楊繼明，任江平

寧波市第一醫(yī)院 放化療中心，浙江 寧波 310510

引言

醫(yī)用電子直線加速器是腫瘤放射治療的主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，屬于大型醫(yī)療設(shè)備[1]。加速器故障特別是束流方面故障是常見(jiàn)故障類型，但導(dǎo)致原因繁多，熟悉加速器的工作原理對(duì)故障大致方向進(jìn)行邏輯判斷可以提高排查效率[2-3]。直線加速器作為輻射治療設(shè)備需要對(duì)其工作性能?chē)?yán)格把關(guān)，物理師和專職維修人員應(yīng)當(dāng)對(duì)工作單位放療設(shè)備的工作原理、束流特性和故障聯(lián)鎖熟悉和理解，特別是對(duì)可能引起射線束特性變化的故障有敏感性并足夠重視，在設(shè)備維修后進(jìn)行相關(guān)必要的QA[4-5]。

1 故障現(xiàn)象

瓦里安Trilogy型加速器6MV能量在治療時(shí)劑量率偏低，出現(xiàn)UDRS1/UDRS2（劑量率過(guò)低）聯(lián)鎖，開(kāi)始時(shí)為偶發(fā)故障，通過(guò)切換能量能夠消除，隨后故障頻繁遂停止治療患者，直至故障常在，400 MU/min模式下閉環(huán)劑量率在230～400范圍內(nèi)變化，開(kāi)環(huán)劑量率在183～325之間，伴偶發(fā)EXQ2聯(lián)鎖。

2 故障排查

2.1 檢修邏輯

UDRS聯(lián)鎖較為常見(jiàn)，射頻微波、電子槍、劑量伺服、AFC、劑量采樣保持等系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題都有可能造成劑量率問(wèn)題，因此排查該類故障時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)加速器工作原理進(jìn)行邏輯判斷確認(rèn)大致方向以提高排查效率[6-7]。使用6MV能量在開(kāi)環(huán)模式下出束，示波器測(cè)量靶電流Target I波形，單位時(shí)間內(nèi)靶電流的面積積分正比于劑量率，觀察該波形的脈沖重復(fù)頻率PRF與半高寬FWHM均正常但波幅A較正常時(shí)低且上下位移對(duì)應(yīng)劑量率低且不穩(wěn)定，PRF正常說(shuō)明機(jī)器觸發(fā)應(yīng)當(dāng)沒(méi)問(wèn)題，亦可排除閘流管有損壞的可能。第二步測(cè)量速調(diào)管電流Kly I、加速管槍電流Gun I以及反射波波形LD Power2，這三個(gè)信號(hào)接示波器測(cè)量波形均正常，說(shuō)明微波發(fā)生、電子槍和自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)均正常工作。據(jù)此判斷問(wèn)題應(yīng)出在電子槍的后級(jí)和X線靶的前級(jí)（加速管或偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)）之間，圖1為此次聯(lián)鎖故障判斷流程圖。

圖1 聯(lián)鎖故障判斷流程圖

2.2 電路排查

首先檢查能量開(kāi)關(guān)是否到位且無(wú)ENSW（Energy Switch）聯(lián)鎖，確認(rèn)能量開(kāi)關(guān)物理到位情況正常。在維修界面檢查偏轉(zhuǎn)線圈電流Bmag I和加速管四組線圈：角度舵線圈（Angle Steering）、位置舵線圈（Position Steering）、集束舵線圈（Buncher Steering）和聚束線圈的電流,修正線圈（Trim）只在22 Mev以上能量使用，與此次故障能量檔無(wú)關(guān)。加速管聚束線圈與偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)如圖2所示，發(fā)現(xiàn)維修模式下機(jī)器參數(shù)中的聚束線圈電流Sol I值與設(shè)備正常出束時(shí)的對(duì)應(yīng)值不一致且偏低許多，正常時(shí)（驗(yàn)收值）為70.02±3.00對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)劑量率在430 MU/min；故障時(shí)小于65，最小值40.56時(shí)對(duì)應(yīng)開(kāi)環(huán)劑量率僅183 MU/min。瓦里安加速管較長(zhǎng)，聚束線圈能夠?qū)ο鄳?yīng)能量的電子團(tuán)進(jìn)行聚束，使電子團(tuán)不致因束流內(nèi)部電子間的互斥作用而散開(kāi)或因外部磁場(chǎng)干擾而偏離軌道，保證在進(jìn)入偏轉(zhuǎn)前每個(gè)電子團(tuán)形狀的一致性，從而確保束流能達(dá)到設(shè)定的穩(wěn)定劑量率[3]。因此對(duì)X線的能量檔來(lái)說(shuō)，聚束線圈電流偏低將導(dǎo)致線圈對(duì)加速管中相應(yīng)能量電子團(tuán)的聚束能力減弱，被有效加速的打靶電子數(shù)減少、形狀改變，最終影響X射線束劑量率以及Profile等重要射束物理參數(shù)[8-9]。C系列加速器自身的聯(lián)鎖中不包含Sol I的聯(lián)鎖，只顯示具體模擬量對(duì)此次故障判斷造成了一定干擾。

