西門子M型醫(yī)用直線加速器故障維修與分析

李軍，張西志

蘇北人民醫(yī)院 放療科， 江蘇 揚州 225001

西門子M型醫(yī)用直線加速器故障維修與分析

李軍，張西志

蘇北人民醫(yī)院 放療科， 江蘇 揚州 225001

文介紹了西門子M型醫(yī)用直線加速器Controller板、AFC控制板、注入器保險絲、注入器電源模塊故障的分析與維修過程。

直線加速器；故障維修

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，腫瘤治療手段也在不斷進步，特別是目前醫(yī)用直線加速器的應(yīng)用，由于其能量高，射線深度劑量大，皮膚反應(yīng)小，同時可以產(chǎn)生X射線和電子束，因此已經(jīng)成為腫瘤治療的主要手段之一，但由于醫(yī)用直線加速器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加上高壓、磁場、微波、水循環(huán)、機械控制、輻射劑量學(xué)、真空等因素，在使用過程中難免發(fā)生故障，下文總結(jié)了筆者在工作中碰到的西門子M型醫(yī)用直線加速器出現(xiàn)的幾例常見故障及維修方法，供同行參考。

1 Controller板故障

1.1 故障現(xiàn)象

加速器在出束結(jié)束后，狀態(tài)欄顯示“ERROR”，并出現(xiàn)“55 interlock circuits”聯(lián)鎖。

1.2 維修與分析

進入維修菜單，發(fā)現(xiàn)slave#6的報告提示為 “2H”,先對slave#6進行check ,結(jié)果check后仍為“2H”（正常狀態(tài)應(yīng)為“0H”），并觀察“55 interlock circuits”聯(lián)鎖提示為“Failure detected in interlock circuits”，顯示代碼為“852 interlock complete chain failure ”。由于“ERROR”狀態(tài)依舊，并check失敗，由“ERROR”的狀態(tài)“2H”可知，故障出在劑量系統(tǒng)，但同時又出現(xiàn)“55 interlock circuits ”聯(lián)鎖，說明interlock 系統(tǒng)也存在問題，于是檢查interlock 板，否則無法檢測劑量系統(tǒng)。檢查S33B PC1 Function controller 6(interlock)板及其PC2，PC3，PC4三個interlock 顯示板，這三個板對調(diào)后未發(fā)現(xiàn)問題，估計controller 6板存在問題，將controller 6與controller 7 板對調(diào)后，確定controller 6板上的LD8255A數(shù)據(jù)傳輸塊已壞掉，更換后“55 interlock circuits”聯(lián)鎖消失。

對于“ERROR”的狀態(tài)情況，說明controller 6板及interlock PC2、 PC3、PC4板上仍有聯(lián)鎖信號存在，因此要查找錯誤信號的來源，分別加延長板到PC2、PC3、PC4板上，并分別給這三個板模擬聯(lián)鎖，然后在顯示屏上觀察聯(lián)鎖顯示，結(jié)果PC3、PC4板上的聯(lián)鎖與圖紙完全一致，惟有PC2板上的“BMI”未報聯(lián)鎖和“P.S check ”時報時不報聯(lián)鎖，經(jīng)過反復(fù)試驗，當對slave#6進行check通過時，“P.S check” 聯(lián)鎖在屏幕上顯示，check未通過，“P.S check ”無顯示，而“BMI”一直無顯示，由此判定check通過與否與“P.S check”聯(lián)鎖有關(guān)，這更說明問題是出在劑量系統(tǒng)，分析S33B PC2（interlock）板的圖紙，“P.S check”信號來自G42 ,其走向為：G42-P21-5→ G49TB5-6→G49-J2-6 →S33-J5-5,測量G42-P21-5與 S33B-J5-5及延長板上對應(yīng)點D6，結(jié)果導(dǎo)通，那么問題肯定就出在G42劑量板上。

由于“P.S check”信號的測試由G42 PC5(dose servo)劑量伺服板完成，其信號詳細走向為+15VB →PSTST→R76→U16（HCPL2731） →R82 →U17（74HC14）→R84 →P.S CHECK INTERLOCK →J1-D4 ,依次檢查各個點的信號，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光耦U16（HCPL 2731）工作不正常，更換U16后經(jīng)檢測信號正常，而PSTST信號導(dǎo)通，“ERROR”也未出現(xiàn)，機器恢復(fù)工作，分析此故障，由于U16（HCPL 2731）性能不好導(dǎo)致“P.S check”聯(lián)鎖產(chǎn)生，在經(jīng)過controller 6板時產(chǎn)生“ERROR”最終導(dǎo)致該故障的發(fā)生。

