醫(yī)用劑量?jī)x系統(tǒng)故障檢測(cè)與分析

醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器是用于腫瘤治療設(shè)備，即是人們常說(shuō)的放療，主要原理利用高能X射線(xiàn)殺死癌變細(xì)胞，本文就此類(lèi)型機(jī)器的劑量?jī)x系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的闡述并就我院實(shí)際設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障實(shí)例進(jìn)行分析，希望對(duì)同行給予幫助。

0引言

W D V E-6型加速器是駐波電子加速器，其中劑量?jī)x系統(tǒng)在加速器中占有重要的角色，其工作直接影響輸出劑量的大小進(jìn)而影響病人的治療效果甚至危急生命。

為此威達(dá)加速器采用雙通道相互獨(dú)立的劑量?jī)x系統(tǒng)，為其工作的穩(wěn)定性提供了保證，由于通道一與通道二電路完全相同，以下僅以通道一為例介紹其工作原理。

1.系統(tǒng)總體闡述

當(dāng)射線(xiàn)經(jīng)過(guò)電離室時(shí)，電離室產(chǎn)生與射線(xiàn)強(qiáng)度成正比的電流信號(hào)（A、B和C、D），并送到劑量電路兩個(gè)獨(dú)立的通道中。當(dāng)監(jiān)測(cè)的劑量等于控制臺(tái)上予置時(shí)，通道一起作用，終止出束。當(dāng)由于某種原因通道一失靈時(shí)，通道二則在監(jiān)測(cè)劑量比控制臺(tái)上予置高出30單元，終止出束，并通過(guò)故障燈和蜂鳴器告之操作者機(jī)器出現(xiàn)故障。兩通道的監(jiān)測(cè)劑量在控制臺(tái)上都有數(shù)字顯示，所出的射線(xiàn)劑量一致保存在另一個(gè)獨(dú)立的機(jī)械計(jì)數(shù)器上，機(jī)械計(jì)數(shù)器上預(yù)置了最大劑量數(shù)，這樣即使兩個(gè)通道都出現(xiàn)故障，機(jī)械計(jì)數(shù)器達(dá)到了預(yù)設(shè)劑量后而終止，確保了患者安全，從而實(shí)現(xiàn)了劑量的三級(jí)保護(hù)。系統(tǒng)還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所出射線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)性，如果對(duì)稱(chēng)性超標(biāo)會(huì)馬上終止出束，具體系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1.

2.電離室及電源

電離室包括兩獨(dú)立的密封穿透型電離室，各有一組信號(hào)電極（A、B在上室，C、D在下室），信號(hào)電極A、B與C、D垂直放置。電離室要穩(wěn)定的工作，必須為其提供穩(wěn)定的-500V直流電壓，并對(duì)其監(jiān)測(cè)，當(dāng)電壓不正常時(shí)機(jī)器保護(hù)并出現(xiàn)故障指示，這兩個(gè)電離室分別由獨(dú)立的180VAC-500VDC整流倍壓電路供電。當(dāng)X射線(xiàn)穿過(guò)電離室時(shí)與其中的氣體分子相互作用發(fā)生電離，正離子被吸向參考電極，電子吸向信號(hào)電極，所以信號(hào)電極實(shí)際上變成一個(gè)恒流源，在脈沖期間產(chǎn)生與射線(xiàn)強(qiáng)度成正比的電荷輸出。

3.通道控制電路

其原理如圖2電離室信號(hào)A加到I C 1上，B加到IC2上，其中IC1、IC2組成了基本的電荷電壓轉(zhuǎn)換電路，IC1與IC2通過(guò)6腳輸出，IC1與IC2的輸出通過(guò)R14與R15注入到IC3的2腳，IC3完成兩路信號(hào)的相加，IC3的輸出通過(guò)R27送到由IC5組成的劑量調(diào)節(jié)單元，通過(guò)調(diào)節(jié)R31可以校準(zhǔn)劑量，IC5的輸出：一路通過(guò)1X6-17送到劑量率表顯示射線(xiàn)的劑量率，一路通過(guò)R35送到IC9的1腳，IC9、IC10組成電壓脈沖發(fā)生器，將積分電路給出的與劑量率成正比的電壓轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)的頻率與輸入的電壓成正比，這個(gè)脈沖信號(hào)通過(guò)光藕IC12A隔離，送到由IC11A和IC11組成的1：100分頻器，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻，從1X6-52輸出到計(jì)數(shù)器，此時(shí)計(jì)數(shù)器顯示的數(shù)值正好是以“拉德”為單位的劑量，計(jì)數(shù)單元輸出的BCD碼驅(qū)動(dòng)控制臺(tái)上的MU1數(shù)字顯示，比較電路對(duì)計(jì)數(shù)器輸出與控制臺(tái)指輪設(shè)置劑量值進(jìn)行比較，當(dāng)劑量計(jì)數(shù)達(dá)到指輪設(shè)置值時(shí)，比較器給出一個(gè)劑量1完成信號(hào)去束停電路，終止機(jī)器出束。

