Varian Clinac iX直線加速器故障分析及維修二例

毛燕正，葉永來(lái)，朱明琪

麗水市中心醫(yī)院 1設(shè)備處，2 放療科 （浙江麗水 323000）

Varian Clinac iX直線加速器主要由調(diào)制柜、加速管、速調(diào)管、微波傳輸系統(tǒng)、電子槍、束流系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、恒溫水冷系統(tǒng)、電源及控制系統(tǒng)、輻射頭、治療床等各個(gè)部件組合而成[1]。我院2012年安裝了1臺(tái) Varian Clinac iX 直線加速器，配備了MLC、OBI、PV等子系統(tǒng)，具有6 X、10 X共2擋光子線和4 MeV、6 MeV、9 MeV、12 MeV 、16 MeV 共5擋電子線能量模式，可以進(jìn)行圖像引導(dǎo)下的計(jì)劃驗(yàn)證和三維適形、調(diào)強(qiáng)放射治療[2]。該加速器性能穩(wěn)定、可靠性較強(qiáng)[3]，但隨著放療患者數(shù)量的不斷增加和每日使用時(shí)間的加長(zhǎng)，設(shè)備損耗不可避免，近年來(lái)的設(shè)備故障率明顯增加。我院的Varian Clinac iX直線加速器以自主維修為主，輔以外部付費(fèi)維修，很好地保證了加速器的開(kāi)機(jī)效率。本研究對(duì)2例故障的處理維修過(guò)程進(jìn)行了分析總結(jié)，供同行探討及參考。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

加速器晨檢切換不同能量或者使用時(shí)切換不同能量擋，出現(xiàn)CARR、FOIL聯(lián)鎖。

1.2 故障分析

CARR聯(lián)鎖指濾板轉(zhuǎn)盤(pán)（圖1）的位置對(duì)于所選模式無(wú)效，控制臺(tái)計(jì)算機(jī)和濾板轉(zhuǎn)盤(pán)控制器間無(wú)法通信；FOIL聯(lián)鎖指濾板轉(zhuǎn)盤(pán)鎖銷(xiāo)不在原位。

圖1 濾板轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖

濾板轉(zhuǎn)盤(pán)上面分布著多個(gè)均整器，加速器不同能量擋產(chǎn)生的X線或經(jīng)過(guò)散射箔產(chǎn)生的電子線需要經(jīng)過(guò)均整器的濾過(guò)修正才能產(chǎn)生常規(guī)放療所需的劑量分布[4]。其通過(guò)緊貼濾板轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣的5個(gè)位置開(kāi)關(guān)S1、S2、S4、S8、S16編碼產(chǎn)生的BCD碼來(lái)識(shí)別相應(yīng)的PORT，加速器選擇能量時(shí)，控制臺(tái)輸出命令編碼，濾板轉(zhuǎn)盤(pán)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，5個(gè)位置開(kāi)關(guān)讀取的位置信息和命令給的一致時(shí)，鎖銷(xiāo)就會(huì)插入孔位，濾板轉(zhuǎn)盤(pán)停止旋轉(zhuǎn)，均整器到正確的位置。位置開(kāi)關(guān)接觸不良、濾板轉(zhuǎn)盤(pán)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源異常、Carrousel Mode & Bmag板故障及鎖銷(xiāo)的前級(jí)控制電路、控制信號(hào)線纜接觸不良都有可能產(chǎn)生CARR和FOIL聯(lián)鎖[5]。

1.3 故障檢修

故障出現(xiàn)時(shí)，拆開(kāi)機(jī)架外殼，拆掉小機(jī)頭上的擋鉛，查看濾板轉(zhuǎn)盤(pán)發(fā)現(xiàn)鎖銷(xiāo)不在對(duì)應(yīng)位置，切換其他能量濾板轉(zhuǎn)盤(pán)能旋轉(zhuǎn)，但是鎖銷(xiāo)都不能插入相應(yīng)孔位。首先，考慮加速器使用多年，一些部件位置可能會(huì)有偏差，進(jìn)行CARR校準(zhǔn)，但是每次鎖銷(xiāo)不能插入孔位，校準(zhǔn)失敗，接著，檢查轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)能旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源+24 V正常，用萬(wàn)用表逐個(gè)測(cè)量5個(gè)位置開(kāi)關(guān)，接觸良好，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架并切換能量，發(fā)現(xiàn)某些角度切換能量時(shí)，聯(lián)鎖可以消除，而且鎖銷(xiāo)插入正確孔位，結(jié)合之前的聯(lián)鎖說(shuō)明，考慮應(yīng)是控制臺(tái)計(jì)算機(jī)和濾板轉(zhuǎn)盤(pán)控制器之間控制信號(hào)或反饋信號(hào)通信出錯(cuò)。由于加速器治療時(shí)機(jī)架會(huì)頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)，而立架是固定的，兩個(gè)部分中間有十多根電纜穿過(guò)，電纜在機(jī)架部分會(huì)隨大機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，時(shí)間久了電纜內(nèi)部電線因拉扯扭結(jié)會(huì)造成接觸不良，于是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架檢查部分角度聯(lián)鎖可以消除，說(shuō)明穿過(guò)機(jī)架中間的某根電纜可能存在問(wèn)題。

