西门子直线加速器剂量联锁的研究与实践

杨爱建 李 慧 钱建锋

西门子ONCOR直线加速器是全数字化直线加速器，自动化程度高，故障以联锁形式直接显示，通过联锁系统诊断代码可快速判断、分析与维修。

加速器剂量率在放射治疗中至关重要，国家主管部门对医用直线加速器剂量率的变化有严格的限定∶在固定治疗时＜1%，旋转治疗时＜士1.5%。在治疗中，当剂量率或剂量超过额定范围时，加速器即出现剂量联锁停机，并中断治疗[1]。引起加速器剂量联锁的因素很多，包括微波系统、自动频率控制系统(AFC)、注入系统(injector)、剂量监测系统、控制系统以及优化调试等多方面因素[2]。

就西门子ONCOR直线加速器而言，其剂量联锁故障包括∶①12# Dose rate 1(SW)剂量1(软件故障)；②13# Dose rate 2(SW)剂量2(软件故障)；③21# Hi Rate 1 高剂量率1；④22# Hi Rate 2 高剂量率2；⑤32#RDS Interface RDS接口模式出错；⑥54# dose rate 2(HW)剂量率2 (硬件故障)；⑦57#Dose 1 offset 剂量1偏移；⑧58#Dose 1 saturation 剂量1饱和；⑨60# Dose 2 offset 剂量2偏移；⑩61#dose 2 saturation 剂量2饱和；97# Dose 1 or 2 Calc剂量1或2计数；98# Dose simulation剂量模拟等[3]。

在如此众多的剂量联锁中，对实际使用中遇到的3例剂量联锁故障进行探讨总结如下。

1 故障一

1.1 故障现象

报54# Dose Rate 2(HW)联锁。

1.2 故障分析与处理

(1)西门子剂量监测系统具有一些扩展的功能，例如当到达预选值时终止辐照；当加速器辐射输出的剂量率变化太大时终止辐射等[4]。本故障联锁通过查阅相关资料可知，54# Dose Rate 2(HW)联锁说明剂量率2与剂量率控制电压偏离超过20%(Dose rate 2 differs from DRCV by more than ±20%)，故障可能在硬件部分[5]。

(2)按照经验做法，进Service做Research、Default、Treat优化，但遗憾的是无论如何优化，不管是开环或闭环剂量率一直上不去。

(3)查看RF反射波波形，波形图形正常(如图1所示)，但波形抖动。

图1 RF反射波波形

(4)观察 INJ-I 波形，同样波形图形正常(如图2所示)，但也是波形抖动。

图2 INJ-I注入器波形

(5)关闭微波，再查看INJ-I 波形，波形仍抖动。如此分析故障应出在注入器部分。

(6)在继续关闭微波的情况下，测量注入器高压模块外壳对地负高压，高压在-12.5 KV至-15.0 KV间抖动，再测量注入器控制模块之X41、X35、X36电压，电压均稳定不变[6]。

(7)整体拆下注入器，细致观察注入器控制板和高压板各元器件，发现连接PS1与U1间的连接线有打火、碳化痕迹，测量该连接线其阻值已是无穷大。解剖该导线，发现靠U1一端串有一烧坏的电阻，阻值已无法判断，功率为1 W。

(8)因无1 W功率的电阻且无该注入器部分电路图，试探采用4只100 KΩ/0.25 W的电阻并联成25 KΩ/1 W电阻替代烧坏的电阻，用热缩套管保护并在易打火处点热熔胶，防止高压打火。

(9)开机再看INJ-I波形，不再抖动，机器HW Dose Rate 2联锁故障消除，其余亦正常，长时间使用后未再发生此问题。

2 故障二

2.1 故障现象

报13# Dose Rate 2(SW)联锁。

2.2 故障分析与处理

(1)根据联锁代码通过查阅相关资料可知，13# Dose Rate 2(SW)联锁说明剂量率2与剂量率控制电压偏离超过20%/暂停期间剂量2累计超过0.4 MU(Compare with DRCV data， +-20%. Accumulated dose 2 exceeded 0.4 MU in paused state)，故障可能在软件部分[7]。

