现象否定了先前分析的温度变化改变气体压力的故障原因。工程师对整个气体传输系统分段进行测漏检测，发现供气气体瓶上的减压阀出气端的压力控制失灵，从而导致传输管线中压力忽高忽低。更换减压阀后，故障排除。

6 小结

回旋加速器室及其附属设备间必须严格按照要求控制其温度、湿度、清洁度、通风性及稳定的电源供应。认真记录各种设备的使用情况，每个系统及各种耗材都要按要求严格定期检查、更换。回旋加速器工作系统非常复杂，各个系统之间联系紧密，工作时任何系统都必须正常，所以必须严格按照设备厂家的要求由专业人员进行定期保养与维护，从而提高回旋加速器使用效率与使用寿命。

[1]胡玉民，梁秀艳，于丽娟，等.MINItrace医用回旋加速器升级后的性能分析[J].医疗卫生装备，2013，34（8）：126-127.

[2]李东，尚进，朱洪峰.回旋加速器射频谐振腔原理分析和故障排除[J].医疗卫生装备，2013，34（8）：131.

[3]包宝亮，何玉林，李剑波.MINItrace回旋加速器离子源的安装与调试[J].中外医疗，2013，2（11）：197-198.

（收稿：2014-12-03 修回：2015-04-23）

R318.6；TH774

B

1003-8868（2015）11-0153-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.11.153

150081哈尔滨，哈尔滨医科大学附属肿瘤医院PET-CT中心（胡玉民，梁秀艳，于丽娟，王文志）