西門子PRlMUS-H型直線加速器63號聯(lián)鎖故障檢修

邱宇國 惠州市中心人民醫(yī)院 （廣東 惠州 516001）

內(nèi)容提要： 西門子醫(yī)用直線加速器由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及面廣，在長時(shí)間高頻率使用過程中容易發(fā)生各種故障，其中之一為“63 Controller 0”號安全聯(lián)鎖故障。本文介紹了西門子直線加速器工作中出現(xiàn)63號聯(lián)鎖的3例綜合性/常見故障，分析故障的發(fā)生原因，并提出此類故障的處理方法，總結(jié)分析其中的規(guī)律，以保障直線加速器的正常運(yùn)行。

醫(yī)用直線加速器是腫瘤放射治療的重要設(shè)備之一，在臨床上被廣泛應(yīng)用。本院在2005年引進(jìn)一臺西門子PRIMUS-H型醫(yī)用直線加速器，由于該機(jī)器已使用15年之久，很多配件均已出現(xiàn)老化現(xiàn)象，近年機(jī)器進(jìn)入維修期，故障頻發(fā)。為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，保障患者在治療過程中的安全性，直線加速器設(shè)置了一系列安全連鎖[1,2]。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)直線加速器的63號安全聯(lián)鎖故障發(fā)生率高。本文總結(jié)分析了本科室西門子直線加速器自2017年1月～2020年12月共117例故障維修記錄，對治療過程中出現(xiàn)的63號聯(lián)鎖幾類常見的故障進(jìn)行分析，總結(jié)了一些維修的要點(diǎn)和方法，發(fā)現(xiàn)其中共性的特點(diǎn)，分享于此，以便同行及時(shí)了解故障原因、及早排除此類故障。關(guān)于63號聯(lián)鎖以圖1的結(jié)構(gòu)框圖為參考[3]。

1.故障一

1.1 故障現(xiàn)象

在治療過程中，機(jī)器頻繁出現(xiàn)“63 Controller 0”聯(lián)鎖。進(jìn)入SERVICE維修模式子菜單，按C（Interlocks）查63號聯(lián)鎖，63#聯(lián)鎖error列顯示18，按enter進(jìn)入查看Controller 0 error解釋為“18.Y2 motor drive channel test failed”。進(jìn)入加速器機(jī)房，手控盒輸入40打開多葉光柵。對y軸鉛門進(jìn)行開關(guān)操作，發(fā)現(xiàn)Y2無動(dòng)作，且Y2鉛門停留至大概17.5的位置。

圖1.63號聯(lián)鎖相關(guān)電路框圖

1.2 故障分析與檢修

在維修模式子菜單選擇“M.Motor Calibration”，按N（next）跳至JAW Y2查看ENC posn值顯示5.5，與實(shí)際位置不符合，而Pot posn值顯示17.6。如果是Pot posn值不準(zhǔn)現(xiàn)象，則說明是Y2軸電位器故障，Y2數(shù)據(jù)無法寫入，只需更換電位器，校準(zhǔn)Y2重新寫入數(shù)值即可，故可排除電位器故障。查看之前維修記錄，JAW Y2曾經(jīng)發(fā)生過STD posn值丟失，檢修后的結(jié)果是連接G41、G31連接線松動(dòng)，故可排除此故障源。Y2鉛門卡住不動(dòng)，對Y2軸故障進(jìn)行測量，使用外置5V電壓電源多次驅(qū)動(dòng)Y1軸電機(jī)，使Y2到達(dá)ENC posn的數(shù)值范圍內(nèi)，校準(zhǔn)Y2軸，63號聯(lián)鎖仍舊出現(xiàn)。用萬用表測量G31 Contorller控制電路板電壓，該板主要負(fù)責(zé)操作臺輸入信號的傳輸。根據(jù)G31板的電路圖先對其輸入電壓進(jìn)行測量。用萬用表測量后，數(shù)值為12V，與電路圖上標(biāo)定的電壓值24V不符合，可以確定供電電源故障。查看入庫的維修備用板有一塊G31板，更換G31大板更換后校準(zhǔn)設(shè)備恢復(fù)正常。