2 AFC控制板故障

2.1 故障現(xiàn)象

在照射6MV X線時，出現(xiàn)“Dose rate (sw)”和“Dose rate(hw)”聯(lián)鎖。

2.2 維修與分析

在維修模式下，旁路相關(guān)聯(lián)鎖，檢查有關(guān)的參數(shù)及波形，發(fā)現(xiàn)INJ I、Pulse I、Beam I等波形均正常，惟獨射頻反射波RF-REFL的波形嚴重失調(diào)，同時AFCP（AFC預(yù)置）值與AFCM（AFC電機）值的參數(shù)相差過大，以至AFCP值給定后，AFCM值不能很好地跟隨，也就是說AFC的調(diào)諧電機無法很好地控制磁控管的調(diào)諧頻率。比如在自動模式（AUTO）下，調(diào)AFCP值為6000，而AFCM的值達到9500之多，由于兩者相差太多，機器無法正常出束。但是在手動模式（MANUAL）下，AFCP和AFCM值能夠比較好地跟隨，能夠出束。由于機器在治療時為自動模式，所以即使手動模式下AFC能跟隨也不能在治療模式下使機器正常運行。

由反映出的MANUAL/AUTO（手動/自動）模式下的現(xiàn)象，可以斷定MANUAL/AUTO轉(zhuǎn)換開關(guān)電路存在問題，因此檢查MANUAL/AUTO的信號通道，由圖紙得知此信號依次通過MANUAL/AUTO(J1-4)、U2、R6、U1、TP2、TB1-10（AFC-MTR-PWR），最后到AFC調(diào)諧電機。由于U2為一電子開關(guān)AD7512，而其他元件均不存在選通問題，經(jīng)過分析后，確定故障就是U2有問題。隨后，更換了一只新的AD7512到U2上，聯(lián)鎖隨后消失。在MANUAL/AUTO檔時，AFCM能很好地跟隨AFCP，機器出束平穩(wěn)，隨后對不同能量的X線和電子束進行AFC的優(yōu)化，使射線質(zhì)達到最佳，最后使加速器投入臨床應(yīng)用中。

3 注入器保險絲故障

3.1 故障現(xiàn)象

早上開機治療一段時間后。突然出現(xiàn)“Dose rate (hw)”劑量率聯(lián)鎖，最后無劑量輸出，機器無法繼續(xù)工作。

3.2 維修與分析

讓機器進入維修模式，旁路掉相應(yīng)聯(lián)鎖，用示波器觀察X線的波形，發(fā)現(xiàn)Pulse I、 PFN、 Bean I、RF-REFL波形均有，但檢測不到INJ I波形。

由于沒有INJ I 波形，初步斷定注入器（INJ）系統(tǒng)存在問題。查看INJ電路，首先查看PS1（PM565 ±15V 200mA）電源模塊，發(fā)現(xiàn)有±15VDC輸出，說明 PS1電源模塊正常。第二步，檢查INJ處的大功率三極管，是否因散熱不良導(dǎo)致其燒壞，結(jié)果均為正常。第三步再檢查PS2（PM505 ±5V 100mA）電源模塊，發(fā)現(xiàn)其輸出端JP2上的3、 4、5腳電壓不對（正常狀態(tài)下，4腳為公共端，3、5腳對4腳間電壓應(yīng)為+15V和-15V），而此時，3、5腳對4腳電壓為0。后將機器上的PS2電源模塊拆下檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)已燒壞。隨后換上新的PS2電源模塊，此時JP2上輸出電壓恢復(fù)正常，但仍無INJ I波形。第四步繼續(xù)檢查INJ處的PC1電路板。從圖紙上看到，PC1板的F3（保險絲）和PS2電源模塊，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)F3（2A，200V）保險絲開路。F3只有在H.V.CONT.PWR(高壓控制電源)加上高壓（在出射線時）后才起作用。在分析圖紙后知道，由于在高壓狀態(tài)下，PC1板上TB3的4腳“120V，H.V.CONT.PWR”異常，才導(dǎo)致PC1板上F3燒斷，繼而將PS2電源模塊燒壞。而在待機狀態(tài)下，PS2電源模塊由PC6板上1、2腳供給電壓，因此在換上新的PS2電源模塊后，在待機狀態(tài)下，可以測到PS2的輸出電壓，但在加上高壓后，由于F3燒斷，此時PS2電源模塊就沒有輸入電壓，也就沒有輸出電壓了，繼而不能產(chǎn)生INJ I。在查出F3保險絲燒斷后，更換同型號（2A，200V）保險絲后，故障排除。

4 注入器電源模塊故障

4.1 故障現(xiàn)象

加速器在照光途中，發(fā)現(xiàn)劑量率突然非常低，并出現(xiàn)“Dose rate(sw)”和“Dose rate(hw)”聯(lián)鎖，并且不受調(diào)，直到后來不能出束。

