加速器(八)控制和保護系統(tǒng)

1、控制和保護系統(tǒng)控制和保護系統(tǒng)醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器醫(yī)用電子直線加速器 醫(yī)用電子加速器的安全和精確的操作是由醫(yī)用電子醫(yī)用電子加速器的安全和精確的操作是由醫(yī)用電子加速器控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)的，控制系統(tǒng)的作用是加速器控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)的，控制系統(tǒng)的作用是確保加速器確保加速器 (1)給出預選的輻射類型；給出預選的輻射類型； (2)給出預選的輻射能量；給出預選的輻射能量； (3)給出預選的吸收劑量；給出預選的吸收劑量； (4)按輻射束對患者的預選關(guān)系進行輻照按輻射束對

2、患者的預選關(guān)系進行輻照(例如固定例如固定束治療、移動束治療、限束裝置等束治療、移動束治療、限束裝置等)； (5)產(chǎn)生的輻射對患者、操作者、其他人員或周圍產(chǎn)生的輻射對患者、操作者、其他人員或周圍環(huán)境不會造成傷害。環(huán)境不會造成傷害。 一、機械系統(tǒng)一、機械系統(tǒng) 1.可以得到滿足臨床需要的任意大小可以得到滿足臨床需要的任意大小 和任意形狀的輻射束；和任意形狀的輻射束； 2.輻射束可以從輻照靶區(qū)表面的任何方向入射；輻射束可以從輻照靶區(qū)表面的任何方向入射； 3.能方便地操作機器和進行病人擺位；能方便地操作機器和進行病人擺位；二、電氣控制系統(tǒng)二、電氣控制系統(tǒng)電源分配電源分配高壓調(diào)制高壓調(diào)制低壓控制低壓控制功

3、能控制功能控制運動控制運動控制信號檢測信號檢測連鎖保護連鎖保護電源電源 醫(yī)用加速器一般都有一個電源分配箱，市電進入電醫(yī)用加速器一般都有一個電源分配箱，市電進入電源分配箱后經(jīng)斷路器、交流接觸器和繼電器根據(jù)需源分配箱后經(jīng)斷路器、交流接觸器和繼電器根據(jù)需要分配到加速器各個系統(tǒng)。要分配到加速器各個系統(tǒng)。 電源電源123456KJP1123456QKP13123456KJP2123456KJP3低壓風機三相交流穩(wěn)壓器XN2123XS098910123567XN1123ABC三相調(diào)壓器XN2456789N4567220VQKP412K7K2KJP1調(diào)制器啟動QKP112真空電源計時QKP212MCC電QK

4、P312維修電源QKP512低燈QKP612QKP11溫控123456KJP2K3QKP712QKP12123456運動電源源壓槍電源KJP3KJP4K5K6QKP912高壓計時調(diào)制器低壓磁控管燈絲QKP1012高壓燈R3R2R1調(diào)制器高壓電源CBAKJP4123456QKP812電源電源 低壓電源低壓電源7812349105614V14V14V0.6A0.3A0.3A817V0.2A0.2A17VT1V1V3V2C 11000uC 20.1uC 31uC 8470uC 41uC 9220uC 102uC 51uC 12100uC 140.33uC 61uC 13100uC 112uC 71u

5、Vin2ADJ1+Vout3A1LM317TVin1GND3+5V2A2MC 7805CVin3GND1-12V2A3MC 7912VCVin1GND3+15V2A4MC 7815CVin3GND1-15V2A5MC 7915CTR 1240R 25kR 35.1k220VNFU11A+12V+5V-12V+15V-15V電源電源 鈦泵電源鈦泵電源220VN15234T1C10.22u4kVC20.22u4kVR710MCR5CR6R82kR950M1WR1049.9kVACVVACICR15CR16PUMB-電壓反饋電流采樣電流采樣+-VRTN鈦泵鈦泵同步觸發(fā)同步觸發(fā) 加速器工作時，脈沖調(diào)制

6、器、AFC系統(tǒng)、柵控槍電源等需要觸發(fā)脈沖，這些觸發(fā)脈沖必須滿足一定的同步關(guān)系。 同步觸發(fā)脈沖同步觸發(fā)脈沖456U13B7408外部觸發(fā)A1B2CLR3Q4Q13Cext14RCext15U2A741238910U11C7432R522kC5+5V(210ms)756IC12B75451R18470+5VU13A7408123U12A75451C170.01L+5VTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U1555R1100kR2100R3270V1C3C2+5VLR22470kPRF+5VLA9B10CLR11Q12Q5Cext6RCext7U2B74123R418kC4

