西门子ONCOR直线加速器剂量联锁故障分析与维修

2017-12-02吴皓楠杨智祥季智勇

中国医学装备 2017年11期

吴皓楠杨智祥季智勇

吴皓楠①杨智祥①季智勇②*

直线加速器；剂量监测系统；自动频率控制系统；故障分析；维修实践

放射治疗是现今恶性肿瘤治疗的三大手段之一，随着多学科联合诊疗(multi disciplinary team，MDT)模式的发展和患者对生存质量要求的不断提高，放射治疗的优越性尤为显现[1-4]。在放射治疗的质量保证(quality assurance，QA)和质量控制(quality control，QC)系统中，剂量输出的精准性是其中最基本和最重要的，对保障放射治疗效果起着举足轻重的作用[5]。治疗过程中，当监测到实际剂量率或剂量超过额定容许范围时，直线加速器即会出现剂量相关联锁，自动停机并中断本次治疗，从而确保患者治疗的精准性。引起直线加速器剂量相关联锁的因素较多，其中包括自动频率控制系统(automatic frequency control，AFC)、注入系统(Injector)、微波系统、控制系统、剂量监测系统以及剂量调整优化等诸多因素[6]。

西门子ONCOR型医用直线加速器采用全数字化设计，具有完备的联锁监测系统，自动化控制程度较高，当系统监测到某一部分实际值与设定值发生偏离时，即中断治疗，并且在主控计算机上显示联锁号进行提示，从而可以快速对故障点进行准确定位判断，方便对故障进行诊断分析与维修[7]。

1 剂量系统的工作原理

剂量系统在设备出束输出剂量时，由机头中间位置靠近靶向部位的且位于射野中心的电离室拾取剂量信号，取电离室两层间中心点与相应的外围四点间采集到的数据，经前置放大等，送由剂量电路和编程时所设定的剂量进行比较分析[8]。当监测到超过设定的剂量率或在均整度、对称性中任何条件出现偏差时，一旦满足预设定的剂量联锁触发条件，随即报出剂量方面联锁，机器出束停止[9]。当出现剂量相关联锁时，可能是加速器未正常出束，也有可能是出束时剂量未达到设定值或是剂量拾取、监测电路自身出现故障等[10]。

2 故障案例

2.1 高压故障

(1)故障现象。开机预热结束后，按下RAD ON准备出束，出束指示灯亮，随后报错并显示“30#MOUDLATOR INCOMPLETE联锁”，剂量率显示为0，无法出束。

(2)故障分析。进入机房查看联锁系统K2上联锁charge system指示灯熄灭，开关CB2掉闸，高压抽屉处IS指示灯熄灭。IS是调制器次级电流，出现此现象可判断为，高压油箱内部闸流管或高压组件损坏导致过流引起。

(3)故障排除。此机型使用CX1154型陶瓷闸流管，与其他高压相关组件一同全部浸泡在高压油箱里。闸流管电源和控制电路K4盒子固定在高压油箱壁上，测量闸流管各管脚电压，如图1所示。Heater电压测得6.30 Vac(正常)，RES电压测得5.49 Vac(正常)，Aux Grid电压19.6 Vdc(正常)，Control栅极电压为-156 Vdc。考虑闸流管使用时间较长，试调高RES电压至5.8 Vac，复位后再次出束，故障依旧。再次测量Aux Grid电压，实际值为22.6 Vdc，由此判断闸流管已损坏，更换新闸流管后试机，故障排除。

更换闸流管时应注意，因组件浸泡在高压油箱里，需先接好抽油管，将油箱内变压器油降至油面观测口下水平线后再松开紧固螺丝，从上方小窗口小心松开固定螺丝并抽取出闸流管，更换新件。此时有2个密封圈需装好，避免渗油。更换完成后，再将抽出的油用油泵回送至油箱，此过程可能会产生气泡，因此静置15 min后，方可再次出束试验。

2.2 调谐故障

(1)故障现象。正常治疗模式下，选择X射线6 MV档，按下RAD ON准备出束，显示“13# DOSE RATE2和54# DOSE RATE2联锁”，剂量率快速跌落，无法治疗。

(2)故障分析。在机房内将硬件联锁旁路，进入service维修模式，软件旁路相关联锁，用示波器监测观察相关波形，发现反射波(RF REFL)波形严重失调，无法形成常见的“兔子耳朵”波形，其他波形正常，表明此时加速器未工作在调谐点位置。切换伺服模式到手动模式(MANUAL)，进行调谐点调节，到某一位置时，能够正常出束，反射波形显示正常。再切回到自动模式(AUTO)，反射波形立即变化且不能工作。