查看技術(shù)手冊(cè)，濾板轉(zhuǎn)盤(pán)部件控制信號(hào)通過(guò)W29電纜連接到機(jī)架接線板，信號(hào)在機(jī)架接線板通過(guò)W32電纜連到輔助電源柜，再通過(guò)W2電纜連接到控制臺(tái)計(jì)算機(jī)；因?yàn)闄C(jī)架在治療時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)頻繁，穿過(guò)機(jī)架中間的十多根電纜扎在一起，固定在機(jī)架中間位置，很容易扭結(jié)拉扯造成內(nèi)部細(xì)線扯斷，所以判斷W32電纜故障可能性最大。

W32電纜在機(jī)架接線板上的接口為J42，在輔助電源柜接線板上的接口為J2，W32電纜的內(nèi)部走線與濾板轉(zhuǎn)盤(pán)相關(guān)的信號(hào)見(jiàn)表1，5個(gè)開(kāi)關(guān)位置編碼不同，組合對(duì)應(yīng)的鎖銷(xiāo)插在不同的能量擋位；聯(lián)鎖出現(xiàn)時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)試電纜兩端線的通斷，發(fā)現(xiàn)第五腳CARPOS8電纜內(nèi)部走線不通，說(shuō)明該信號(hào)不能與其他4個(gè)組合尋找到確切的鎖銷(xiāo)位置，導(dǎo)致能量擋位不能選擇，從而報(bào)CARR、FOIL聯(lián)鎖。

表1 W32電纜內(nèi)部走線與CARR、FOIL聯(lián)鎖相關(guān)的信號(hào)

1.4 維修小結(jié)

經(jīng)過(guò)以上的維修分析后采取維修措施，找到電纜中空置信號(hào)（NC）的36號(hào)線并測(cè)試通路良好，再將該線兩頭分別跳接到J2、J42接口的第五腳；重新連接好W32電纜，開(kāi)機(jī)后切換能量發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)CARR、FOIL聯(lián)鎖，鎖銷(xiāo)準(zhǔn)確插入對(duì)應(yīng)的孔位，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架多次切換能量檢測(cè)都未出現(xiàn)聯(lián)鎖，說(shuō)明故障維修成功。廠家維修直接更換電纜加人工費(fèi)用需數(shù)萬(wàn)元，加速器還需停機(jī)2～3 d，這也給患者治療造成不便及額外的住院負(fù)擔(dān)。此次自主維修不僅節(jié)約了維修等待時(shí)間和維修費(fèi)用，也有助于患者的及時(shí)治療。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

晨檢時(shí)物理師發(fā)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)水壓偏低，調(diào)高水壓后突然出現(xiàn)FLOW聯(lián)鎖，嘗試降低水壓再升高，聯(lián)鎖不能消除。

2.2 故障分析

FIOW聯(lián)鎖指內(nèi)循環(huán)冷卻水流速低于限值或者速調(diào)管脈沖變壓器油位過(guò)低。根據(jù)圖2所示，可以看出FLOW聯(lián)鎖由機(jī)架的 Gantry Patch Panel -12 V 電壓引出，經(jīng)過(guò)機(jī)架的4個(gè)流量開(kāi)關(guān)，4個(gè)流量開(kāi)關(guān)串聯(lián)一起，分別檢測(cè)不同部位的水流速度，然后又連接到偏轉(zhuǎn)磁體的4個(gè)溫度開(kāi)關(guān)，再走到立架的輔助電源柜后板通過(guò)W65連到Mother PCB，經(jīng)過(guò)W27串聯(lián)到速調(diào)管的油位開(kāi)關(guān)，再接到立架上的兩個(gè)流量開(kāi)關(guān)（3 gal/min、5 gal/min），最后通過(guò)W2接到機(jī)房控制柜Console的CRDIO PCB，由該板子檢測(cè)聯(lián)鎖是否發(fā)生。