7、+5VC1HVONL(10ms)S112S2觸發(fā)脈沖輸出12HVONS1-2S2-1U13-4U13-5S2-2t2t1t3t4t5內(nèi)部觸發(fā)脈沖由555振蕩器產(chǎn)生，可變電阻R1和PRF用來調(diào)整脈沖重復頻率；外部觸發(fā)可外接計算機或信號發(fā)生器；選擇開關(guān)S1用來選擇觸發(fā)脈沖來源，S1置2位選擇內(nèi)部觸發(fā)，選擇開關(guān)S2在維修時可置1位，觸發(fā)脈沖可直接輸出；選擇開關(guān)S2一般置2位，治療時，HVON翻轉(zhuǎn)，上升沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路U2B，U212輸出10ms負脈沖通過U13A禁止觸發(fā)脈沖通過，從而避免在脈沖調(diào)制器充電周期使閘流管直通；治療結(jié)束HVON翻轉(zhuǎn)，U213輸出210ms正脈沖使U13A維持導通，從而釋放掉

8、脈沖形成網(wǎng)絡上的剩余能量。 同步觸發(fā)同步觸發(fā) 觸發(fā)脈沖時序圖觸發(fā)脈沖時序圖S1-2S2-1HVONU13-4U13-5S2-2t1t2t3t4t5t1t2t3t4t510s任意10ms實際治療時間210ms運動控制運動控制在加速器中需要驅(qū)動的部件主要有：在加速器中需要驅(qū)動的部件主要有： 機架；后指針；束擋塊；實時影像裝置；機架；后指針；束擋塊；實時影像裝置；MLC；準直器；靶；散射箔；均整器；反光鏡；自動楔準直器；靶；散射箔；均整器；反光鏡；自動楔形塊；形塊； 光闌：光闌： 對稱方式：對稱方式：X，Y， 非對稱方式：非對稱方式：X1，X2，Y1，Y2； 治療床升降；縱向；橫向；治療床公轉(zhuǎn)；治療

9、床升降；縱向；橫向；治療床公轉(zhuǎn)； 磁控管磁控管AFC電機；能量開關(guān)。電機；能量開關(guān)。手控器與床控器手控器與床控器控制方式控制方式 繼電器控制繼電器控制 這種電路簡單可靠，成本低，調(diào)試方便，定位精度低，調(diào)速困難，無法實現(xiàn)動態(tài)這種電路簡單可靠，成本低，調(diào)試方便，定位精度低，調(diào)速困難，無法實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。調(diào)整。 分立器件控制分立器件控制 分立器件控制的電動機電路成本低，可靠性稍差一點，保護功能也不完善。分立器件控制的電動機電路成本低，可靠性稍差一點，保護功能也不完善。 交直流變頻調(diào)速交直流變頻調(diào)速 交流變頻調(diào)速是通過改變電動機供電頻率進行交流電動機調(diào)速的一種方法。變頻交流變頻調(diào)速是通過改變電動機供電頻

10、率進行交流電動機調(diào)速的一種方法。變頻器可分為電壓型，電流型，器可分為電壓型，電流型，PWM（脈沖寬度調(diào)制）型其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，（脈沖寬度調(diào)制）型其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高。故變換效率高。 驅(qū)動器驅(qū)動器 專用器件控制的電動機電路（包括專用器件構(gòu)成的驅(qū)動器和成品驅(qū)動器）動態(tài)特專用器件控制的電動機電路（包括專用器件構(gòu)成的驅(qū)動器和成品驅(qū)動器）動態(tài)特性好，性能可靠。性好，性能可靠。電路舉例電路舉例設 計設 計制 圖制 圖審 核審 核山東新華醫(yī)療器械股份有限公司山東新華醫(yī)療器械股份有限公司文件名:文件名:D:楊海峰培訓縱向原理.schD:楊海峰培訓縱向原理.sch標準化標準化批 準批

11、準校 對校 對0 00 0共共第第張張張張27-Feb-200627-Feb-2006XHA6C.工 藝工 藝時 間時 間標記標記 處數(shù)處數(shù)文件號文件號簽字簽字日期日期等級標記等級標記數(shù)量數(shù)量比例比例重量重量日期日期簽字簽字底圖總號底圖總號舊底圖總號舊底圖總號圖 號圖 號印板代號印板代號LONGCCWLONGCWDCCOMDCCOMDCCOMLONGSPD+24VB+24VBR+50VDCCOM3LONG-LONG+911710864521310K23床面縱向速度911710864521310K25床面縱向CCW911710864521310K24床面縱向CW10FU91A10FU101A10