然而，在接下來的治療中仍出現(xiàn)上述故障，但此次63號聯(lián)鎖可以通過復(fù)位鑰匙消除，分析故障應(yīng)為軟故障，故考慮仍是控制板出現(xiàn)問題。根據(jù)配件替換法的思路，此前已經(jīng)更換了G31大板，因此我們對Slave0小板進(jìn)行更換，測量Y1軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，問題仍未解決。最后電話咨詢維修保養(yǎng)的工程師，再經(jīng)查找，為集線處連接線松動(dòng)，CNN520腳接觸不良，重新焊接，調(diào)整虛焊接線，再次校準(zhǔn)Y2，63號聯(lián)鎖不再出現(xiàn)，測試設(shè)備工作狀態(tài)正常。

2.故障二

2.1 故障現(xiàn)象

直線加速器偶爾出現(xiàn)63號聯(lián)鎖，治療師在控制臺旋轉(zhuǎn)左手的復(fù)位鑰匙（RESET）后，聯(lián)鎖消失，加速器仍可以繼續(xù)治療，故未停機(jī)檢修。此后陸續(xù)出現(xiàn)63號聯(lián)鎖，每次通過復(fù)位均可消除。經(jīng)過一段時(shí)間的治療，報(bào)63號和“79 Motion Stop”聯(lián)鎖，復(fù)位不能清除，小機(jī)頭（Collimator）無法轉(zhuǎn)動(dòng)，停滯在34°。機(jī)器不能進(jìn)行正常治療，關(guān)機(jī)重啟加速器無法消除故障。

2.2 故障分析與檢修

進(jìn)入SERVICE維修模式，79號聯(lián)鎖故障代碼解釋為“96.Invalid data received by controller 0”，查看63號聯(lián)鎖下具體的故障代碼是“49.Collimator position sensor mismatch”。

通過故障現(xiàn)象可以基本鎖定是Collimator相關(guān)的故障，維修的思路應(yīng)采取先易后難，對Collimator相關(guān)的故障進(jìn)行逐一排查。用萬用表測量G31驅(qū)動(dòng)電路板5V電源電壓數(shù)值為5.1V。電源電壓正常，電位無明顯偏差?？紤]到過機(jī)架線或者G31、G41、G42之間的傳輸線都會(huì)影響到信號傳輸，如果傳輸線出現(xiàn)磨損或脫落會(huì)導(dǎo)致接觸不良、信號不穩(wěn)定。對過機(jī)架線的完好性和控制板之間的連接線松緊進(jìn)行檢查，依然沒有找到故障點(diǎn)。進(jìn)入SERVICE維修模式，在子菜單選擇“C.Interlocks”中按Y（set ovrd）屏蔽63號和79號聯(lián)鎖。下一步，進(jìn)入“M.Motor Calibration”查看“colli.”中實(shí)際探測值（Pot posn）和參考值（Enc posn）數(shù)值相差0.2，排除Collimator電位器故障。將Collimator旋轉(zhuǎn)至0°過程中，發(fā)現(xiàn)Collimator旋轉(zhuǎn)10°左右再次停止，而且可以隱約聽到電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)的聲音，基本可以確定Collimator電機(jī)等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)零件損壞。將gantry旋轉(zhuǎn)至180°，盡量避免為了排查故障而吊起小機(jī)頭，不但耗時(shí)耗力，而且有一定的危險(xiǎn)性。去掉機(jī)殼，Collimator剛好在30°左右，拆卸小機(jī)頭側(cè)面擋板，確認(rèn)Collimator驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障，Collimator電機(jī)軸上的齒輪銷釘斷裂，更換小機(jī)頭驅(qū)動(dòng)組件后，小機(jī)頭可轉(zhuǎn)動(dòng)。手控盒將gantry旋轉(zhuǎn)至90°，這個(gè)過程需要用水平尺確認(rèn)gantry角度的準(zhǔn)確性。開始嘗試校正Collimator，流程是進(jìn)入維修模式，然后用水平尺分別確認(rèn)Collimator轉(zhuǎn)動(dòng)到0°、90°、270°，觀察旋轉(zhuǎn)到位時(shí)Pot posn和Enc posn的數(shù)值相差是否在允許范圍內(nèi)，如當(dāng)前角度不在，按下C（Capture），重新捕捉數(shù)值，三個(gè)方向確認(rèn)并校正完畢后按下R（Recalculate）重新計(jì)算，即已經(jīng)校正好小機(jī)頭了。因?yàn)橹皇球?qū)動(dòng)系統(tǒng)故障，并不是轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或者剎車故障，所以并不用重設(shè)小機(jī)頭轉(zhuǎn)速或者觀察小機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)減少速度和距離。經(jīng)上述的維修與校正，將機(jī)器外殼和擋板安裝好，加速器可正常運(yùn)行。