圖2 FLOW聯(lián)鎖在加速器中的走向

FLOW 聯(lián)鎖的原因有：內(nèi)循環(huán)水溫過(guò)高；水流速度過(guò)低；水流量開(kāi)關(guān)故障；水泵故障；水質(zhì)差，水流不暢；水壓低；速調(diào)管油箱液位低或油位開(kāi)關(guān)故障；偏轉(zhuǎn)磁鐵溫度過(guò)高等[6]。由于FLOW聯(lián)鎖是調(diào)節(jié)水壓后立即出現(xiàn)，所以首先考慮內(nèi)循環(huán)水部分存在問(wèn)題概率較大，排除偏轉(zhuǎn)磁體的4個(gè)溫度開(kāi)關(guān)以及速調(diào)管的油位開(kāi)關(guān)故障；接著，檢查外循環(huán)水冷機(jī)工作狀態(tài)，各參數(shù)正常，加速器水泵工作正常，內(nèi)循環(huán)水溫40 ℃，水壓76 psi，均處于正常范圍內(nèi)。

內(nèi)循環(huán)水流速度由立架上的兩個(gè)流量開(kāi)關(guān)（3 gal/min、5 gal/min）和機(jī)架上的4個(gè)流量開(kāi)關(guān)（2個(gè)1 gal/min、1個(gè)2 gal/min、1個(gè)4 gal/min）串聯(lián)一起共同檢測(cè)，每個(gè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)不同管路中的水流速，如果其中任何一路流速過(guò)低，均會(huì)報(bào)FLOW聯(lián)鎖。該流量開(kāi)關(guān)的原理是，當(dāng)管道中的流量大于磁性流量開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)流量時(shí)，磁性閥芯在流體壓力作用下移動(dòng)，觸發(fā)干簧管觸點(diǎn)吸合，電路接通；當(dāng)流量降低至啟動(dòng)流量以下時(shí)，磁性閥芯在重力作用下離開(kāi)干簧管觸點(diǎn)位置，觸點(diǎn)失去磁力分開(kāi)恢復(fù)初始狀態(tài)，電路斷開(kāi)。

2.3 故障檢修

當(dāng)加速器內(nèi)循環(huán)水工作時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量測(cè)試點(diǎn)TP2、TP12的電壓為-12 V，測(cè)到TP9的時(shí)候電壓幾乎為零，說(shuō)明流量開(kāi)關(guān)S1～S4中的某一個(gè)未接通；繼續(xù)用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)開(kāi)關(guān)引線的接通情況，發(fā)現(xiàn)立架上的5 gal/min流量開(kāi)關(guān)（檢測(cè)速調(diào)管冷卻水流速度）阻值近1 kΩ，而其他阻值都小于2 Ω，說(shuō)明5 gal/min流量開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸不良，未導(dǎo)通；由于干簧管開(kāi)關(guān)是密封的，所以不能進(jìn)行進(jìn)一步維修，只能考慮更換該流量開(kāi)關(guān)。

2.4 維修小結(jié)

由于加速器停機(jī)會(huì)影響臨床工作開(kāi)展，等待配件的時(shí)間至少2 d，所以考慮暫時(shí)將損壞的流量開(kāi)關(guān)短接進(jìn)行旁路。旁路該流量開(kāi)關(guān)后，F(xiàn)LOW聯(lián)鎖消除，加速器連續(xù)出束1 000 MU，觀察水溫、水壓變化都在正常范圍內(nèi)，加速器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的電壓、電流值也未出現(xiàn)偏差，說(shuō)明內(nèi)循環(huán)水流速正常，并能正常冷卻相應(yīng)部件，未對(duì)加速器正常使用產(chǎn)生影響。臨時(shí)處理掉FLOW聯(lián)鎖后，訂購(gòu)了一個(gè)新的5 gal/min流量開(kāi)關(guān)并更換，更換時(shí)注意要將內(nèi)循環(huán)水水泵關(guān)閉，水壓降到零，更換完成后FIOW聯(lián)鎖消除，加速器正常工作。

3 小結(jié)

醫(yī)用直線加速器屬于高精尖的大型甲類(lèi)設(shè)備，精準(zhǔn)的調(diào)強(qiáng)放療導(dǎo)致加速器的工作強(qiáng)度很大[7]，設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致的停工會(huì)給醫(yī)院和患者造成不良影響，還可能會(huì)引起糾紛，所以，作為一名加速器維護(hù)維修工程師，平時(shí)需要多看技術(shù)資料并且熟練掌握維修技巧，在設(shè)備故障時(shí)按照線路走向逐一排除快速找到關(guān)鍵點(diǎn)，既節(jié)約時(shí)間又節(jié)省維修成本。此外，工程師應(yīng)該制定直線加速器各個(gè)部件系統(tǒng)的日常保養(yǎng)維護(hù)計(jì)劃，定期按要求嚴(yán)格執(zhí)行，更新易損件，更換冷卻水[8]。物理師應(yīng)每日?qǐng)?zhí)行質(zhì)控，這樣可以顯著提高直線加速器的使用效率，保證加速器的運(yùn)行安全與醫(yī)療質(zhì)量，降低故障發(fā)生率[9]，為醫(yī)院帶來(lái)更多效益，也更好地服務(wù)于臨床工作及患者治療。