羅凱軍，程品晶

1. 南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院 放療科，湖南 衡陽 421001；2. 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001

引言

我院于2014 年引進(jìn)的瓦里安電子直線加速器具有兩檔光子線，分別是高能的15 MV-X 和低能的6 MV-X。該直線加速器具有六檔電子線能量模式，分別是6、9、12、15、18、22 MeV，可用于圖像引導(dǎo)下的計(jì)劃驗(yàn)證和三維適形、調(diào)強(qiáng)放射治療。為保證引出的電子線能量滿足臨床應(yīng)用所需，加速器中設(shè)有偏轉(zhuǎn)磁鐵（Bend Magnet，BMAG），在進(jìn)行實(shí)際使用之后，其性能以及工作狀態(tài)都處于穩(wěn)定狀態(tài)。但隨著我院收治的腫瘤患者數(shù)量增多，在設(shè)備使用過程中多次出現(xiàn)故障連鎖[1-3]，其中BMAG 連鎖具有一定代表性，該故障偶爾會(huì)自動(dòng)消除，但存在反復(fù)出現(xiàn)的特征，嚴(yán)重影響治療效率[4]。因此，本文基于BMAG 工作的原理，給出了兩例故障的分析與排除過程，供交流參考。

1 BMAG的工作原理及BMAG聯(lián)鎖觸發(fā)機(jī)制

BMAG 能提供一個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)，不同能量的電子在BMAG 的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡是不一樣的。能量小的電子，磁場(chǎng)對(duì)其作用力大于其做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力，電子做向心運(yùn)動(dòng)；能量大的電子，磁場(chǎng)提供的作用力小于其做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，電子做離心運(yùn)動(dòng)；只有能量合適的電子，磁場(chǎng)提供的作用力等于其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，電子才會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)。在電子運(yùn)動(dòng)的軌跡上有一個(gè)能量狹縫，只有滿足一定能量范圍內(nèi)的電子（所選擇能量的±3%）才能通過此縫隙，以此確保所引出的電子線能量為臨床所需能量[5～6]，因此BMAG 的正常工作對(duì)臨床使用是至關(guān)重要的。

瓦里安加速器的不同射線能量模式是由BCD（Binary Coded Decimal）碼[7]實(shí)現(xiàn)控制的，通過BCD 碼設(shè)置不同能量對(duì)應(yīng)的BMAG 電流（BMAG I），如表1 所示。

表1 加速器不同能量模式對(duì)應(yīng)的BCD碼

BMAG 電流的設(shè)置及監(jiān)測(cè)電路都是在電路板CARROUSEL, MODE&BMAG 上實(shí)現(xiàn)的。如圖1 所示，A、B、C、D 就是不同能量模式對(duì)應(yīng)的四位BCD 碼，U4 會(huì)根據(jù)控制柜(Console)提供的能量模式編碼（BCD 碼）選擇R10-R24 其中之一作為輸出，例如：高能X 線時(shí)，U4 會(huì)選擇R23 作為輸出；低能X 線時(shí)，U4 會(huì)選擇R22 作為輸出，不同能量模式檔有其對(duì)應(yīng)的電位器。U4 的輸出經(jīng)過U7 之后會(huì)作為BMAG I 的設(shè)置值控制BMAG 線圈電源，電源會(huì)根據(jù)U7 的輸出的X、Y 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)大小的BMAG I。

圖1 BMAG電流大小設(shè)置圖

如圖2 所示，U7 輸出的X、Y 到達(dá)BMAG 線圈電源，即圖2 中的電源（Bend Magnet P.S），此電源會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流輸出，由其輸出端口電子經(jīng)過4 根電纜接至BMAG，同時(shí)該電源會(huì)反饋出BMAG I 的數(shù)值，其可以直接從CARROUSEL, MODE&BMAG PCB 電路板上測(cè)量得到，這個(gè)也是預(yù)防性維護(hù)需要記錄的參數(shù)之一，表2 是我院IX-SN5648 加速器記錄分析的各種能量對(duì)應(yīng)的電流采樣數(shù)值。

圖2 BMAG線圈電流源及BMAG I采樣圖

表2 各種能量模式對(duì)應(yīng)的BMAG I采樣數(shù)值（mV）

電源的輸出（Output）端通過線纜加至負(fù)載，同時(shí)在負(fù)載處完成BMAG V 的采樣。BMAG V 是由圖3 接線柱E1 和E4 經(jīng)由兩個(gè)保險(xiǎn)F1、F2 后完成采樣，采樣信號(hào)同樣到達(dá)圖2 中CARROUSEL, MODE&BMAG 電路板，F(xiàn)1-F2的電壓也是需要記錄的參數(shù)之一：保險(xiǎn)絲電壓HI-X(f1-f2)為 3.463 V。

圖3 BMAG V采樣圖

BMAG 的電壓和電流采樣值（BMAG V, BMAG I）都可隨時(shí)被監(jiān)測(cè)，任何一個(gè)參數(shù)波動(dòng)過大都會(huì)導(dǎo)致BMAG 聯(lián)鎖的出現(xiàn)，當(dāng)BMAG I 超過±1%或BMAG V 超過±5%[8-9]，就會(huì)出現(xiàn)BMAG 連鎖，BMAG 連鎖的檢測(cè)也與BMAG 電源輸出控制電路類似，也是由MODE BCD 碼來選擇不同能量其對(duì)應(yīng)的電位器（圖4），以此電位器作為標(biāo)準(zhǔn)值，如果BMAG I 與BMAG V 的波動(dòng)偏離這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值較大，連鎖就會(huì)出現(xiàn)。