圖2 加速管線圈與偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)圖

2.3 電路板處理

從圖3所示的Sol I電路結(jié)構(gòu)圖可以看出，通過(guò)調(diào)節(jié)電子柜當(dāng)中Program PCB的R11可控制聚束線圈的模塊電源A15的輸出功率。由于A15是所有能量公用的，因此判斷故障發(fā)生在能量編程板Program PCB（Lo-X）上。首先懷疑電路板上K3接觸器7、8觸點(diǎn)老化燒壞造成阻值變大從而增加了分壓，此類故障較為常見(jiàn)，將K3與該電路板上另外一個(gè)同款K5繼電器交換，故障未解決。關(guān)機(jī)拔下電路板，短接K3的7、8觸點(diǎn)，萬(wàn)用表電阻檔接電路板N、12腳，調(diào)節(jié)R11-100 Ω精密電位器，測(cè)量到2腳即抽頭阻值顯示不穩(wěn)定、線性差，懷疑原件焊點(diǎn)虛焊（或脫焊），電位器焊點(diǎn)重新加焊后測(cè)量阻值恢復(fù)正常。

圖3 加速管聚焦線圈電路結(jié)構(gòu)圖

3 檢修結(jié)果

電位器焊點(diǎn)補(bǔ)錫處理后，開(kāi)機(jī)預(yù)熱，Sol I顯示值54.57，按照Sol I正常基準(zhǔn)值70.02重新調(diào)節(jié)出劑量率穩(wěn)定。調(diào)節(jié)Sol I將會(huì)影響打靶電子數(shù)和打靶前電子團(tuán)的形狀繼而影響到X射線劑量率、Profile和半影等重要射束物理參數(shù)。瓦里安公司的客戶技術(shù)公報(bào)GE-681 Rev G中明確說(shuō)明對(duì)Sol I電位器更換或調(diào)節(jié)后需要對(duì)射束進(jìn)行射野大小、絕對(duì)劑量以及40 cm2和10 cm2射野下的對(duì)稱性和平坦度進(jìn)行QA驗(yàn)證。物理師需要對(duì)射束的Profile、PDD、多深度下離軸比（Dmax、5 cm、10 cm、20 cm）、射野大小進(jìn)行驗(yàn)證[10]。在三維水箱測(cè)量10 cm2射野Profile時(shí)發(fā)現(xiàn)Crossplane即T方向平坦度達(dá)到2.97%較驗(yàn)收時(shí)1.93%偏高，對(duì)稱性-2.89%較驗(yàn)收時(shí)0.97%高，此時(shí)機(jī)器參數(shù)對(duì)應(yīng)的T方向的檢測(cè)信號(hào)T Sym為-2.9，接近EXQ2 T方向?qū)ΨQ性聯(lián)鎖的臨界值±3，也是導(dǎo)致其偶發(fā)的原因,需要調(diào)整Angle T參數(shù)[11]。閉環(huán)模式下微調(diào)Program PCB的R18-BAL angle T電位器直至至掃描Profile與驗(yàn)收值一致，然后將萬(wàn)用表接控制柜B16 Intergrator#2（T Angle）電路板的TP9、TP10，微調(diào)Program電路板上R7 Angle T至萬(wàn)用表mV檔顯示零，再對(duì)EXQ2聯(lián)鎖進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。重新掃描cm射野下Profile，平坦度為1.89%，對(duì)稱性為0.87%。使用免洗膠片對(duì)光射野一致性和射野等中心進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果良好。最后使用一維水箱、劑量?jī)x參考IAEA 277號(hào)報(bào)告對(duì)6MV能量的絕對(duì)劑量進(jìn)行了校準(zhǔn)[12]。質(zhì)控詳細(xì)內(nèi)容和工具如表1所示。設(shè)備使用三月余工作穩(wěn)定無(wú)故障，晨月檢均能達(dá)標(biāo)。

表1 維修后可能引起束流變化時(shí)的質(zhì)控內(nèi)容和設(shè)備

4 討論與總結(jié)

Program PCB是瓦里安公司C系列高能機(jī)的能量編程電路板，通過(guò)調(diào)節(jié)微調(diào)電阻能夠控制對(duì)應(yīng)的編程參數(shù)如Pfn V、Gun I、AFC、Angle、Position等，是決定某檔能量特性的電路板。如果按照正常流程更換新的Program電路板，不僅需要物流等待時(shí)間，更換該電路板后需要挨個(gè)調(diào)節(jié)電阻，并對(duì)該檔能量重新進(jìn)行射線數(shù)據(jù)采集或驗(yàn)證，極端情況甚至需要重新擬合到TPS中，不但工作量巨大也將耽誤患者治療。而在實(shí)際維修中相關(guān)維修人員在保證維修質(zhì)量的前提下，應(yīng)選擇最經(jīng)濟(jì)最高效的處理辦法[13-14]。

劑量率偏低聯(lián)鎖UDRS較為常見(jiàn)，但導(dǎo)致原因不盡相同，熟悉加速器結(jié)構(gòu)與原理能夠高效判斷故障引發(fā)原因。本次故障是由于能量電路板焊點(diǎn)有問(wèn)題，引起聚焦線圈電流變化繼而改變了對(duì)應(yīng)能量下加速管內(nèi)部電子團(tuán)的聚束環(huán)境，最終影響X射線束劑量率以及Profile等重要射束物理參數(shù)。C系列加速器自身的聯(lián)鎖中不包含Sol I的聯(lián)鎖，只顯示模擬量，對(duì)此次故障判斷造成了一定干擾。物理師或?qū)Ｂ毦S修人員應(yīng)當(dāng)對(duì)工作單位放療設(shè)備的工作原理、束流特性和故障聯(lián)鎖熟悉和理解，特別是對(duì)可能引起射線束特性變化的故障應(yīng)具有敏感性并足夠重視，在設(shè)備維修后嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)必要的QA。對(duì)于國(guó)內(nèi)大多數(shù)放療中心高工作負(fù)載的加速器來(lái)說(shuō)，除定期的QA以外，維修后的相關(guān)質(zhì)控工作也是保證放療開(kāi)展的必要保障。