UNIQUE醫(yī)用直線加速器故障分析與維修2例

譚庭強(qiáng)，李黎，李賢富，黃仁炳

1.四川省腫瘤醫(yī)院 放療中心，四川 成都 610041；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 放療中心，四川 南充 637000

UNIQUE醫(yī)用直線加速器故障分析與維修2例

譚庭強(qiáng)1，李黎1，李賢富2，黃仁炳1

1.四川省腫瘤醫(yī)院 放療中心，四川 成都 610041；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 放療中心，四川 南充 637000

本文介紹了UNIQUE直線加速器在使用過程中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)功能被禁止和使能鎢門X2動(dòng)作無響應(yīng)2例故障，分別描述了故障的原因、分析及排除，總結(jié)了類似故障的維修技巧，旨在為同行在維修類似故障時(shí)提供參考。

醫(yī)用直線加速器；聯(lián)鎖故障；放射治療；醫(yī)療設(shè)備維修

0 引言

醫(yī)用電子直線加速器是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)腫瘤遠(yuǎn)距離精確放射治療的主流大型醫(yī)用設(shè)備[1-2]。美國瓦里安UNIQUE放療系統(tǒng)是同時(shí)具有圖像引導(dǎo)和容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)功能的低能量醫(yī)用直線加速器。我院于2014年引入該機(jī)型，主要用于容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療[3]。在日常維修中發(fā)現(xiàn)該機(jī)型機(jī)座與機(jī)架之間的電纜容易出現(xiàn)問題引起機(jī)器故障，下面介紹2例典型故障的分析和處理方法，以供同行在維修此類故障時(shí)參考。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

直線加速器在治療過程中運(yùn)動(dòng)功能被禁止，控制柜的顯示器上出現(xiàn)硬件聯(lián)鎖故障代碼HWFA。

1.2 故障分析

硬件聯(lián)鎖故障HWFA是指加速器的控制器檢測(cè)到一個(gè)硬件失效，可能的原因有如下：① 主電位器的電壓值不在±9.9 V范圍內(nèi)；② 機(jī)架或者準(zhǔn)直器上的某個(gè)主電位器和相應(yīng)的輔助電位器值不匹配；③ 主電位器的參考電壓值或DAC/ADC檢測(cè)通道的電壓超出了正常值的±5%；④ 出束命令發(fā)送后加速器沒有正常出束；⑤ 多葉準(zhǔn)直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）沒有正確初始化或者是在校準(zhǔn)/檢查過程中檢測(cè)到MLC聯(lián)鎖或外部聯(lián)鎖。

1.3 故障排除

為了查明故障原因，可以利用加速器通信模式里面的事件日志（Event Log）幫助分析。當(dāng)加速器發(fā)生控制聯(lián)鎖（CTRL），硬件聯(lián)鎖（HWFA）和運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖（MOTN）故障時(shí)，事件日志的第2頁左下角會(huì)顯示相應(yīng)聯(lián)鎖的英文縮寫以及和聯(lián)鎖有關(guān)的信息；日志的總結(jié)部分，即第5頁也會(huì)提供更多關(guān)于聯(lián)鎖事件的描述。針對(duì)此次故障，首先通過故障發(fā)生的時(shí)間找到相應(yīng)的事件日志，在第2頁左下角顯示：“HWFA: Primary/2ndcha mismatch 01 Coll.”（硬件故障：準(zhǔn)直器的主電位器和輔助電位器值不匹配）；在事件總結(jié)部分對(duì)該事件的描述：“Controller interlock：Primary/2ndcha mismatch collimator.”（控制聯(lián)鎖：準(zhǔn)直器的主電位器和輔助電位器信號(hào)不匹配）。通過分析上面的2條信息，可以確定故障原因是由于控制器檢測(cè)到準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主電位器和輔助電位器的電壓值不匹配。此時(shí)，進(jìn)入維修模式調(diào)出顯示菜單（DISPLAY）下的主電位器（PRO）和輔助電位器（SPRO）兩個(gè)顯示框,觀察準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)（COLL RTN）的值是否一致。通過觀察發(fā)現(xiàn)SPRO中的值為271.5，與當(dāng)前準(zhǔn)直器的實(shí)際位置相符；PRO中的值為36.5，而且值還在慢慢增加，可見是控制器檢測(cè)到的主電位器的電壓值不正確導(dǎo)致的不匹配。

