瓦里安TRILOGY直線加速器機械運動系統(tǒng)故障分析

孟 強，陸志高

瓦里安TRILOGY直線加速器機械運動系統(tǒng)故障分析

孟 強，陸志高

0 引言

瓦里安TRILOGY直線加速器是目前較為高端的放射治療設備[1]，其機械運動系統(tǒng)主要包括鎢門、小機頭、機架和治療床，其作用是使特定形狀的輻射束從靶區(qū)表面的多個方向射入，對腫瘤進行精確治療[2]。該系統(tǒng)在治療過程中使用頻繁、易發(fā)故障，根據(jù)我院3 a來的維修記錄統(tǒng)計，其故障約占總故障的23.77%。本文對該系統(tǒng)的故障按類分析，探討降低故障率的可能性。

1 整體介紹

機械運動系統(tǒng)包括供電單元、電子柜（console）控制單元、位置檢測單元和機械傳動機構。供電單元位于機座內，120 VAC電源經變壓器和整流橋分別輸出100和27 VDC。100 VDC供機架電動機和治療床升降電動機使用，27 VDC經輔助電子柜的脈沖寬度調制板（pulse wicltyh mollulate PCB，PWM PCB）調制后給其他電動機（鎢門、小機頭、治療床橫向和縱向運動）供電[3]。電子柜控制單元是機械運動系統(tǒng)的中樞。我院在使用該加速器3 a來供電單元未出現(xiàn)故障，表明該模塊設計成熟、元器件性能穩(wěn)定。

2 位置檢測單元

2.1 整體介紹

位置檢測單元是指與每個運動部件聯(lián)動的2個電位器（主電位器PRO和次電位器SPRO）提供雙重電壓信號經console模數(shù)轉換為相應的位置信息，是機械運動系統(tǒng)的多發(fā)故障點。2個電位器的阻值均為10 kΩ，供電電壓為+10、-10 VDC。瓦里安公司在2013年將位置檢測單元全面升級，升級后的PRO電壓信號和SPRO電壓信號極性相反，不再允許并聯(lián)旁路，從而在更深層次意義上符合美國食品藥品監(jiān)督管理局關于放療設備必須提供雙重位置信息驗證的規(guī)定。正常情況下，2個抽頭電壓信號的絕對值應近似或完全相等，差值不宜超過0.05 VDC。

2.2 故障一

2.2.1 故障現(xiàn)象

機器在切換至下一照射野時報“HWFA聯(lián)鎖”，所有運動部件無法運動。

2.2.2 故障分析與檢修

HWFA聯(lián)鎖常為電位器一般性故障，可以通過加速器communications界面中的Event Logs查看是哪個運動部件引起的故障。如系機架報錯，先在維修界面（SERVICE MODE）通過“override interlock”選項旁路HWFA聯(lián)鎖后再轉動機架，通常可繼續(xù)使用。如果依然報錯，用萬用表測量2個電位器的抽頭電壓值，如若偏差過大，應更換電位器，更換時將機架轉至0°，抽頭電壓調至0 V再做校準最為便捷。由于電位器屬于易耗品，且機器對其線性標準要求較高，故多數(shù)故障系電位器失靈導致。

2.3 故障二

2.3.1 故障現(xiàn)象

機架旋轉至120°附近時突然停止并報“HWFA聯(lián)鎖”，旁路聯(lián)鎖后轉至其他角度時正常，再轉回120°又報此聯(lián)鎖。

2.3.2 故障分析與檢修

首先查看電位器是否松動、焊點是否牢固，如果均正常，則考慮是否為機架旋轉時位于其內部的電纜扭曲牽拉導致線芯斷路或與地短路，無法為console提供反饋信號。查閱相關電路圖，分段測量電壓信號，可知該故障系W14a電纜相關信號缺失導致。將電纜內的空置線芯與報錯線芯互換，故障即可排除。

3 電子柜控制單元

3.1 整體介紹

電子柜控制單元包括電動機接口板、模數(shù)轉換控制板、信號控制板、輸出接口板等多塊電路板，其作用是：（1）將來自手控器、床旁控制器、操作鍵盤或計劃系統(tǒng)的使動信號經過一系列的變換用以控制電動機和剎車；（2）將位置檢測單元提供的反饋值轉換成角度值或距離值，并使其在顯示器上得以顯示。在弧形治療方式下，電子柜控制單元還需要根據(jù)反饋值對電動機進行實時控制[4]。

