GE MINItrace Qilin医用回旋加速器维护保养及常见故障排除

2020-01-20王耀飞许康

中国医疗器械杂志 2020年4期

王耀飞，许康

山西白求恩医院，太原市，030032

0 引言

自2018年3月《大型医用设备配置许可管理目录（2018）》将PET/CT归为乙类，改由省级卫生计生负责配置管理后，PET/CT的装机量迎来了空前的大爆发，同时正电子药物的需求也越来越大，为PET/CT提供正电子放射性核素的医用回旋加速器装机量也随之增高。我院于2016年引进了GE公司的MINItrace Qilin医用回旋加速器，现就该款回旋加速器的维护保养和常见故障表述如下：

1 维护保养及常见故障

回旋加速器构造精细复杂，由多个子系统组成，各子系统既相互联系又相互独立，因此，回旋加速器要维持良好的运行状态需要操作人员定期对各个系统进行维护保养。

1.1 离子源系统

离子源系统主要作用是产生需要加速的带电粒子。离子源对H2的要求很高，首先，钢瓶中H2的压力应保持在0.199 MPa以上，其次，其纯度要达到99.999 9%。因此，需要操作人员每周查看钢瓶中H2的压力，看看是否需要更换，如需更换，要在确认氢气纯度达标的前提下更换，更换时注意不要使空气进入管道。

操作人员每隔1个月应进入Master系统的Maintenance-Statistics下查看H-阴极的工作时间，了解其使用情况。当离子源效率下降的时候，用超声波清洗仪和无水乙醇清洗离子源主体、阴极和阳极，或者根据实际情况考虑更换。

常见故障：①离子源短路；②离子源开路；③氢气相关问题；④门机连锁保护。

1.2 射频系统

射频系统是回旋加速器最重要的系统，它为回旋加速器提供高频振荡加速高电压。操作人员在维护时应对Dee的厚度、谐振腔电容调谐装置的位置、以及驱动马达的性能进行检查。生产中应注意观察RF turning和Dee voltage的变化，并记录当前数值，以便结合以往数据判断射频系统是否稳定，有没有发生偏移。

常见故障：①高压保险熔断；②RF偏移。

1.3 磁场系统

磁场系统由抗磁性磁铁、线圈、配电系统组成，主要功能是给加速粒子做圆周运动提供磁场。该系统属于比较稳定的系统，操作人员每日启动前检查一下PSMC(Power Supply for Magnet Coils)与Magnet的Waterflow即可。

常见故障：①磁场电源水流量低；②磁体水流量低。

1.4 真空系统

真空系统为粒子加速提供高真空条件，一方面降低束流丢失，另一方面为高频高压电场提供绝缘保护。真空腔在standby状态下的压力值保持在1.0×10-7mBar或者更低，当粒子束流进入真空腔后腔内压力应小于4.0×10-5mBar[1]。操作人员应每周观察真空腔的压力。

常见故障：①真空系统气密性不好；②真空扩散泵故障。

1.5 束流提取系统

束流提取系统的作用是从真空腔中引出被加速的带电粒子。该系统的基础是剥离膜，被加速的负离子在通过剥离膜时被剥离2个电子变成阳粒子，阳粒子在磁场中的运行轨迹向反方向偏转，在磁场中，合理地设计剥离膜的位置和出口，就可引导束流轰击任意靶系统。操作人员在使用中应注意剥离膜的工作状态，如有破损及时更换。

常见故障：剥离膜破损。

1.6 靶系统

靶系统主要由靶室、真空绝缘箔、冷却系统组成[2]。靶系统的日常维护主要是进行充靶和传输测试，通过充靶和传输的时间长短、压力变化、传输体积的损耗量来衡量靶系统的状态。充靶压力变化应低于设定值5%以内，传输体积损失应低于10%[1]。

以液体靶为例，操作人员除了日常维护外，还应每周检查LTF(Liquid Target Filling Bottle)，确保去离子水和H218O足够一周的用量。

当靶使用一段时间后，需要进行清洗。11CO2靶和15O靶清洗的建议时间间隔为20 000 μAh，18F-Nb25靶的建议时间间隔为15 000 μAh，13N靶清洗的建议时间间隔为10 000 μAh。操作人员还需定期更换Filter和产品管道。

