UNIQUE医用直线加速器故障分析与维修2例

谭庭强1,李黎1,李贤富2,黄仁炳1

1.四川省肿瘤医院 放疗中心,四川 成都 610041;2.川北医学院附属医院 放疗中心,四川 南充 637000

[摘 要]本文介绍了UNIQUE直线加速器在使用过程中出现的运动功能被禁止和使能钨门X2动作无响应2例故障,分别描述了故障的原因、分析及排除,总结了类似故障的维修技巧,旨在为同行在维修类似故障时提供参考。

[关键词]医用直线加速器;联锁故障;放射治疗;医疗设备维修

0 引言

医用电子直线加速器是现阶段实现肿瘤远距离精确放射治疗的主流大型医用设备[1-2]。美国瓦里安UNIQUE放疗系统是同时具有图像引导和容积旋转调强功能的低能量医用直线加速器。我院于2014年引入该机型,主要用于容积旋转调强放射治疗[3]。在日常维修中发现该机型机座与机架之间的电缆容易出现问题引起机器故障,下面介绍2例典型故障的分析和处理方法,以供同行在维修此类故障时参考。

1 故障一

1.1 故障现象

直线加速器在治疗过程中运动功能被禁止,控制柜的显示器上出现硬件联锁故障代码HWFA。

1.2 故障分析

硬件联锁故障HWFA是指加速器的控制器检测到一个硬件失效,可能的原因有如下:① 主电位器的电压值不在±9.9 V范围内;② 机架或者准直器上的某个主电位器和相应的辅助电位器值不匹配;③ 主电位器的参考电压值或DAC/ADC检测通道的电压超出了正常值的±5%;④ 出束命令发送后加速器没有正常出束;⑤ 多叶准直器(Multi-Leaf Collimator,MLC)没有正确初始化或者是在校准/检查过程中检测到MLC联锁或外部联锁。

1.3 故障排除

为了查明故障原因,可以利用加速器通信模式里面的事件日志(Event Log)帮助分析。当加速器发生控制联锁(CTRL),硬件联锁(HWFA)和运动联锁(MOTN)故障时,事件日志的第2页左下角会显示相应联锁的英文缩写以及和联锁有关的信息;日志的总结部分,即第5页也会提供更多关于联锁事件的描述。针对此次故障,首先通过故障发生的时间找到相应的事件日志,在第2页左下角显示:“HWFA: Primary/2ndcha mismatch 01 Coll.”(硬件故障:准直器的主电位器和辅助电位器值不匹配);在事件总结部分对该事件的描述:“Controller interlock:Primary/2ndcha mismatch collimator.”(控制联锁:准直器的主电位器和辅助电位器信号不匹配)。通过分析上面的2条信息,可以确定故障原因是由于控制器检测到准直器旋转运动的主电位器和辅助电位器的电压值不匹配。此时,进入维修模式调出显示菜单(DISPLAY)下的主电位器(PRO)和辅助电位器(SPRO)两个显示框,观察准直器旋转角度参数(COLL RTN)的值是否一致。通过观察发现SPRO中的值为271.5,与当前准直器的实际位置相符;PRO中的值为36.5,而且值还在慢慢增加,可见是控制器检测到的主电位器的电压值不正确导致的不匹配。

通过以上分析,已经基本确定了故障的原因是主电位器信号错误导致主辅电位器的值不匹配。分析图纸中主电位器信号通路,得出最有可能出故障的点有:① 主电位器故障;② 机架到机座之间的电缆故障;③ 机座到控制柜之间的电缆故障;④ Motor interface(马达接口板)故障。接下来用万用表逐步排查,首先测量主电位器R1引脚2对地电压值,实测值为+6.72 V,属于正常范围内;然后用延长板连接控制柜里的马达接口板,测量马达接口板上10脚信号主电位器信号(COLPOSN1)的电压值,实际测量为约+1.2 V。可见,主电位器的电压信号传输到马达接口板的过程中被拉低了。至此,可以判断故障部分应该在电位器到控制柜之间,由于机架和机座之间的电缆在机架每次旋转过程中都会受到一定程度的牵拉、扭曲,信号线容易被扭断,优先检测这部分信号线。查看电路图发现主电位器的电压信号COLLPOSN1是通过电缆W86的2号线传输的,断开电缆两端,用万用表的电阻档测量电缆W86上P20的2脚与P26的2脚之间的电阻[4],测量结果为兆欧级别,说明这根信号线已经不导通,主电位器电压信号不能传输到控制器,导致检测失败,出现HWFA故障联锁。

由于维修现场没有电缆W86的备件,通知厂家订购需要等待时间,会耽搁患者的治疗,通过分析电路发现电缆W86的24号信号线没有使用,经测量信号线正常,可以将24号信号线两端断开并联到2号线,实现应急维修,维修后故障排除。后续维修,订购电缆W86,更换后故障排除。

