夏林云，秦建軍，王堅，嚴剛林

東南大學附屬江陰醫(yī)院（江陰市人民醫(yī)院） a.放療科；b.器械科，江蘇 無錫 214400

引言

放射治療是治療惡性腫瘤的三大手段之一。根據文獻報道，70%的惡性腫瘤患者需要放射治療[1-2]。醫(yī)用電子直線加速器是現階段實現腫瘤遠距離精確放射治療的主流大型醫(yī)用設備，擔負起了90%的放射治療任務。直線加速器包含了加速系統(tǒng)、束流傳輸系統(tǒng)、微波系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、劑量檢測系統(tǒng)、高壓脈沖調制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等[3-4]。我院放療科2010年引進了一臺醫(yī)科達Synergy電子直線加速器。在十多年的運行過程中，此加速器各部分也出現了種類繁多的故障，本文將介紹此加速器高壓脈沖調制系統(tǒng)和Gantry旋轉角度顯示單元的故障表現和修復過程，總結對于不同故障表現需采用的不同分析方法，供同行在工作中借鑒，避免在故障修復過程中走彎路。

1 高壓脈沖調制器隔離板故障

1.1 故障現象

在治療過程中，加速器突然停止出束。報故障代碼：① Thy.Grid；② Diode O/L；③ HT Bellow。

1.2 分析與維修

查故障代碼：① Thy.Grid提示為閘流管柵極電源故障[5-6]；② Diode O/L提示反峰過壓故障，常見為磁控管嚴重打火[7]；③ HT Bellow提示高壓脈沖變壓器超溫故障[8]。一般按常規(guī)方法逐個排查三個代碼提示區(qū)域，但是此次三個故障代碼同時出現，不能按固定思維去逐個排查，需要重點排查三電路故障概率較高的共用部分。查閱圖紙發(fā)現，在MODULATOR ASSY部分，此三個信號都是由MODULATOR ISOLATION UNIT PCB輸出。此模塊的功能（圖1）是把THYRATRON G1 MON、REVERSE DIODE O/L、MODULATOR OVERTEMP等5路連鎖電信號（輸入）轉換為光信號（輸出）。

圖1 MODULATOR ASSY

此模塊電路工作原理：主電源220 V輸入（引腳P9、P10），作為降壓變壓器（T1）的初級電壓，次級輸出兩路15 V，分別經過二極管全波整流，入三端穩(wěn)壓器REG2（LM7815）、REG1（LM7915）后，輸出+15、-15 V電壓。+15 V電壓供給MODULATOR OVERTEMP等小單元電路。以MODULATOR OVERTEMP單元電路為例（圖2）：如果連鎖信號MODULATOR OVERTEMP無發(fā)出，P1、P2兩端短接。+15 V通過電阻R15、發(fā)光二極管OPTO2以及端點P1、P2后形成回路，OPTO2發(fā)出光信號。如果連鎖信號發(fā)出，相應光信號無輸出，控制臺報故障代碼（HT Bellow）。