(3)故障排除。据此分析判断是MANUAL/AUTO信号转换电路故障。ERROR_SIGNAL信号由前级U13送来，接入U2的14脚S3端，MANUAL/AUTO信号接入4脚A1端，在误差调整信号到来的U2的10脚上进行观察。正常情况下可监测到约有-0.2 V的信号，本例故障中无法监测到(如图2所示)。更换U2(AD7512)后试机，联锁消失，优化后设备工作正常，故障排除。

图2 MANUAL/AUTO信号转换电路图

2.3 监测故障

(1)故障现象。选择X射线6 MV档进行治疗，按下RAD ON出束，剂量累计至10 MU后出束中止，出现54# DOSE RATE2联锁、7# FLANESS联锁和8#SYMMETRY联锁，通过复位钥匙开关(RESET)后可以恢复，重新出束正常，再工作一段时间后，联锁继续出现且不能恢复出束。

(2)故障分析。检查机柜上联锁系统K2上联锁指示灯均显示正常，在机房内将硬件联锁旁路，进入service维修模式，软件旁路相关联锁，用示波器监测观察，出束时注入电流(INJ I)、脉冲电流(PULSE I)和反射波(RF REFL)波形均显示正常，表明机器出束正常，因此考虑为剂量监测电路故障。

在维修模式下通过控制台编程，出束并观察SEG0、SEG1、SEG2、SEG3和SEG4数值，发现其数值均为2000～4500，且均不对称。调整剂量通道板偏置设置，从-10 mV调整至10 mV初始治疗患者正常，一定时间后出现同样故障，证实剂量通道板上随着温度变化有剂量监测漂移[11]。因为气压、温度等对电离室的拾取信号有影响，所以在监测板上由温度、气压补偿电路来进行调整。因G42板为一块集成大板，只能更换G42板，且更换后需要进行温度和压力补偿校准。

(3)故障排除。温度补偿的校准：①TEMP1。将JP61拨向CAL(校准状态)，将S1拨向LOW，调整R96使TP25=0.00 V，将S1拨向HIGH，调整R103使TP25=10.00 V，将JP61拨回Meas；②TEMP2。将JP1拨向CAL(校准状态)，将S1拨向LOW，调整R95使TP49=0.00 V，将S1拨向HIGH，调整R104使TP49=10.00 V，将JP1拨回Meas；③通过控制台进入维修模式“温度和(或)压力”校准程序，再平衡其显示值，若超过允许误差值，则进一步调整R96。

压力补偿的校准：①PRESS1。调节R102；②PRESS2。调节R101；③注意观察显示器上“温度和(或)压力”的PRESS1/PRESS2数值平衡；若不平衡，需进一步调节R602(PRESS1)或R601(PRESS2)。调试完成，试机后出束正常，故障排除。

3 验收

由物理师对各档能量输出剂量在标称条件下(射野10×10 cm，SSD=100 cm)重新进行标定[12]。所用仪器为IBA DOSE1剂量仪、FC65-G指形电离室、放射治疗剂量测量专用水箱(30 cm×30 cm×30 cm)、温度计和气压表等[13]。按照国家标准JJG589-2008的要求，在水下最大剂量深度处测量结果应＜±3%，如果测量结果＞±3%，应由工程师对剂量进行优化调整，将实际测量显示值尽可能靠近标准值[14]。

4 小结

剂量系统是医用直线加速器中的关键组成部件，涉及环节较多，能够对加速器系统输出的剂量进行实时精准监测，以保障患者能够接受到正确、足量的有效治疗剂量，并且能够在出束的过程中确保患者的治疗安全。因此，维护工程师必须充分了解其工作原理，熟悉其工作流程，注意在工作中总结经验，结合实际情况，具体分析故障产生的原因[15]。在分析故障时，要依据随机电路原理图，将分析、观察与测量相结合，确保能更好地完成加速器的维护保养工作，降低故障的发生，提高设备的使用效率，保障患者能够得到及时、安全和有效的放射治疗。

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[15]杨爱建，李慧，钱建锋.西门子直线加速器剂量联锁的研究与实践[J].中国医学装备，2012，9(2)：80-82.

1672-8270(2017)11-0156-03

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10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.11.047