(2)进Service做Research、Default、Treat优化，但通过优化故障不能消除。

(3)考虑可能是注入器问题，参照图纸PCB SCHEM，INJ LV Control[8]。

(4)在INJ-Trigger无触发信号情况下，实测电阻R22两端压差为80 V，而正常情况压差应为0 V。

(5)测Q3(IXTH6N90， 6 A 900 V)，该场效应管已被击穿，更换该元件后联锁不再出现，机器恢复正常。

3 故障三

3.1 故障现象

报32# RDS Interface联锁。故障表现为X射线Dose Rate低，最多开环调节剂量率仅达到290 Mu/ Min，电子线能正常运行。

3.2 故障分析与处理

(1)进Service查具体化故障代码为1121 Failure in write RIO，此故障是因剂量率低而引起的接口故障[9]。

(2)进Service做Research、Default、Treat优化，通过优化故障不能消除。

(3)测量INJ-Feedback电压（即R50两端电压)，为3.8 V，正常值为4.1 V[10]。卸下LV Control板，测量Q8(2N6547)，确认击穿，更换Q8，重新测量R50电压为4.08 V，数据正常，机器联锁故障消失，运行正常。

4 经验总结

通过对以上几例维修实例分析研究，剂量联锁故障处理时可采用如下通用路径∶

(1)通过联锁系统诊断代码分析解读故障。

(2)进Service做Research、Default、Treat优化，看优化后故障能不能消除。

(3)观察Charge-I、RF、PFN、Injector-I、Beam-I、Dose-I等与剂量相关的波形，初步定位联锁是因微波系统、自动频率控制系统、注入系统、剂量监测系统、整机控制系统还是优化调试[11]。

(4)测量典型工作电压并与图纸对照。

(5)注意查看元件是否有过热、发焦、松动、断裂、漏液等异常，查看重点路径元件有无短路、开路、变值等变化。

(6)对于与剂量相关的几个大功率元件要重点检测[12]。

5 结语

维修技能不是一时练就的，而是需要长期总结积累，维修时要善于观察设备的故障现象，根据掌握的专业理论知识和实际经验，仔细分析故障可能是由哪一部分电路原因引起的，要依据随机电原理图，将分析、测量与观察相结合，只有这样我们才会起到事半功倍的效果。

[1]王京陵，郑玲.医用直线加速器剂量率故障的关键因素[J].中国医疗器械杂志，2004，28(1)∶73.

[2]杨绍洲，陈龙华，张树军.医用电子直线加速器[M].北京∶人民军医出版社，2004∶2.

[3]西门子技术文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].13-261.

[4]顾本广.医用加速器[M]，北京∶科学出版社，2003∶10.

[5]西门子技术文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].68.

[6]西门子维修电路图SIEMENS ONCOR Service Drawings. PCB SCHEM， INJ LV Control， 4th Injector[G].73.

[7]西门子技术文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].26.

[8]西门子维修电路图SIEMENS ONCOR Service Drawings.PCB SCHEM， INJ LV Control， 4th Injector[G].74.

[9]西门子技术文件SIEMENS ONCOR 2.0 TECHN DOC SYSTEM. Linear Accelerator Safety，Interlocks， Errors and SIP Codes[G].51.

[10]西门子维修电路图SIEMENS ONCOR Service Drawings. PCB SCHEM， INJ LV Control， 4th Injector[G].75.

[11]李军，张西志.西门子M型医用直线加速器故障维修与分析[J].中国医疗设备，2010，25(7)∶109-111.

[12]杨瑞峰.西门子Primus E加速器故障检修二例[J].医疗卫生装备，2009，30(7)∶126.