張燦

海軍安慶醫(yī)院 放射治療技術(shù)部，安徽 安慶 246001

引言

醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器是國際上最先進(jìn)的全數(shù)字化醫(yī)用加速器，控制軟件實時控制、監(jiān)測并顯示各項參數(shù)。它最大的特點是能量選擇靈活可調(diào)，具有低中高三檔X射線能量和九檔電子線能量可供選擇；配備了40對MLC多葉光柵和iViewGT影像驗證系統(tǒng)。該設(shè)備具有快速治療、自動擺位、調(diào)強治療、影像驗證等功能，可開展常規(guī)放療、適形放療、靜態(tài)和動態(tài)調(diào)強放療、圖像引導(dǎo)調(diào)強放療等，廣泛應(yīng)用于全身各個部位的腫瘤放射治療[1-3]。

我院于2011年引進(jìn)了一臺醫(yī)科達(dá)Synergy雙光子醫(yī)用電子直線加速器，用于腫瘤患者的放射治療。多年來，該設(shè)備性能穩(wěn)定，故障率低，在為安慶本地及周邊縣市腫瘤患者帶來了福音的同時，也為我院放療事業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)[4]。

1 設(shè)備原理

醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器主要由旋轉(zhuǎn)機架、機架支撐底座、治療床、控制柜和操作控制臺等組成，其中高壓系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、輻射治療頭等均位于旋轉(zhuǎn)機架上[5-6]。醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[7]，見圖1。脈沖調(diào)制器從外部電源獲得能量，并轉(zhuǎn)換為脈沖寬度為幾微秒、電壓為幾十千伏的負(fù)高壓脈沖，該負(fù)高壓脈沖被同時加到磁控管和電子槍[8-9]。磁控管獲得脈沖負(fù)高壓后，腔內(nèi)發(fā)生諧振，產(chǎn)生高功率微波。經(jīng)波導(dǎo)管，高功率微波被送入加速管[10]。與此同時，電子槍中的電子經(jīng)陽極和陰極間脈沖負(fù)高壓的作用進(jìn)入加速管，在加速管內(nèi)，電子束被高功率微波加速到所需的能量。獲得了高能的電子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁鐵偏轉(zhuǎn)，直接引出（電子束治療）或打靶（X射線治療）[11]。直接引出的電子束或打靶產(chǎn)生的X射線在輻射治療頭中被均整、擴散和準(zhǔn)直，形成治療用的照射野，用于腫瘤的放射治療[12]。

圖1 醫(yī)科達(dá)Synergy醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)框圖

2 故障研究

2.1 故障現(xiàn)象

按下計算機控制柜上的開機鍵后，計算機首先加載軟件，然后開始自檢，待自檢完成后，計算機顯示器上顯示登錄界面，并且在顯示器的左下角顯示機器狀態(tài)為Initialized。登錄進(jìn)維修模式（用戶名：service），機器狀態(tài)仍然顯示為Initialized。Initialized機器狀態(tài)意思是計算機已完成初始化，意味著計算機加載軟件和自檢成功完成。正常情況下，在Initialized機器狀態(tài)后，主接觸器CON A會自動吸合，相應(yīng)的子系統(tǒng)獲得電源，在登錄界面及登錄進(jìn)維修模式后，機器狀態(tài)應(yīng)為Closed。

2.2 查看聯(lián)鎖

（1）查看CON A狀態(tài)。在維修模式下，點擊Service Function圖標(biāo)，再點擊Display Service Page圖標(biāo)，在Display Service Page窗口點擊Load，在Service Function Selection窗口選Contactors選項，然后點擊OK。在Contactors頁面，可以查看RIC接口柜內(nèi)包括主接觸器CON A在內(nèi)的八個接觸器的狀態(tài)。

（2）選擇機器狀態(tài)。在維修模式下，點擊Service Function圖標(biāo)，再點擊Select Machine State圖標(biāo)，在Select Machine State窗口可選擇不同的機器狀態(tài)和軟件復(fù)位。

（3）查看聯(lián)鎖。在維修模式下，點擊Linac Inhibits圖標(biāo)，在View Restrictions窗口可查看當(dāng)前聯(lián)鎖故障。

按上述方法同時打開Contactors頁面和Select Machine State窗口，在Select Machine State窗口選System On或Closed機器狀態(tài)，嘗試手動升機器狀態(tài)，我們可以發(fā)現(xiàn)，即使手動選了System On或Closed機器狀態(tài)，Contactors頁面的Item 77（Contactor CON A monitor）的值始終為0，0說明主接觸器CON A沒有吸合。同時，當(dāng)我們選了System On或Closed狀態(tài)后，在View Restrictions窗口可以查看到Main CON A聯(lián)鎖故障。

