医用加速器剂量仪系统故障实例分析

电子工程师 2018-02-13 1904

医疗电子

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描述

医用电子直线加速器是用于肿瘤治疗设备，即是人们常说的放疗，主要原理利用高能X射线杀死癌变细胞，本文就此类型机器的剂量仪系统进行详细的阐述并就我院实际设备运行中出现故障实例进行分析，希望对同行给予帮助。

0引言

W D V E-6型加速器是驻波电子加速器，其中剂量仪系统在加速器中占有重要的角色，其工作直接影响输出剂量的大小进而影响病人的治疗效果甚至危急生命。

为此威达加速器采用双通道相互独立的剂量仪系统，为其工作的稳定性提供了保证，由于通道一与通道二电路完全相同，以下仅以通道一为例介绍其工作原理。

1.系统总体阐述

当射线经过电离室时，电离室产生与射线强度成正比的电流信号（A、B和C、D），并送到剂量电路两个独立的通道中。当监测的剂量等于控制台上予置时，通道一起作用，终止出束。当由于某种原因通道一失灵时，通道二则在监测剂量比控制台上予置高出30单元，终止出束，并通过故障灯和蜂鸣器告之操作者机器出现故障。两通道的监测剂量在控制台上都有数字显示，所出的射线剂量一致保存在另一个独立的机械计数器上，机械计数器上预置了最大剂量数，这样即使两个通道都出现故障，机械计数器达到了预设剂量后而终止，确保了患者安全，从而实现了剂量的三级保护。系统还实时监测所出射线的对称性，如果对称性超标会马上终止出束，具体系统框图见图1.

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2.电离室及电源

电离室包括两独立的密封穿透型电离室，各有一组信号电极（A、B在上室，C、D在下室），信号电极A、B与C、D垂直放置。电离室要稳定的工作，必须为其提供稳定的-500V直流电压，并对其监测，当电压不正常时机器保护并出现故障指示，这两个电离室分别由独立的180VAC-500VDC整流倍压电路供电。当X射线穿过电离室时与其中的气体分子相互作用发生电离，正离子被吸向参考电极，电子吸向信号电极，所以信号电极实际上变成一个恒流源，在脉冲期间产生与射线强度成正比的电荷输出。

3.通道控制电路

其原理如图2电离室信号A加到I C 1上，B加到IC2上，其中IC1、IC2组成了基本的电荷电压转换电路，IC1与IC2通过6脚输出，IC1与IC2的输出通过R14与R15注入到IC3的2脚，IC3完成两路信号的相加，IC3的输出通过R27送到由IC5组成的剂量调节单元，通过调节R31可以校准剂量，IC5的输出：一路通过1X6-17送到剂量率表显示射线的剂量率，一路通过R35送到IC9的1脚，IC9、IC10组成电压脉冲发生器，将积分电路给出的与剂量率成正比的电压转变成脉冲信号，此脉冲信号的频率与输入的电压成正比，这个脉冲信号通过光藕IC12A隔离，送到由IC11A和IC11组成的1：100分频器，对脉冲信号进行分频，从1X6-52输出到计数器，此时计数器显示的数值正好是以“拉德”为单位的剂量，计数单元输出的BCD码驱动控制台上的MU1数字显示，比较电路对计数器输出与控制台指轮设置剂量值进行比较，当剂量计数达到指轮设置值时，比较器给出一个剂量1完成信号去束停电路，终止机器出束。

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IC4完成两路信号的相减工作，对电离室（A、B）信号进行比较，此信号通过IC6、IC7、IC8、光藕IC12B、1X6-7组成的剂量对称性检测电路输出到连锁保护电路中，当射线场不对称时，对称检测电路给出一个与非对称度相应的信号去对称连锁电路，当此信号超过指定的范围时，对称连锁电路将终止机器出束，并点亮控制台上的对称（SYM）故障灯。

故障检修实例：

故障现象一：通道一与通道二剂量数值不一致，相差很大。

分析与检测：

先用剂量仪监测加速器的剂量发现通道二正常，用示波器检测通道一XJ1测试点，此时比较两通道的波形发现一致，说明是由后级电路引起的，监测XJ3测试点，调节R31发现XJ3点电压不变化，说明IC5损坏，试换IC5，调节R31校准剂量，加速器恢复正常。

故障现象二：不出束时通道一有剂量指示，通道二正常。

分析与检测：

将通道一、通道二积分板对调，故障现象不变，说明故障出在前级，用示波器监测1X6-27电离室输出，发现和出束与否无关，说明可能是电离室损坏或者信号线开路引起，试将机头吊起将电离室输出端子用扳子拧紧，故障排除。

故障现象三：出束时控制台“SYM”

灯亮，机器无法出束。

分析与检测：

此故障显示机器有对称故障或者其保护电路有故障，出束时检测XJ5测试点为高电平，说明保护电路起控，检测XJ4测试点也为高电平且电压不稳定，检测IC4的6脚的电压也不稳定，检测IC4的7脚发现15V电压不稳定，说明15V接线端子接触不良，试将电路板拨下用纯酒精处理后重新插入，“SYM”故障清除，机器恢复正常。

4.结束语

医用加速器剂量系统设计复杂，连锁保护线路多，相应的故障率比较高，这对于工程人员要求较高，必须熟知这部分的原理的基础上认真谨慎细致的观察设备故障现象，由于剂量系统的重要性，切记不要乱将连锁保护短路掉，稍有不慎就会造成重大的事故，必须认真处理好每个环节，剂量系统维修后必须校正剂量，这样才能保证系统的正常安全的运行。

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