瓦里安2300C/D型医用直线加速器伺服剂量率联锁的检修
徐升，黄金汉，杨群堂，罗传文，莫文杰，唐浩
恩施土家族苗族自治州中心医院肿瘤放疗中心，湖北 恩施 445000
[摘 要]本文通过分析瓦里安2300C/D型医用电子直线加速器出伺服剂量率（UDRS）联锁时的经典故障，了解2300C/D型医用电子直线加速器及类似机型出现UDRS故障的原理和检修方法。文章总结了日常使用过程中出现的UDRS联锁故障，利用相应的图纸和资料，结合具体案例进行分析，了解该故障发生的原理，进行UDRS故障的检修与维护。引起UDRS联锁的原因有很多种，在工作中可根据不同的现象进行维修。本文分别从PFN相关电路以及RF DRIVER和AFC控制电路3个部分入手，快速定位引起故障的原因，再依据具体情况的原理进行相关检修，快速的解决了该联锁故障。针对不同UDRS联锁的故障现象，工程师应善于利用随机自带图纸，分别从PFN、RF DRIVER和AFC这3个相关电路进行分析，可以快速检修该故障，方法简单而有效。
[关键词]医用电子直线加速器；UDRS联锁；脉冲调制；剂量率；肿瘤
引言
瓦里安2300C/D型医用电子直线加速器是一款用于肿瘤病人进行放射治疗的常用设备，该机型为射线能量是双光子的高能机。它具有系统庞大、结构复杂、精密度高、设备昂贵等特点。因此正确的维护保养、维修和使用，对加速器的良好运行至关重要[1-2]。该设备在使用过程中，在机械精度和剂量准确性方面，均具有较高的稳定性；在机器保养维修方面，机器本身自带部分报错功能，可以给日常的维修保养工作带来一定的便利。但由于其结构和原理的复杂性，机器在出现故障时，如何快速检修，以尽可能少的减少中断病人治疗的时间，是我们必须要考虑的问题。在故障出现以后，要仔细分析故障现象，结合相关图纸和原理，快速定位和检修故障，并善于总结经验和教训。
我院根据日常的使用经验总结发现，2300C/D型医用电子直线加速器出现的伺服剂量率（UDRS）联锁故障，属于出现比较频繁的一类联锁故障，该联锁因涉及的电路较多，导致检修的方法和过程相对繁琐。本文结合实例，通过分析相关图纸，对UDRS联锁产生的原理和检修进行了介绍。根据随机手册解释：“UDRS联锁是指实际提供的剂量率在经过—段特定时间后会低于预期值”。这个安全连锁能够检测到旋转式治疗和增强式动态楔形滤片模式小可能发生的剂量测定错误。射束打开后2 s，在增强式动态楔形滤片和/或旋转式治疗过程中，自动频率控制可能会不协调[3-4]。下列情况下，跳数（MU）太少决定剂量不足率：① UDRl（剂量通道一）和UDR2（剂量通道二），0.01 min的时间间隔；② UDRS，50 s的时间间隔。可能的原因：① 每次的MU太少；② 每个服务周期日的MU太少。
1 设备原理
1.1 设备基本情况
医用电子直线加速器作为目前最常用的肿瘤放射治疗设备，满足了各级医院治疗肿瘤病人的需求。瓦里安2300C/D型医用电子直线加速器是一款双光子的高能机型，具有较高的剂量和机械精度的稳定性，设备运行相对安全和稳定。
1.2 设备的工作原理
医用电子直线加速器是利用微波电磁场来加速电子得到较高的能量，然后用高能量的电子轰击不同的靶，来产生不同能量的X射线和电子线，并将放射线应用于肿瘤病人的放射治疗，其治疗肿瘤的机理是利用高能X射线照射病灶部位以消灭病变细胞[5-6]。医用电子直线加速器一般由加速管、电子注入系统、微波功率源、微波传输系统、脉冲调制系统、控制系统、束流系统、真空系统、机械系统、恒温冷却系统、电源分配系统和应用系统等组成[7-8]。
2 故障维修案例
2.1 故障一
2.1.1 故障现象
机器在治疗2～3 h以后出现UDRS联锁。
2.1.2 故障分析
仔细对随机图纸分析发现，引起UDRS联锁的故障，主要由脉冲调制（PNF）、自动频率控制（Automatic Frequency Control，AFC）、微波驱动器3个因素组成[9]。当出现UDRS故障时，通过调节能量调节板上面相对应的信号，或多或少的能够引起剂量率的改变。
进入维修模式后，实测发现每档能量均报UDRS联锁，进入每档能量以后，仅仅只能出几跳，就报UDRS联锁；任意选择一档能量，通过调节PFN发现，剂量率调节能到最大值，但不能稳定下来，这就说明加速器用来产生直流高压脉冲的脉冲调制器部分有问题[10]。而加速器的脉冲调制器的相关电路主要由三相十二波高压整流电路、小闸流管（DeQ）电路、脉冲形成网路、主闸流管电路、脉冲变压器及相关的保护电路组成[11]。
2.1.3 解决方案
考虑到机器是在治疗2～3 h以后出现联锁，而且通过分析该控制电路的原理发现，在这整个电路中有主闸流管和DeQ两个损耗件。首先检查栅控电源板上面的测试点3（TP3）监测点的电压，经过检测发现，该电压为27 V，说明主闸流管内的氢气已随着使用而逐步耗尽，性能变差[12]；直接更换备用的主闸流管后，重新调节各档能量的剂量率[13]，该故障消除，机器恢复正常。
2.2 故障二
2.2.1 故障现象
机器在正常治疗某一病人时，进行射野切换转动机架后，再出束治疗病人时，机器报UDRS联锁故障。
2.2.2 故障分析
中断治疗病人后，将机架回到零度位置，进入维修模式，发现每档能量均能正常出束。考虑是否和机架角度有关，边转动机架边出束，发现当机架处于160°左右时，机器会报UDRS联锁。当机器处于该角度时，将AFC控制板上的开关由自动控制拨到手动控制以后，尝试调节AFC，机器可正常出束，由此可大致判定该联锁由AFC自动控制电路故障引起[14]。AFC自动控制电路由RF DRIVER输入进速调管后，经4端环流器、耦合器、衰减器、移相器、检波二极管后，再进入枪冷端的AFC前置放大器，再经AFC积分板后返回RF DRIVER[15]。