圖2 MODULATOR OVERTEMP

采用電壓逆向檢查法，首先檢查報錯的三路光信號是否正常輸出，拔出報錯代碼所對的三路光纖，檢查發(fā)現均無光線傳出。接著檢查輸入電源及串聯在電源L端的保險絲FS34B，用萬用表測得輸入電壓220 V正常，保險絲通路，狀態(tài)均正常[9]。由此判斷故障處于MODULATOR ISOLATION UNIT PCB電路單元。此電路單元分為兩部分：① 5路電光信號轉換；② 220 V轉±15 V降壓穩(wěn)壓電路。由于三路同時報錯，重點排查公用的電源部分。打開MODULATOR ASSY外殼，目測高壓電纜、反峰組件上的二極管及電阻、電解電容等元件外觀狀態(tài)均正常。參照電路圖，準備帶電測量電路板上各節(jié)點的電壓值。接通220 V輸入電源，首先用萬用表電壓檔量P9、P10兩端，量得電壓220 V，正常。然后查輸出電壓，從最末端查起，如圖3所示，+15 V輸出端與三端穩(wěn)壓器REG2的輸出端（V0）共點，用萬用表量此點電壓值為7.3 V。對照此部分電路圖（圖3），REG2是型號為LM7815的三端穩(wěn)壓器，它的作用是穩(wěn)定輸出+15 V電壓，量得的7.3 V不正常。繼續(xù)逆向逐點測量REG2的輸入端（V1）與變壓器T1輸出端的共同節(jié)點，電壓為9.8 V，而正常值應在18 V左右。由此判斷降壓變壓器次級線圈由于工作時間過長，匝間出現短路，由此造成輸出端電壓不正常，故障原因已找到。更換整個MODULATOR ISOLATION UNIT PCB單元電路。接上電源，確認無誤后通電，OPTO（2～6）均能正常發(fā)光，亮度正常。按圖紙依次連接各光纖至OPTO（1～6），控制臺三個報錯信息均無，故障排除。

圖3 MODULATOR POWER

2 GANTRY旋轉故障

2.1 故障現象

加速器在運行過程中，出束停止。報故障代碼GANTRY-70。

2.2 分析與維修

查故障代碼GANTRY-70，提示有一個Gantry的位置讀取錯誤，需要調整電位器。Gantry運行信息包含控制、速度、旋轉角度和機架傾角。所有信息的顯示與監(jiān)測主要依賴于安裝在機架導向軌下的三個電位器。一個藍色的Wiper精密電位器，兩個黑色的分別是coarse電位器和check電位器。coarse電位器和Wiper電位器由同一條固定在機架導向軌上的度數齒條帶動，而check電位器由同一導向軌上另一邊的齒條帶動。三個電位器輸出信號完全獨立傳輸。coarse電位器兩端輸入10 V。Wiper電位器兩端輸入10 V，抽頭輸出電壓有兩路，分別是Wiper A和Wiper B。點位A和點位B相差180°，所以兩端輸出電壓差為5 V。Gantry旋轉一周，Wiper電位器滑動弧刷旋轉18圈。經過計算10/18=0.55 V；0.55/2=0.27 V。所以Wiper A和Wiper B旋轉一圈，coarse電位器電壓變化值為0.27 V。AI12分辨率是4096 bits/10 V，所以AI12的分辨率是18/4096=0.00044圈/bit。

LCS軟件可以啟動和停止相關運動，還能實時動態(tài)調整運動的速度和方向。LCS控制單元讀取Wiper電位器、coarse電位器和check電位器的輸出信號，通過運算轉換成Gantry的角度信息（Gantry 0°時，coarse輸出電壓為5 V）。coarse電位器和check電位器的輸出電壓差需≤0.2 V[10]，否則就會引起一個錯誤信號的報出。

把Gantry轉至顯示值為0°的位置，測得coarse輸出電壓為5 V。用電子水平儀測得Gantry實際角度為0.4°。進而用萬用表測得coarse電位器中心抽頭端對地電壓為5.2 V，check電位器中心抽頭端對地電壓為4.6 V，兩端電壓差為0.6 V，已超過0.2 V，所以報出故障代碼。按照以往維修經驗，此故障是由于Gantry運行時間過長，兩電位器運轉產生偏差所致，只需進行電位器學習校準，故障即可排除[11-12]。根據維修手冊進行電位器學習校準，再次用萬用表測量coarse電位器中心抽頭端對地電壓為5.0 V，check電位器中心抽頭端對地電壓為4.9 V，兩端電壓差為0.1 V，未超過0.2 V。檢測Gantry實際角度與顯示一致，報錯代碼消失，機器恢復正常。運行大約2 h后，相同故障再次出現。此時再次測得兩電位器中心抽頭端電壓差為0.5 V。分析認為，經過上次的電位器學習及結果顯示，已能排除相關電位器及后級同步比較電路故障，故障原因另在別處。結合維修手冊，現場查看電位器安裝位置及傳動路徑，帶動電位器旋轉的是Gantry導向軌上的度數齒條。仔細檢查發(fā)現，Gantry導向軌上的兩度數齒條缺齒嚴重且分布不均。由于缺齒，度數齒條在帶動coarse電位器和check電位器上齒輪時，造成兩電位器齒輪轉動不同步，使得兩電位器中心抽頭端對地電壓不一致，兩端電壓差超出閾值范圍，使得Gantry顯示角度和實際角度出現較大差異，至此找到了真正的故障原因。通過更換兩條齒帶，三個電位器同時進行學習校準，經過檢測Gantry實際角度和示值相符，故障排除，加速器恢復正常。