12、CR151N400710CR161N400710CR171N4007DCCOM10J6-1510J6-3310J6-810J10-1810J10-19DC24VDC24V低速電源高速電源電機電動機正轉(zhuǎn)電動機正轉(zhuǎn) PW M 脈 寬 調(diào) 制 方 波DIR 方 向 控 制B REAK制 動 控 制VSS邏輯控制器A1A2B1B2+-M1MOTORVAVBVCCVSSVCC方 向 控 制 DIR75%占空比A1 ,B2A1 ,B10V0V0VVCCVCCVBVAVA-VB0V輸 出 電 流I0電動機反轉(zhuǎn)電動機反轉(zhuǎn) VCC方 向 控 制 DIR50%占空比A2 ,B1A1 ,B10V0V0VVCCVCC

13、VCCVAVBVA-VB0V輸 出 電 流-I0VCC方 向 控 制 DIR75%占空比A2 ,B1A1 ,B10V0V0VVCCVCCVCCVAVBVA-VB0V輸 出 電 流-I0步進電機和驅(qū)動器步進電機和驅(qū)動器可編程驅(qū)動器和電機可編程驅(qū)動器和電機劑量檢測劑量檢測 加速器劑量監(jiān)測系統(tǒng)的作用是顯示輻射的輸出，表加速器劑量監(jiān)測系統(tǒng)的作用是顯示輻射的輸出，表示在一組規(guī)定條件下某點的吸收劑量，作為紐帶建示在一組規(guī)定條件下某點的吸收劑量，作為紐帶建立劑量學基準及醫(yī)學照射時患者所受吸收劑量之間立劑量學基準及醫(yī)學照射時患者所受吸收劑量之間的量值溯源關(guān)系，同時為醫(yī)用加速器提供控制信號。的量值溯源關(guān)系，同時

14、為醫(yī)用加速器提供控制信號。加速器監(jiān)測系統(tǒng)是將加速器加速器監(jiān)測系統(tǒng)是將加速器X或電子輻射應用于放射或電子輻射應用于放射治療的基礎之一，是放射治療標準化的重要環(huán)節(jié)。治療的基礎之一，是放射治療標準化的重要環(huán)節(jié)。 劑量檢測系統(tǒng)劑量檢測系統(tǒng)主要包括：電離室、直流高壓主要包括：電離室、直流高壓電源（一般為負幾百伏）、信電源（一般為負幾百伏）、信號檢測電路等號檢測電路等主要作用：主要作用：電離室提供了表征輻射線強度電離室提供了表征輻射線強度的信號的信號檢測電路將電離室信號轉(zhuǎn)換成檢測電路將電離室信號轉(zhuǎn)換成吸收劑量脈沖信號。吸收劑量脈沖信號。直流高壓電源為電離室提供了直流高壓電源為電離室提供了工作電源（坪區(qū)工作

15、電壓）。工作電源（坪區(qū)工作電壓）。1.1. 根據(jù)安全性要求，醫(yī)用電子直根據(jù)安全性要求，醫(yī)用電子直線加速器必須配備兩個獨立的線加速器必須配備兩個獨立的劑量通道和一個時間保護通道。劑量通道和一個時間保護通道。 電離室工作原理電離室工作原理 當射線穿過電離室時當射線穿過電離室時與其中的氣體分子相與其中的氣體分子相互作用發(fā)生電離，正互作用發(fā)生電離，正離子被吸向參考電極，離子被吸向參考電極，電子則吸向信號電極，電子則吸向信號電極，所以信號電極實際上所以信號電極實際上變成一個恒流源，在變成一個恒流源，在脈沖期間產(chǎn)生與射線脈沖期間產(chǎn)生與射線強度成正比的輸出強度成正比的輸出 。 + + + + X射線束 電離

16、室輸出信號電離室輸出信號被測信號的特點被測信號的特點 是脈沖電流源，脈寬窄是脈沖電流源，脈寬窄( (約約4S4S左右左右) )，重復頻率大約，重復頻率大約在在30280Hz30280Hz之間，占空比小之間，占空比小( (最大只有千分之一左右最大只有千分之一左右) )； 電流強度弱，脈沖值在電流強度弱，脈沖值在1010-5-5A A，平均值在，平均值在1010-7-7A 10A 10-8-8A A數(shù)數(shù)量級；量級； 信號源阻抗高。信號源阻抗高。劑量積分板劑量積分板放大后的信號放大后的信號劑量顯示劑量顯示安全聯(lián)鎖安全聯(lián)鎖聯(lián)鎖信號的分類聯(lián)鎖信號的分類 主要聯(lián)鎖主要聯(lián)鎖 不及時修復能造成機器永久損壞的故