通過以上分析，已經(jīng)基本確定了故障的原因是主電位器信號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致主輔電位器的值不匹配。分析圖紙中主電位器信號(hào)通路，得出最有可能出故障的點(diǎn)有：① 主電位器故障；② 機(jī)架到機(jī)座之間的電纜故障；③ 機(jī)座到控制柜之間的電纜故障；④ Motor interface（馬達(dá)接口板）故障。接下來用萬用表逐步排查，首先測(cè)量主電位器R1引腳2對(duì)地電壓值，實(shí)測(cè)值為+6.72 V，屬于正常范圍內(nèi)；然后用延長(zhǎng)板連接控制柜里的馬達(dá)接口板，測(cè)量馬達(dá)接口板上10腳信號(hào)主電位器信號(hào)（COLPOSN1）的電壓值，實(shí)際測(cè)量為約+1.2 V?？梢姡麟娢黄鞯碾妷盒盘?hào)傳輸?shù)今R達(dá)接口板的過程中被拉低了。至此，可以判斷故障部分應(yīng)該在電位器到控制柜之間，由于機(jī)架和機(jī)座之間的電纜在機(jī)架每次旋轉(zhuǎn)過程中都會(huì)受到一定程度的牽拉、扭曲，信號(hào)線容易被扭斷，優(yōu)先檢測(cè)這部分信號(hào)線。查看電路圖發(fā)現(xiàn)主電位器的電壓信號(hào)COLLPOSN1是通過電纜W86的2號(hào)線傳輸?shù)?，斷開電纜兩端，用萬用表的電阻檔測(cè)量電纜W86上P20的2腳與P26的2腳之間的電阻[4]，測(cè)量結(jié)果為兆歐級(jí)別，說明這根信號(hào)線已經(jīng)不導(dǎo)通，主電位器電壓信號(hào)不能傳輸?shù)娇刂破?，?dǎo)致檢測(cè)失敗，出現(xiàn)HWFA故障聯(lián)鎖。

由于維修現(xiàn)場(chǎng)沒有電纜W86的備件，通知廠家訂購需要等待時(shí)間，會(huì)耽擱患者的治療，通過分析電路發(fā)現(xiàn)電纜W86的24號(hào)信號(hào)線沒有使用，經(jīng)測(cè)量信號(hào)線正常，可以將24號(hào)信號(hào)線兩端斷開并聯(lián)到2號(hào)線，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急維修，維修后故障排除。后續(xù)維修，訂購電纜W86，更換后故障排除。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

機(jī)架在某些角度時(shí)，使能鎢門X2動(dòng)作無響應(yīng)，加速器不報(bào)聯(lián)鎖錯(cuò)誤，將機(jī)架旋轉(zhuǎn)到其他角度又能恢復(fù)動(dòng)作。

2.2 故障分析

此故障明顯與機(jī)架旋轉(zhuǎn)的角度有關(guān)系，而且發(fā)生故障時(shí)加速器不報(bào)錯(cuò)。使能鎢門X2無響應(yīng)可能的因素有如下：① 鎢門本身機(jī)械運(yùn)動(dòng)不順暢，在某些角度有鎢門本身的重力輔助可以正常運(yùn)動(dòng)，而向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)困難；②鎢門的限位開關(guān)誤動(dòng)作，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)停止；③ 電纜故障，導(dǎo)致鎢門的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能正常傳輸；④ 脈沖寬度調(diào)制板（PWM板）故障。

2.3 故障排除

通過對(duì)電路的分析，此故障可以采用分段排查法，即首先將機(jī)架旋轉(zhuǎn)到X2出現(xiàn)故障的角度，然后交換鎢門X1和X2的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。交換后的結(jié)果是X2運(yùn)動(dòng)正常，而X1出現(xiàn)跟X2一樣的故障，可以判斷故障點(diǎn)應(yīng)該在治療頭前端。X2的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)受小機(jī)頭電源分配板（Collimator Distribution Panel）的控制[5]，為排除此板，可以在使能X2運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，用萬用表測(cè)量J17的1腳和2腳的電壓，結(jié)果都測(cè)到了30 V左右的直流電壓，說明馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中JAW4+這一路信號(hào)正常，是JAW4-這路信號(hào)出了問題。查看電路圖可知X2的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)JAW4-是通過機(jī)架與機(jī)座之間的電纜W83內(nèi)6號(hào)線從輔助電子柜傳輸?shù)綑C(jī)架接線板（Gantry Patch Panel）上的，再結(jié)合該故障與機(jī)架角度有關(guān)的現(xiàn)象，可以推斷最有可能的故障點(diǎn)是電纜W83。用萬用表的通斷檔測(cè)量電纜W83兩端的6腳，結(jié)果顯示，故障時(shí)該信號(hào)線是斷開的；將機(jī)架轉(zhuǎn)到X2運(yùn)動(dòng)正常的角度再測(cè)量，6號(hào)線正常接通。至此，可以判斷故障原因是電纜W83的6號(hào)線在機(jī)架旋轉(zhuǎn)到某些角度時(shí)斷開，導(dǎo)致X2馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能形成回路，驅(qū)動(dòng)不了馬達(dá)運(yùn)動(dòng)。