2.2.3 解决方案
在机器报UDRS联锁时，利用示波器测量控制柜上面的水负载2波形（图1），结果说明RF DRIVER及相关电路无问题[16-17]。测量AFC A和AFC B两路波形发现只有AFC A有波形输出，而AFC B无波形输出，这样就可以十分明确的判定，故障集中在AFC控制电路部分[18]。综合考虑该故障现象与转机架角度有关，通过分析发现，AFC控制电路部分能随着机架转动的有4根电缆，分别是连接移相器后检波二极管和枪背板（Gun Deck Backplane）的W41和W42两根电缆、连接枪和AFC控制电路板（Gun和AFC control）和枪接线电路板（Gantry Patch Panel）的W30、 连 接Gantry Patch Panel和AUX背 板（AUX Backplane）的W15[19]。其中W15伴随机架的转动产生的动作幅度最大，首先排除它。查阅随机图纸，W15一端接在Gantry Patch Panel板子上面的J4上；W15的另一端接在AUX Backplane板的J45接口上面，其中的23和25脚分别为AFC A和AFC B的控制信号线[20]，从两端的接口上取下该电缆后，将万用表测量表笔延长后测量23和25脚发现，在机架转动到机器出联锁的角度时23脚断开了，拆开该电缆两端的接头后，利用电缆自带闲置的线缆短接23脚，再次边转机架边出束，故障消除，机器恢复正常。
图1 利用示波器测量控制柜上的水负载波形
3 讨论
在日常使用过程中，引起UDRS联锁的原因有很多种，瓦里安大部分高能机的原理与本文所介绍机型类似，在工作中可根据不同的现象分别从PFN相关电路、RF DRIVER和AFC控制电路部分入手，充分利用随机自带图纸，快速定位引起故障的原因，再依据具体情况进行相关检测，就可快速的解决该联锁故障。根据我院使用经验，主闸流管对环境温度的要求比较高[21]，因为高频率且在高压环境下使用，导致该器件产热很高。控制好室内环境温度和湿度，在保障机器稳定性的同时，还能大大的延长主闸流管的使用寿命。
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本文编辑 刘峰
Troubleshooting of Varian 2300C/D Medical Linear Accelerator UDRS Interlock
X U S h e n g, H U A N G J i n-h a n, Y A N G Q u n-t a n g, L U O C h u a n-w e n, MO We n-j i e, T A N G H a o,
Tumor Radiotherapy Center, the Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture, Enshi Hubei 445000, China
A b s t r a c t：This paper aims to understand principle and maintenance method of Varian 2300C/D medical linear accelerator and similar models UDRS interlock faults through the analysis of classic faults. By summing up UDRS interlock fault during daily using process, taking advantage of corresponding drawings and data, and combining with speci fi c cases for analysis, principle of UDRS interlock fault has been understood, and maintenance procedure were taken. There were several causes of UDRS interlock problems, positioning of which should be taken according to different phenomena and the analysis of the PFN related circuit, RF DRIVER and AFC control circuit. Afterward, troubleshooting of the fault could be carried out according speci fi c conditions and fault principle. UDRS interlock fault could be solved quickly by analyzing device drawing and PFN, RF DRIVER and AFC parts. This method is simple and effective.
K e y w o r d s：medical linear accelerator; UDRS interlock; pulse modulation; dose rate; tumor
[中图分类号]TH774
[文献标识码]B
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2017.07.024
[文章编号]1674-1633(2017)07-0088-03
收稿日期：2016-10-31
修回日期：2017-01-10
作者邮箱：84277253@qq.com