由此，我們可以判斷，該故障是由于主接觸器CON A沒有吸合，相應(yīng)子系統(tǒng)無法獲得電源，造成機器無法進(jìn)入Initialized之后的狀態(tài)。

2.3 電路分析

查看主接觸器CON A的聯(lián)鎖電路圖（隨機器提供的系統(tǒng)電路圖）[13]，可發(fā)現(xiàn)該聯(lián)鎖電路控制著提供給主接觸器CON A線圈的24 V交流電（24 VAC）。主接觸器CON A的線圈一端接地，只有當(dāng)另一端獲得24 VAC，主接觸器CON A吸合，其觸點閉合，三相交流電才能通過CON A的觸點分別輸送到各子系統(tǒng)的供電電源中，如高壓電源（HT PSU）、低壓電源（LT PSU）、運動系統(tǒng)、內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)等[14]。

根據(jù)主接觸器CON A的聯(lián)鎖電路圖（圖2），正常情況下，當(dāng)斷路器CB8閉合時，單相交流電通過CB8提供到位于73區(qū)的變壓器T2，變壓器T2的輸出為24 VAC，該24 VAC通過位于73區(qū)的保險絲FS73B被送到急停開關(guān)串聯(lián)電路。通常，在控制室、治療室和設(shè)備間的墻壁上有六至七個急停開關(guān)串聯(lián)在一起，當(dāng)這些急停開關(guān)都沒有被觸發(fā)時，24 VAC通過這些急停開關(guān)串聯(lián)電路并被送入73區(qū)的變壓器T1。繼而24 VAC通過變壓器T1內(nèi)部并被送入74區(qū)IRC-A PCB上繼電器RL8的觸點。74區(qū)IRC-A PCB上繼電器RL8的線圈一端接地，另一端受控制軟件里Item 400（Contactor CON A SET）控制。

圖2 主接觸器CAN A聯(lián)鎖電路的原理圖

Item 400為軟件里主接觸器CON A的設(shè)置值。每次開機，當(dāng)計算機加載軟件和自檢都成功完成后，Item 400的值會自動變?yōu)?。當(dāng)Item 400的值為1時，72區(qū)DIE-ICA PCB上的FPGA ICE2會輸出TTL低電平到72區(qū)ROC-A PCB上繼電器RLA3的線圈，讓繼電器RLA3吸合。繼而22 V直流電（22 VDC）可通過繼電器RLA3的觸點讓74區(qū)IRC-74A PCB上繼電器RL8吸合。從而通過RL8的觸點，24 VAC被送入內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)聯(lián)鎖電路。內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)聯(lián)鎖電路用于監(jiān)測內(nèi)循環(huán)水水溫、水壓及水泵的溫度，水溫?zé)岜Ｗo(hù)開關(guān)、水壓開關(guān)及泵溫?zé)岜Ｗo(hù)開關(guān)依次串聯(lián)，當(dāng)內(nèi)循環(huán)水的水溫低于42℃，水壓不低于0.2 bar，水泵溫度低于90℃，相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)閉合，24 VAC通過這些保護(hù)開關(guān)送入CON A的線圈，讓CON A吸合。當(dāng)主接觸器CON A吸合后，其觸點閉合，三相交流電可通過其觸點輸送到各子系統(tǒng)的供電電源。同時，軟件里Item 77（Contactor CON A monitor）實時監(jiān)測CON A的狀態(tài)，當(dāng)CON A吸合時，Item 77的值為1，機器狀態(tài)為System On，接下來如果低壓接觸器CON F和CON H能吸合，機器狀態(tài)自動上升為Closed。

綜上所述，只有當(dāng)表1中的聯(lián)鎖條件都滿足要求的情況下，主接觸器CON A才能吸合。任何一個聯(lián)鎖條件被觸發(fā)，CON A均不能吸合。表2列出了主接觸器CON A聯(lián)鎖電路里用到的電路板。

表1 主接觸器CON A的聯(lián)鎖條件

表2 CON A聯(lián)鎖電路用到的電路板

2.4 故障分析及維修

如果控制軟件報MAIN CON A聯(lián)鎖故障，或當(dāng)機器狀態(tài)一直為Initialized且無法上升時，意味著CON A沒有吸合或CON A的監(jiān)測電路故障。在維修MAIN CON A聯(lián)鎖故障時，通常我們會根據(jù)CON A的聯(lián)鎖電路圖，從變壓器T2的輸出端開始，用萬用表測量輸送到CON A線圈上的24 VAC，從而找出故障位置，接地可用公共的或設(shè)備上的金屬部分。具體做法為：