維修現(xiàn)場(chǎng)沒有電纜W83備件，通過分析電路發(fā)現(xiàn)電纜W83的24號(hào)信號(hào)線沒有被使用，并且正常接通。將24號(hào)線兩端斷開并聯(lián)到6號(hào)線，進(jìn)行應(yīng)急維修，更換電纜W83，故障排除。

3 討論

瓦里安UNIQUE直線加速器機(jī)架與機(jī)座之間的電纜兩端分別固定在機(jī)架和機(jī)座的相應(yīng)位置，機(jī)座位置固定不變，機(jī)架則根據(jù)需要可以做±180°旋轉(zhuǎn)。機(jī)架旋轉(zhuǎn)過程中，兩者之間的電纜不可避免地會(huì)受到牽拉扭轉(zhuǎn)，電纜由于不斷受到牽拉、摩擦、擠壓而造成破損、變形，從而導(dǎo)致信號(hào)傳輸出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐尚盘?hào)的中斷，導(dǎo)致加速器故障[6]。該類故障大多數(shù)會(huì)以軟故障的形式開始，頻率也會(huì)隨時(shí)間增加。對(duì)于此類故障維修的要點(diǎn)是：① 機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)盡量保持機(jī)器的狀態(tài)不變，因?yàn)槟承┕收袭?dāng)機(jī)架的角度改變后故障現(xiàn)象也隨之消失，不容易查找故障點(diǎn)；② 充分使用機(jī)器自帶的工具獲取故障信息，如文中的故障一，通過分析事件日志能夠有效縮小故障點(diǎn)的排查范圍，提高維修效率；③ 檢修時(shí)要抓住問題的關(guān)鍵，將分析、測(cè)量、觀察相結(jié)合[7]；④ 熟悉電路，歸納檢修流程圖，全面、準(zhǔn)確、清晰的流程圖可以最大限度地減少檢修時(shí)間[8]。另外，此機(jī)型在檢測(cè)電位器時(shí)不能以主輔電位器的電壓值來確定兩個(gè)電位器是否匹配，因?yàn)樗闹鬏o電位器參考電壓極性相反，電壓值不盡相同，但可以通過校準(zhǔn)后實(shí)現(xiàn)匹配，這一點(diǎn)跟早期的瓦里安加速器不同。

總之，通過平時(shí)仔細(xì)研究圖紙和技術(shù)說明書，熟悉電路并歸納信號(hào)流程圖，出故障時(shí)，注意保持機(jī)器狀態(tài)，利用機(jī)器給出的故障信息以及日志文件，能快速發(fā)現(xiàn)故障原因并排除，減少患者治療延誤，提高醫(yī)院的社會(huì)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 顧本廣,林郁正,賴啟基,等.醫(yī)用加速器[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[2] 楊紹洲,陳龍華,張樹軍.醫(yī)用電子直線加速器[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2004.

[3] 劉麗虹,韓春.容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療的臨床應(yīng)用[J].腫瘤防治研究,2013,(9):903-907.

[4] 盧聯(lián)中.瓦里安CLinac 23EX加速器HWFA常見故障維修技巧[J].醫(yī)藥前沿,2014,(13):86.

[5] 張炳昌,宋強(qiáng).瓦里安醫(yī)用直線加速器MLC部分工作原理與維修[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2015,30(3):157-158.

[6] 季智勇,楊愛建,凌金城.瓦里安CL23EX加速器電纜磨損引發(fā)故障分析與檢修[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2013,28(6):141-142.

[7] 楊愛建,季智勇,倪瑾,等.3例瓦里安CL23EX加速器故障聯(lián)鎖檢修[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2012,27(4):112-113.

[8] 楊紹洲,王勝軍.VARIAN加速器維修經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)[J].北京生物醫(yī)學(xué)工程,2004,23(4):310-311.

Two Cases of Malfunction Analysis and Maintenance for UNIQUE Medical Linear Accelerator

TAN Ting-qiang1, LI Li1, LI Xian-fu2, HUANG Ren-bing1
1. Radiotherapy Center, Sichuan Cancer Hospital, Chengdu Sichuan 610041, China; 2. Radiotherapy Center, Affiliated Hospital of North Sichuan MedicaI College, Nanchong Sichuan 637000, China

TL53

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.08.056

1674-1633(2016)08-0164-02

2015-07-21

2015-08-05

作者郵箱：tanrenq@126.com