17、障；不及時修復能造成機器永久損壞的故障； 劑量聯(lián)鎖劑量聯(lián)鎖 影響機器輸出和測量劑量能力的故障；影響機器輸出和測量劑量能力的故障； 次要聯(lián)鎖次要聯(lián)鎖 指你可以很平常地修正的系統(tǒng)狀況。指你可以很平常地修正的系統(tǒng)狀況。安全聯(lián)鎖安全聯(lián)鎖聯(lián)鎖名稱聯(lián)鎖名稱故障原因故障原因電離室電源電壓電離室電源電壓超出預定值的誤差范圍。偏轉(zhuǎn)磁鐵偏轉(zhuǎn)磁鐵勵磁線圈電流超出預定值誤差范圍。劑量率劑量率監(jiān)測系統(tǒng)的讀數(shù)為正常治療距離處每相繼時間間隔為小于5s內(nèi)取平均之后的讀數(shù)，必須設置一欠劑量率聯(lián)鎖，若讀數(shù)比預期的劑量率相差的量值為廠家在隨機文件中規(guī)定的值時，該聯(lián)鎖使輻照終止。在輻照的最初10s內(nèi)劑量率讀數(shù)可以與其后的值有所不同。

18、累積劑量同步表示第一道累積劑量和第二道累積劑量之間的誤差超出規(guī)定范圍。單脈沖劑量一個單個的劑量脈沖超出默認值。對稱性均整性或?qū)ΨQ性超出規(guī)定范圍。旋轉(zhuǎn)治療旋轉(zhuǎn)治療時，機架起始角度與實際角度不一致。在旋轉(zhuǎn)治療中，劑量、角度和每度劑量不匹配；處于移動束治療中的設備運動沒有按需要起動或停止；在任何15的弧內(nèi)給出的劑量數(shù)偏離規(guī)定值20以上；累積劑量和旋轉(zhuǎn)角度超出計算劑量率的誤差范圍。安全聯(lián)鎖安全聯(lián)鎖聯(lián)鎖名稱聯(lián)鎖名稱故障原因故障原因旋轉(zhuǎn)角度在移動束治療中，機架角度超出所選范圍5時。機架速度在移動束治療中，機架旋轉(zhuǎn)速度超出正常范圍。非正常終止輻照的終止不是因劑量監(jiān)測系統(tǒng)的動作所致，在控制臺處會同時給出一專門

19、的顯示，指出終止輻照的原因；該聯(lián)鎖的清除必須在控制臺處用一指定的鑰匙操作；門治療室門尚未關(guān)閉，或者其它與治療室門開關(guān)串連的開關(guān)（如：機柜門開關(guān)）未閉合。鑰匙出束使能鑰匙開關(guān)在“禁止”位置；到位治療頭散射箔、均整器、反光鏡等部件不到位。附件附件定位錯誤。治療室內(nèi)所做的選擇操作與控制臺處所做的選擇操作不相符。 移位處于固定束治療中的設備發(fā)生運動；手控器手控器運動使能按鈕未釋放；驅(qū)動器機架旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動器工作不正常；高壓開關(guān)主配電箱上的高壓開關(guān)未合上；安全聯(lián)鎖安全聯(lián)鎖聯(lián)鎖名稱聯(lián)鎖名稱故障原因故障原因水流量聯(lián)鎖水流量故障；水系統(tǒng)聯(lián)鎖水質(zhì)、水位、水壓、水溫等不正常。燈絲電壓磁控管、加速管、速調(diào)管、閘流管等

20、燈絲電壓超出允許范圍；燈絲電流磁控管、加速管、速調(diào)管、閘流管等燈絲電流超出允許范圍；燈絲延時燈絲處于預熱延時狀態(tài)；真空電源電壓加速管真空電源電壓超出允許范圍。真空電源電流真空泵電流大于設定值；此時加速管真空度偏低。高壓過流調(diào)制器高壓過流;反峰調(diào)制器反峰聯(lián)鎖；氣壓波導系統(tǒng)內(nèi)絕緣氣壓不正常；電源電源輸入不正常。低壓電源電源電壓輸出不正常；位置電位器基準電壓波動超過規(guī)定范圍；當管路中冷卻水停止流動或水流量不足額定值時，水流量聯(lián)鎖電路發(fā)出相應故障信號。渦輪流量傳感器產(chǎn)生脈沖信號，其頻率與水流量大小成近似線性關(guān)系。 水流量聯(lián)鎖電路舉例水流量聯(lián)鎖電路舉例0V12G4+12V3L1U6ACR9CR5TGNDR9R10CR5DS1CR1+12VTGNDR32+12VCR6CR7CR8LM2917JC7R4C81211