3 故障小結

3.1 高壓脈沖調制器隔離板故障

此故障的特點在于三個故障代碼同時出現，有別于單個故障代碼出現的處理方法。如果按照以往經驗，會拘泥于老的故障排除方案而陷入誤區(qū)。所以維修時要綜合判斷故障特點，仔細分析手冊圖紙，才能夠快速找到突破方向，排除故障。

3.2 Gantry旋轉同步故障

故障原因為Gantry導向軌上的度數齒條缺齒，這提示在按計劃給加速器保養(yǎng)的時候，要關注齒條的完整性；如果發(fā)現問題提前做好更換，可減少停機時間。

Gantry旋轉同步檢測電路（“三采樣”電路）大量應用在醫(yī)科達系列直線加速器的機械系統(tǒng)運動（如鎢門、治療床、準直器角度）[13-14]的位置檢測上。此電路特點是LCS所采集的位置轉換信號（分別有coarse電位器輸出電壓信號、Wiper電位器輸出電壓信號和check電位器輸出電壓信號）既分別單獨輸出，又互相關聯互鎖（圖4）。檢測位移精度高，符合直線加速器的設計要求。但電位器在長時間使用后容易損壞，有必要購置一些相應型號的電位器備用，以便快速修復。

圖4 Gantry旋轉標準同步電路ICCA（AREA 72）

4 討論與總結

余文軍等[5]、趙明軍[6]、陳永東[7]和鐘青松[8]的研究所述故障現象均為出現單個故障代碼，可在維修時根據代碼提示，維修方向比較明確。鄭旭海[2]、胡彧等[11]、龔睿[12]的研究提供的案例均為電位器故障。以上案例與此文分析的兩故障相比，表象相似，實際故障原因卻大相徑庭。另外，隨著設備使用時間的累加，許多消耗性易損件引起的故障接踵而至，所以在平時常規(guī)保養(yǎng)時要仔細全面，提前發(fā)現故障隱患并消除。

我院是一所縣級綜合性三甲醫(yī)院，放療科的放療設備少，放療患者多，供求矛盾非常突出。在現有的條件下，為保證直線加速器較高開機率，需要做好以下三個方面：

（1）經常檢查相關環(huán)境指標。設備對周圍環(huán)境較敏感，溫濕度、水流、灰塵顆粒物、真空度的變化都會對其運行狀態(tài)有較大影響[15]。運動部件在長年使用后都會產生生銹、積灰以及塞澀等現象，也會對機械系統(tǒng)運動產生很大的不利影響。所以，必須經常檢查相關環(huán)境指標，尤其是地處長江以南的單位，梅雨季節(jié)應特別注意保持環(huán)境濕度在正常范圍。

（2）執(zhí)行使用科室、管理科室及廠家的三級保養(yǎng)制度。制定完善的保養(yǎng)計劃，在規(guī)定的時間節(jié)點對直線加速器的規(guī)定科目進行保養(yǎng)[16-17]。

（3） 掌握經典案例。在維修上，利用好設備的維修手冊、保養(yǎng)手冊、電路原理圖、歷年的維修案例以及相關專業(yè)雜志上的案例分享[18]。以安全和時效為核心要素，采用自主維修和廠家全保服務相結合，更能保證維修技術的可靠性。做好以上三個方面，可更好地為醫(yī)院的放療工作保駕護航。