IC4完成兩路信號(hào)的相減工作，對(duì)電離室（A、B）信號(hào)進(jìn)行比較，此信號(hào)通過(guò)IC6、IC7、IC8、光藕IC12B、1X6-7組成的劑量對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)電路輸出到連鎖保護(hù)電路中，當(dāng)射線(xiàn)場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)時(shí)，對(duì)稱(chēng)檢測(cè)電路給出一個(gè)與非對(duì)稱(chēng)度相應(yīng)的信號(hào)去對(duì)稱(chēng)連鎖電路，當(dāng)此信號(hào)超過(guò)指定的范圍時(shí)，對(duì)稱(chēng)連鎖電路將終止機(jī)器出束，并點(diǎn)亮控制臺(tái)上的對(duì)稱(chēng)（SYM）故障燈。

故障檢修實(shí)例：

故障現(xiàn)象一：通道一與通道二劑量數(shù)值不一致，相差很大。

分析與檢測(cè)：

先用劑量?jī)x監(jiān)測(cè)加速器的劑量發(fā)現(xiàn)通道二正常，用示波器檢測(cè)通道一XJ1測(cè)試點(diǎn)，此時(shí)比較兩通道的波形發(fā)現(xiàn)一致，說(shuō)明是由后級(jí)電路引起的，監(jiān)測(cè)XJ3測(cè)試點(diǎn)，調(diào)節(jié)R31發(fā)現(xiàn)XJ3點(diǎn)電壓不變化，說(shuō)明IC5損壞，試換IC5，調(diào)節(jié)R31校準(zhǔn)劑量，加速器恢復(fù)正常。

故障現(xiàn)象二：不出束時(shí)通道一有劑量指示，通道二正常。

分析與檢測(cè)：

將通道一、通道二積分板對(duì)調(diào)，故障現(xiàn)象不變，說(shuō)明故障出在前級(jí)，用示波器監(jiān)測(cè)1X6-27電離室輸出，發(fā)現(xiàn)和出束與否無(wú)關(guān)，說(shuō)明可能是電離室損壞或者信號(hào)線(xiàn)開(kāi)路引起，試將機(jī)頭吊起將電離室輸出端子用扳子擰緊，故障排除。

故障現(xiàn)象三：出束時(shí)控制臺(tái)“SYM”

燈亮，機(jī)器無(wú)法出束。

分析與檢測(cè)：

此故障顯示機(jī)器有對(duì)稱(chēng)故障或者其保護(hù)電路有故障，出束時(shí)檢測(cè)XJ5測(cè)試點(diǎn)為高電平，說(shuō)明保護(hù)電路起控，檢測(cè)XJ4測(cè)試點(diǎn)也為高電平且電壓不穩(wěn)定，檢測(cè)IC4的6腳的電壓也不穩(wěn)定，檢測(cè)IC4的7腳發(fā)現(xiàn)15V電壓不穩(wěn)定，說(shuō)明15V接線(xiàn)端子接觸不良，試將電路板撥下用純酒精處理后重新插入，“SYM”故障清除，機(jī)器恢復(fù)正常。

4.結(jié)束語(yǔ)

醫(yī)用加速器劑量系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，連鎖保護(hù)線(xiàn)路多，相應(yīng)的故障率比較高，這對(duì)于工程人員要求較高，必須熟知這部分的原理的基礎(chǔ)上認(rèn)真謹(jǐn)慎細(xì)致的觀察設(shè)備故障現(xiàn)象，由于劑量系統(tǒng)的重要性，切記不要亂將連鎖保護(hù)短路掉，稍有不慎就會(huì)造成重大的事故，必須認(rèn)真處理好每個(gè)環(huán)節(jié)，劑量系統(tǒng)維修后必須校正劑量，這樣才能保證系統(tǒng)的正常安全的運(yùn)行。