在接下來的治療過程中，仍偶發(fā)出現(xiàn)63號連鎖，復(fù)位可清除。經(jīng)過上述檢修，對目前的故障我們采用配件替換法的思路，更換slave0電路板，問題得以解決。在更換下來的slave0電路板芯片有發(fā)燙現(xiàn)象，溫度很高，存在AT89S51芯片損壞。

3.故障三

3.1 故障現(xiàn)象

治療界面Gantry和Collimator，框內(nèi)數(shù)值閃動(dòng)且無法轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象，經(jīng)復(fù)位并重啟加速器后，大機(jī)架、小機(jī)頭數(shù)值顯示消失，出現(xiàn)79號、63號連鎖。進(jìn)入維修模式點(diǎn)擊M（Motor Calibration）查看GANTRY和COLL，都出現(xiàn)Enc posn的數(shù)值消失，Pot posn與實(shí)際大機(jī)架和小機(jī)頭位置相差較大。

3.2 故障分析與檢修

屏蔽63和79號聯(lián)鎖，多次嘗試轉(zhuǎn)動(dòng)大機(jī)架及校準(zhǔn)Y軸，故障無法解決。由于大型直線加速器等醫(yī)療設(shè)備的使用年限一般為十年，本院西門子直線加速器已超齡使用，常發(fā)生一些因配件老化引起的故障。對G31大板所有連接線進(jìn)行搖動(dòng)，聯(lián)鎖消除，繼續(xù)治療患者。治療過程中繼續(xù)出現(xiàn)63號聯(lián)鎖，復(fù)位可清除。查看63號聯(lián)鎖，error代碼是“69.±15V power supply failed”，提示±15V電源失效，初步判斷是G31可能存在板電壓供電不足現(xiàn)象。查看G31電路板電路圖，萬用表測量TP4和TP5測量點(diǎn)的電壓度數(shù)為15.1V，所以±15V電源屬正常，測量G31電路板5V電源電壓（U58和U62測量點(diǎn)）在4.2～4.5V之間波動(dòng)。G31大板供電問題，5V供電不穩(wěn)，只能更換該板，檢查接線端子，并重新插接，對直線加速器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和校準(zhǔn)，故障解決。在接下來的治療中，仍舊出現(xiàn)63、79號聯(lián)鎖，而且發(fā)現(xiàn)Y1不能打開到12～20范圍，重新設(shè)置Y1的Encode DEFALT參數(shù)并校準(zhǔn)后，恢復(fù)正常。

總結(jié)發(fā)現(xiàn)近期機(jī)器故障頻發(fā)，多數(shù)是由于電源電壓不穩(wěn)，繼電器工作不正常導(dǎo)致，維保工程師建議改善機(jī)房環(huán)境。隨著南方雨季的到來，加速器的故障率也明顯上升，因此要注意保證加速器機(jī)房內(nèi)正常的工作濕度及溫度，機(jī)器正常工作環(huán)境濕度在50%～60%，溫度在20～22°C。同時(shí)，外循環(huán)水冷機(jī)、風(fēng)扇也需要做防雨處理。

4.總結(jié)

西門子primus-H直線加速器63號聯(lián)鎖的檢修有難有易，須查看具體的故障代碼提示，同時(shí)不受提示的束縛，有時(shí)提示與故障源之間相差很遠(yuǎn)，對檢修容易造成誤導(dǎo)，本著先易后難的維修原則尋找故障源，同時(shí)也應(yīng)留意因“老機(jī)器”老化容易被忽視導(dǎo)致故障的原因。作為本科室的一名維修工程師，應(yīng)及時(shí)增補(bǔ)配件，以備應(yīng)急維修。在面臨沒有現(xiàn)成電路板的時(shí)候，在等待配件送達(dá)的同時(shí)應(yīng)想方設(shè)法，可以嘗試應(yīng)急處理對照電路板電路圖，根據(jù)情況在故障電路板上跨掉某些軟連鎖，盡快恢復(fù)機(jī)器正常運(yùn)行，以保障臨床治療。警惕加速器頻繁出現(xiàn)某些故障，又難以檢修出故障原因，須查看是否因?yàn)榧铀倨魇褂媚攴萏枚霈F(xiàn)的接線接觸不良或脫落。問題出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析不可強(qiáng)行重啟或者復(fù)位，以免造成新的故障。