2 故障二

2.1 故障现象

机架在某些角度时,使能钨门X2动作无响应,加速器不报联锁错误,将机架旋转到其他角度又能恢复动作。

2.2 故障分析

此故障明显与机架旋转的角度有关系,而且发生故障时加速器不报错。使能钨门X2无响应可能的因素有如下:① 钨门本身机械运动不顺畅,在某些角度有钨门本身的重力辅助可以正常运动,而向相反方向运动时困难;②钨门的限位开关误动作,导致运动停止;③ 电缆故障,导致钨门的马达驱动信号不能正常传输;④ 脉冲宽度调制板(PWM板)故障。

2.3 故障排除

通过对电路的分析,此故障可以采用分段排查法,即首先将机架旋转到X2出现故障的角度,然后交换钨门X1和X2的马达驱动信号。交换后的结果是X2运动正常,而X1出现跟X2一样的故障,可以判断故障点应该在治疗头前端。X2的马达驱动信号受小机头电源分配板(Collimator Distribution Panel)的控制[5],为排除此板,可以在使能X2运动的同时,用万用表测量J17的1脚和2脚的电压,结果都测到了30 V左右的直流电压,说明马达驱动信号中JAW4+这一路信号正常,是JAW4-这路信号出了问题。查看电路图可知X2的马达驱动信号JAW4-是通过机架与机座之间的电缆W83内6号线从辅助电子柜传输到机架接线板(Gantry Patch Panel)上的,再结合该故障与机架角度有关的现象,可以推断最有可能的故障点是电缆W83。用万用表的通断档测量电缆W83两端的6脚,结果显示,故障时该信号线是断开的;将机架转到X2运动正常的角度再测量,6号线正常接通。至此,可以判断故障原因是电缆W83的6号线在机架旋转到某些角度时断开,导致X2马达驱动信号不能形成回路,驱动不了马达运动。

维修现场没有电缆W83备件,通过分析电路发现电缆W83的24号信号线没有被使用,并且正常接通。将24号线两端断开并联到6号线,进行应急维修,更换电缆W83,故障排除。

3 讨论

瓦里安UNIQUE直线加速器机架与机座之间的电缆两端分别固定在机架和机座的相应位置,机座位置固定不变,机架则根据需要可以做±180°旋转。机架旋转过程中,两者之间的电缆不可避免地会受到牵拉扭转,电缆由于不断受到牵拉、摩擦、挤压而造成破损、变形,从而导致信号传输出现偏差,严重时甚至会造成信号的中断,导致加速器故障[6]。该类故障大多数会以软故障的形式开始,频率也会随时间增加。对于此类故障维修的要点是:① 机器出现故障时尽量保持机器的状态不变,因为某些故障当机架的角度改变后故障现象也随之消失,不容易查找故障点;② 充分使用机器自带的工具获取故障信息,如文中的故障一,通过分析事件日志能够有效缩小故障点的排查范围,提高维修效率;③ 检修时要抓住问题的关键,将分析、测量、观察相结合[7];④ 熟悉电路,归纳检修流程图,全面、准确、清晰的流程图可以最大限度地减少检修时间[8]。另外,此机型在检测电位器时不能以主辅电位器的电压值来确定两个电位器是否匹配,因为它的主辅电位器参考电压极性相反,电压值不尽相同,但可以通过校准后实现匹配,这一点跟早期的瓦里安加速器不同。

总之,通过平时仔细研究图纸和技术说明书,熟悉电路并归纳信号流程图,出故障时,注意保持机器状态,利用机器给出的故障信息以及日志文件,能快速发现故障原因并排除,减少患者治疗延误,提高医院的社会信誉和经济效益。

[参考文献]

[1] 顾本广,林郁正,赖启基,等.医用加速器[M].北京:科学出版社,2003.

[2] 杨绍洲,陈龙华,张树军.医用电子直线加速器[M].北京:人民军医出版社,2004.

[3] 刘丽虹,韩春.容积旋转调强放射治疗的临床应用[J].肿瘤防治研究,2013,(9):903-907.

[4] 卢联中.瓦里安CLinac 23EX加速器HWFA常见故障维修技巧[J].医药前沿,2014,(13):86.

[5] 张炳昌,宋强.瓦里安医用直线加速器MLC部分工作原理与维修[J].中国医疗设备,2015,30(3):157-158.

[6] 季智勇,杨爱建,凌金城.瓦里安CL23EX加速器电缆磨损引发故障分析与检修[J].中国医疗设备,2013,28(6):141-142.

[7] 杨爱建,季智勇,倪瑾,等.3例瓦里安CL23EX加速器故障联锁检修[J].中国医疗设备,2012,27(4):112-113.

[8] 杨绍洲,王胜军.VARIAN加速器维修经验的总结[J].北京生物医学工程,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

[中图分类号]TL53

[文献标志码]B

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2016.08.056

[文章编号]1674-1633(2016)08-0164-02

收稿日期:2015-07-21

修回日期:2015-08-05