（1）測量73區(qū)變壓器T2輸出端是否為24 VAC。當(dāng)斷路器CB8閉合的情況下，變壓器T2的輸入電源為單相交流（220 VAC），輸出為24 VAC。

（2）取出73區(qū)的保險絲FS73B，測量其電阻值。如果電阻值小于1 Ω，說明保險絲良好，進(jìn)行第三步；如果電阻值為無窮大，說明保險絲已熔斷，更換同規(guī)格的保險絲。

（3）測量73區(qū)變壓器T1的TH2端子是否為24 VAC。如果TH2是24 VAC，到第四步；如果TH2無電壓，檢查急停開關(guān)，并恢復(fù)被按下的急停開關(guān)。

（4）測量13區(qū)TS13A接頭的端子5的電壓。如果電壓值為24 VAC，到第五步；如果無電壓，首先在Contactor頁面檢查Item 400（CON A SET）的值。Item 400的值受軟件控制，正常情況下，計算機完成自檢后，i400的值自動變?yōu)?。當(dāng)i400的值為1時，72區(qū)的DIE-ICA PCB輸出低電平到ROC-ICA PCB上繼電器RLA3的線圈，讓繼電器RLA3吸合。當(dāng)繼電器RLA3吸合時，74區(qū)IRC-74A PCB上繼電器RL8的線圈獲得22 VDC并吸合，從而TS13A接頭端子5的電壓為24 VAC。因此當(dāng)TS13A接頭端子5無電壓時，可通過測量DIE-ICA PCB、ROC-ICA PCB、IRC-74A PCB相應(yīng)針腳有沒有低電平或22 VDC來判斷是哪塊電路板故障，并更換故障電路板。

（5）測量13區(qū)TS13A接頭的端子6的電壓。如果電壓值為24 VAC，到第六步；如果無電壓，檢查內(nèi)循環(huán)水冷系統(tǒng)水壓、水溫、泵溫和相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)。如果水壓低于0.2 bar，加蒸餾水。如果相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)故障，更換故障開關(guān)。

（6）如果步驟1～5中均能測量到24 VAC，同時測得主接觸器CON A的線圈接點A1的電壓為24 VAC，A2為接地，而CON A沒有吸合，說明CON A故障，更換CON A。如果CON A已吸合，檢查CON A的觸點13與觸點14是否閉合并測量其電壓。如果觸點13與觸點14未閉合，重新連接觸點13和觸點14。如果它們已閉合，測量觸點13或觸點14的電壓，當(dāng)電壓值為0時，說明72區(qū)DIE-ICA PCB故障，需更換；當(dāng)電壓值為15 VDC時，說明IRC-74A故障，需更換。

3 討論

本文首先介紹了主接觸器CON A的故障現(xiàn)象及聯(lián)鎖故障的查看方法；接著通過分析主接觸器CON A的聯(lián)鎖電路，詳細(xì)說明了CON A聯(lián)鎖電路的控制原理，以及使CON A吸合所必需滿足的聯(lián)鎖條件；最后介紹了CON A聯(lián)鎖故障的維修步驟。上述維修方法同樣適用于維修RIC接口柜里的其他接觸器故障。如圖3所示，在RIC接口柜里共有8個接觸器，這些接觸器控制著不同的機器狀態(tài)。只有當(dāng)相關(guān)的接觸器吸合后，控制軟件才會顯示到相應(yīng)的機器狀態(tài)[15]。如果機器狀態(tài)停在某一狀態(tài)且無法上升，則說明是相應(yīng)的接觸器沒有吸合或者監(jiān)測電路斷開，我們可以通過軟件查看具體是哪個接觸器斷開造成的故障，然后通過分析電路圖及實際測量排查故障[16]。

圖3 機器狀態(tài)

總而言之，此文以討論主接觸CON A聯(lián)鎖故障維修為例，為維修工程師提供了一條基本的思路：當(dāng)機器出現(xiàn)故障時，首先查看故障現(xiàn)象和聯(lián)鎖報錯，并查看維修頁面里相關(guān)的參數(shù)；再分析工作原理，了解相關(guān)的聯(lián)鎖條件以及所有可能的故障原因；最后根據(jù)實際測量或調(diào)試，找出故障原因，解決故障。