4.2 維修與分析

通過示波器檢測RF-REFL,Pulse I，INJ I，Beam I等波形時發(fā)現(xiàn)，看不到INJ I波形，斷定為注入器故障。西門子M型加速器的注入器由7部分組成：① 附件及G45母板。② Lv Control.pri control-INJ-G2 G45pc1板。③ Regulator injector，G45PC2板。 ④ Grid-pulser-INJ-G2 G45 PC3板。⑤ INJ HV Pulser-G2 G45 PC4板。⑥ Current control-INJ-G2 G45 PC5板。⑦ power supply-INJ-G2 G45 PC6板。在清楚注入器控制部分后，首先從電源部分查起，先檢測G45 PC1的TB4的8、9、13三個供電端口，發(fā)現(xiàn)電源PS1（PM565，±15V， 200mA）無±15V輸出，而將PS1負載斷開后，仍無電壓輸出，而PS1的輸入端TB3的1、3端有120Vac電壓，說明PS1電源損壞，更換PS1后，TB4的8、9、13端恢復(fù)正常，由于G45PC1為PS1的負載，說明G45的PC1為正常，但機器仍無INJ I 波形。繼續(xù)檢測G45各個子板，發(fā)現(xiàn)PC2、PC3、PC6板均正常，但PC4板的電源模塊PS2（PM505±15V 100mA）無輸出，斷掉負載仍無輸出，說明PS2已損壞，更換PC2后，PS2的負載PC4板的輸入端JP2的3、4、5（其中4為公共端，3、5對4電壓為-15V和+15V），斷開JP2后用萬用表測量三點間電阻，發(fā)現(xiàn)JP2的3、4間電阻為0，找到其中-15V 電壓下電容C1（1μF）擊穿，導(dǎo)致-15V接地，再繼續(xù)檢查PC5板 +15V電壓的負載，確認+15V電壓的穩(wěn)壓二極管CR1（IN751）完好后，再查+15V的走向，它由JP2-5到PC5板，切斷JP2-1后電路，在正常通電后，測試點TP2的電壓范圍為0～10V，與此對應(yīng)TP3點電壓按比例為0～+340V，所以軟件編程使TP2點電壓為5V ，此時測得TP3點電壓為63.5V（正確值應(yīng)為170V左右），再使TP2點電壓為9V，測得TP3點電壓為107V（正確值應(yīng)為304V左右），由于實測值與正確值之間的差異，可以斷定PC5板的TP2與TP3兩測試點之間有元器件損壞，經(jīng)排查后，確定大功率三極管Q2（MJ12004）放大倍數(shù)失真，更換Q2后，TP3點電壓恢復(fù)正常。

同時繼續(xù)查PC4板上JP2-1以后的電路，發(fā)現(xiàn)由變壓器T1、R8、CR5 和 TP1間的信號有誤，通過測量，確認二極管CR5（IN5399）雙向?qū)?，說明CR5已擊穿，因此由經(jīng)過CR5的clipper信號沒有控制好電子槍柵極，所以沒有INJ I，更換CR5后，仔細檢查其他地方無誤后，連接好JP2-1，開機后，機器恢復(fù)正常。由于此次故障損壞元器件比較多。而且彼此相關(guān)，分析其原因是由于電源塊損壞后，低壓控制高壓出錯，最終導(dǎo)致相關(guān)電路無法控制電子槍柵極，從而使機器無法工作。

5 討論與總結(jié)

以上四個維修實例，分別用對調(diào)線路板或元器件的方法對故障現(xiàn)象進行比較，此時要非常清楚地知道各種電路或系統(tǒng)的工作原理與流程，熟悉各個測試點的參考數(shù)據(jù)和元器件在不同位置所起的作用。在維修時，一方面要仔細分析電路圖，另一方面要確定可能引起故障的元器件，然后用替換法、對照法等方法進行確定，從而最終解決問題。通過這些方法可以快速、有效地解決故障，降低零配件費用，節(jié)約大量的資金和時間。

[1] 周振遠.GK-06-100直線加速器維修實例[J].醫(yī)療設(shè)備信息, 2007,22(5):86.

[2] 黃建軍,李平.國產(chǎn)直線加速器的維修維護和保養(yǎng)[J].醫(yī)療裝備,2006(2):49-51.

[3] 胡作懷,繆煒烈,何年馨.醫(yī)用直線加速器維護、保養(yǎng)和常見故障排除[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008(10):144-145.

Failure Analysis and Troubleshooting to Simens M Linear Accelerator

LI Jun,ZHANG Xi-zhi
Radiotherapy Department,Subei People's Hospital,Yangzhou Jiangsu 225001,China

TL53

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.07.044

1674-1633(2010)07-0109-03

2009-11-09

作者郵箱：liajun.2007@yahoo.com.cn