3.2 故障一

3.2.1 故障現(xiàn)象

治療過程中機器在切換至下一照射野時報“HWFA聯(lián)鎖”，Event Logs提示機架2個電位器數(shù)值不一致。

3.2.2 故障分析與檢修

用萬用表測量2個電位器的電壓信號均正常，依電壓信號走向穿過機架后在機柱母板（standmother PCB）上的測量結果亦正常。查閱相關電路圖，可知故障發(fā)生在console中的概率較高，用替換法將電動機接口板（motor interface PCB）更換后，故障排除。電壓信號并非全部經過電動機接口板進行模數(shù)轉換，治療床升降、縱向及其旋轉的信號經由儀表接口板（meter interface PCB）轉換。

4 機械傳動機構

4.1 整體介紹

該機的機械傳動機構不盡相同。上鎢門為齒輪和齒輪條導軌，下鎢門為齒輪、連動桿以及滾珠絲桿，治療床升降方向為滾珠絲桿，水平方向為齒輪和皮帶，機架、小機頭為齒輪和鏈條。

4.2 故障一

4.2.1 故障現(xiàn)象

機架在旋轉時有刺耳雜音，速度時快時慢。

4.2.2 故障分析與檢修

經仔細排查，電動機100 VDC供電電壓正常，機架配重正常，齒輪和鏈條的咬合度較好，在齒輪箱處加注潤滑油后刺耳雜音減弱，但機架仍不能保持勻速運動。將齒輪箱拆下并打開，發(fā)現(xiàn)其內部的潤滑油已經固化，且碎屑較多，將其更換后故障排除。

4.3 故障二

4.3.1 故障現(xiàn)象

機器在運行中鎢門不能到達預設位置。

4.3.2 故障分析與檢修

首先檢查電動機電壓是否正常、剎車是否正常，用手控器驅動鎢門時，應能聽到電磁鐵吸合的聲音。如果電動機和剎車均正常，則故障多系傳動機構污垢沉積、阻力過大導致。用酒精或清潔潤滑油清除鎢門絲桿上的灰塵、油脂后再涂上防輻射黃油，此外還需將連動桿的扁平軸承加油潤滑。

5 小結

本機的機械運動系統(tǒng)故障多為電位器失靈導致，而電位器又屬易耗品，因此對于機器負荷較重的醫(yī)院，預留充足的電位器備件可有效縮短停機時間。各部件對應的電位器型號并不完全一致，實際工作中應加以注意。該直線加速器從機架到機座穿行的電纜眾多，隨著使用年限的增加，線芯容易因線皮老化、扭力不均而破損斷裂。該加速器在啟用不久已發(fā)生數(shù)次因電纜磨損導致的故障。這是由于我院的迷路通道較為狹窄，機架和機座不能作為整體通過，裝機時先將其分離后再運至治療室內，連接時安裝工程師難以按照出廠標準布線，導致電纜破損變形的情況時有發(fā)生，因此在設計機房時將此情況加以考慮可以降低故障的發(fā)生率。機械傳動機構尤其是鎢門系統(tǒng)因為長期處于溫度較高的環(huán)境，絲桿和軸承上的潤滑油容易沾染灰塵、干枯固化，日常保養(yǎng)中定期清潔、加注潤滑油可以保障其穩(wěn)定運行。

[1] 譚亞軍.Varian Trilogy直線加速器聯(lián)鎖故障維修1例[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（7）：148.

[2] 李軍.西門子加速器機械系統(tǒng)故障維修[J].實用醫(yī)技雜志，2004，11（10）：2 141-2 143.

[3] 許琨，賈輝.瓦里安高能加速器PWM板的工作原理與維修[J].中國醫(yī)療器械雜志，2011，35（6）：467-468.

[4] 顧本廣.醫(yī)用加速器[M].北京：科學技術出版社，2003：341-347.

（收稿：2014-03-28 修回：2014-08-05）

R318.6；TH774

B

1003-8868（2015）04-0150-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.04.150

200032上海，復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院放療科（孟 強，陸志高）