常见故障：①漏水漏气；②产品传输Filter堵塞；③产品管道老化吸附18F产品；④靶污染。

1.7 冷却系统

冷却系统为水冷，有一级和二级两套水冷系统。一级水冷的温度一般保持在11oC～13oC，二级水冷的温度保持在20±2oC，导电率小于5 μS/cm，压力保持在0.5～0.75 bar。操作人员应每日例行检查一次，看各指标是否在对应范围内。

水冷常见故障：①LOW LEVEL：二级水冷水位低时——报错停机；②LOW PRESSURE：二级水冷压力低于0.4 bar时——报错停机；③HIGH TEMPERATURE：二级水冷温度≥25 ℃时,报错停机；④HIGH CONDUCTIVITY：二级水冷水质导电率＞10 μS/cm，报警。

氦冷常见故障：①漏气；②堵塞。

1.8 自屏蔽系统

自屏蔽系统由混合有氢和硼的高密度混凝土组成，它将设备运转过程中产生的中子及射线控制在一个很小的范围内（在设备1 m范围外小于10 μSv/h）。操作人员应每天检查CSC中的DOOR PENDANT CONTROL（门悬挂控制），确保屏蔽门处于关闭状态。

常见故障：屏蔽门松动[3]。

1.9 控制系统

控制系统的主要任务是对设备的工作状态进行监控，并为操作员提供设备运行参数和调控方式，使各个子系统协调运行[4]。操作人员应定期对控制系统进行除尘和调试，确保其正常运转。

常见故障：①通讯故障；②工作站屏幕冻结；③突然断电/非法关机后无法启动；④Master和MSS/PSS靶类型不一致。

2 设备故障分析

2.1 故障分析一

2.1.1 故障现象

回旋加速器在使用时，Master系统Event log报错信息：①Fault in RF system，waterflow fault；②Fault in RF system,can not set normal mode。

2.1.2 分析思路及处理

从log信息来看应该是二级水冷流量出现异常导致的。检查水流量发现RFPG为16 L/min、RF1是11 L/min、RF2也是11 L/min，正常范围是RFPG平均为大于15 L/min，RF1、RF2平均范围是10～12 L/min。水流量均无异常，且观察窗内的磁悬浮子外表无污垢，上下浮动范围很小，也无异常。随后检查SCU机柜液晶显示屏上的相关参数，发现“RF inhibit”，此问题系RF启动不完全导致的，关闭电源并快速重启后解决。

2.2 故障分析二

2.2.1 故障现象

回旋加速器开始使用30 min后，报错停机。Master系统Event log报错信息：①Serious fault in cooling system,cooling pump is not running；②Fault in vacuum system,vacuum fault；③Serious fault in magnet system,cooling pump is not running。

2.2.2 分析思路及处理

从Event log提供的信息可以判断出是水冷系统出现故障，进一步在vacuum and cooling control panel中发现cooling中的HIGH TEMPERATURE指示灯亮，说明是二级水冷温度高于25oC度导致的停机。针对二级水冷进行排查，导电率、流速调节阀、流量计均无异常，说明根源不是二级水冷，继续往上游排查，发现一级水冷的水温在17oC，且还在缓慢下降，确定最终原因是一级水冷制冷效果不佳造成的。对一级水冷全面排查发现一级水冷的压缩机附近有氟利昂泄露，联系维修人员更换坏了的管道，重新开机恢复正常。

2.3 故障分析三

2.3.1 故障现象

在生产18F时，在System Status面板中发现系统自动填加H218O后，Target pressure的压力较正常时低了20%左右，遂紧急停机排查。

2.3.2 分析思路及处理

液体靶充靶压力低，常见原因有：①LTF H218O量是否足够；②靶膜或密封圈故障；③气动注射器故障；④产品传输Filter堵塞。首先，每日生产前都会再次确认LTF H218O量，排除①；检查气动注射器无松动，无裂痕，注射器滑杆洁净，排除③；MINItrace Qilin有三套自动加水装置，排空靶，用备用装置进行充靶测试，靶压正常，排除②；排查④时，发现注射器抽取靶水时，注射器中有空气，遂对靶水瓶到气动注射器之间进一步排查，最终发现系管道被针头插入瓶塞时掉落的小颗粒堵塞所致，更换堵塞的管道后恢复正常。