圖4 BMAG聯(lián)鎖電位器的選擇圖

2 BMAG聯(lián)鎖故障實(shí)例及排除方法

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

15 MV-X 線偶爾出現(xiàn)BMAG 連鎖，其余能量正常。

2.1.2 故障排查

僅15 MV-X 線偶爾出現(xiàn)BMAG 連鎖，排除與其他能量公用元件故障的可能（例如BMAG 電流源，電纜等），懷疑是其BMAG I 設(shè)置值和連鎖電位器設(shè)置不當(dāng)引起。首先選擇15 MV-X 線，在CARROUSEL, MODE&BMAG 電路板上測(cè)得BMAG I 采樣值（TP4-TP6）為34.0 mV，與以往的標(biāo)準(zhǔn)記錄（表1 中數(shù)值）對(duì)比，發(fā)現(xiàn)沒有差異，測(cè)得F1-F2 的BMAG V 采樣電壓為3.463 V，也與之前預(yù)防性維護(hù)一致，排除設(shè)置值波動(dòng)的問題，檢查BMAG I 監(jiān)測(cè)回路，發(fā)現(xiàn)TP8-TP9 有壓差(大于±5%)，懷疑聯(lián)鎖電位器未設(shè)置好，調(diào)節(jié)15 MV-X 線對(duì)應(yīng)的聯(lián)鎖電位器R77 使TP8-TP9 電壓接近0 后，再調(diào)節(jié)R9 使BMAG V 監(jiān)測(cè)回路的TP7-TP15 接近0，經(jīng)進(jìn)一步使用觀察，聯(lián)鎖未再出現(xiàn)，故障排除[8-9]。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

各能量模式下，轉(zhuǎn)機(jī)架時(shí)均會(huì)出現(xiàn)BMAG 聯(lián)鎖。

2.2.2 故障排查

邊轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架邊觀察BMAG 電源上的I 和V 顯示，發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖出現(xiàn)時(shí)，I 數(shù)值未變化，V 的數(shù)值變化，因此故障是由于V 波動(dòng)引起，重點(diǎn)檢查負(fù)載，從BMAG 電源輸出開始檢查，沿4 根輸出電纜檢查，發(fā)現(xiàn)在機(jī)架中心位置，這4根電纜中有兩根已經(jīng)磨損，其中一根已經(jīng)露出了導(dǎo)線，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架時(shí)，外露的導(dǎo)線碰觸機(jī)架，聯(lián)鎖就出現(xiàn)，重新包裹絕緣磨損電纜后，加速器使用正常，待新電纜到達(dá)后更換電纜[10-11]，未再出現(xiàn)BMAG 聯(lián)鎖，故障排除。

3 BMAG聯(lián)鎖故障討論及總結(jié)

加速器臨床使用過程中，BMAG 聯(lián)鎖常出的情況大致有三種。

3.1 由BMAG I波動(dòng)引起的BMAG聯(lián)鎖

BMAG 電源為恒流源，如果其輸出電流波動(dòng)超過±1%，則會(huì)出現(xiàn)聯(lián)鎖故障。重點(diǎn)考慮電源相關(guān)部分：① 電源本身故障，檢查電源供電是否穩(wěn)定，立架上有4 塊相同的PWM 電源板且一般均會(huì)存儲(chǔ)備板，用交換法即可驗(yàn)證PWM 板是否損壞；② BMAG I 設(shè)置值，檢查圖1 中的U7輸出是否穩(wěn)定，即檢查電路板是否工作正常，如果輸出不穩(wěn)定，更換電路板即可；③ MODE BCD 碼是否正確傳輸，分別在每檔能量測(cè)量 BMAG 板上的編程電壓值，即TP14對(duì)于TP10 的mV 值，并與留存的機(jī)器驗(yàn)收完畢時(shí)所測(cè)之值進(jìn)行比較，檢查數(shù)值是否完全相同。另需指出的是BMAG I 波動(dòng)，如果負(fù)載不變，BMAG V 也是會(huì)相應(yīng)波動(dòng)的。

3.2 BMAG I與BMAG V均穩(wěn)定（通常是和預(yù)防性檢查記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)），但仍有BMAG連鎖出現(xiàn)

BMAG 出現(xiàn)隱性故障，故障后果尚不足以觸發(fā) BMAG 連鎖，會(huì)先行觸發(fā)對(duì)稱性連鎖 EXQ1，唐志全等[12]在他們論文中對(duì)隱性故障提出了系統(tǒng)的排障方法。

3.3 由BMAG V波動(dòng)引起的（BMAG I穩(wěn)定）BMAG連鎖

當(dāng)BMAG V 波動(dòng)超過±5%時(shí)，需要檢查負(fù)載及采樣相關(guān)電路：① 電源到BMAG 的電纜。偏轉(zhuǎn)電路上是否存在短路，查偏轉(zhuǎn)線圈和偏轉(zhuǎn)電源以及連接電纜[13]，由于大部分線纜都是穿過大機(jī)架接到機(jī)座電源上，這就免不了由于機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)過程造成部分線纜的折斷或損壞，對(duì)于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的聯(lián)鎖問題，可以優(yōu)先考慮是否線纜損壞[5-6]；② BMAG本身真空泄露，必要時(shí)需更換BMAG[14]來消除BMAG 聯(lián)鎖；③ BMAG V 采樣電路板因?yàn)槭褂媚昃玫木壒蕮p壞，需要更換電路板來解決故障。

總之，平時(shí)注意觀察加速器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的異?，F(xiàn)象，對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行定期檢修，及時(shí)排除故障隱患，對(duì)瓦里安直線加速器BMAG 聯(lián)鎖要能夠及時(shí)排除和維修，認(rèn)真做好故障檢修記錄，使BMAG 聯(lián)鎖故障率有效降低[15-16]。