新華XHA600E直線加速器故障維修3例

劉晗，宋迎新，馬蕾杰，劉冰，陳鵬，雷宏昌

1.鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 放療科，河南 鄭州 450000；2.山東省新華醫(yī)療器械股份有限公司，山東 淄博 255086

引言

醫(yī)用電子直線加速器是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)腫瘤遠(yuǎn)距離精確放射治療的主流大型醫(yī)用設(shè)備[1-2]。XHA600E是新華醫(yī)療公司最新推出的一款全數(shù)字化醫(yī)用電子直線加速器，是用于高精度圖像引導(dǎo)的全新高效治療平臺(tái)。它采用模塊化實(shí)時(shí)控制技術(shù)，配備四維高精度治療床。我院于2015年引入該機(jī)型，主要用于靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療。下面介紹3例典型故障的分析和處理方法，以供通行在維修此類故障時(shí)參考。

1 故障分析

1.1 故障一

1.1.1 故障現(xiàn)象

直線加速器在治療過程中SB1模塊出HWFA聯(lián)鎖。

1.1.2 故障分析

硬件聯(lián)鎖故障HWFA是指加速器的控制器檢測(cè)到一個(gè)硬件失效，XHA600E加速器采用模塊化實(shí)時(shí)控制技術(shù)，其中SB1模塊主要負(fù)責(zé)4個(gè)鎢門的運(yùn)動(dòng)。如果SB1模塊中出現(xiàn)鎢門雙路位置超差，24 V掉電，對(duì)撞等就會(huì)報(bào)HWFA聯(lián)鎖。

1.1.3 故障檢修

為了查明故障原因，首先查找新華加速器操作界面下的故障記錄，顯示“SB1”故障：故障信息號(hào)“09”，其中故障信息號(hào)“09”代表“上鎢門Y2雙路位置超差”。此時(shí)，進(jìn)入維修模式，調(diào)出SB1模塊，觀察上鎢門Y2的電位器和編碼器的值，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)值不一致，相差大于4 cm。此時(shí)將機(jī)架打到0度，將治療床升到等中心位置，放上坐標(biāo)盤，對(duì)好中心位置，單獨(dú)對(duì)Y2進(jìn)行操作，可以發(fā)現(xiàn)Y2電位器值與實(shí)際值相符，編碼器值與實(shí)際偏差較大，可以判斷是編碼器值不對(duì)導(dǎo)致的雙路位置超差[3]。

首先對(duì)Y2進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后發(fā)現(xiàn)來回重復(fù)幾次運(yùn)動(dòng)后編碼器值就又不準(zhǔn)確了，且偏差較大。通過以上分析，基本確定是上鎢門Y2編碼器數(shù)值不準(zhǔn)確導(dǎo)致的雙路位置超差，查看《XHA600E醫(yī)用電子直線加速器電路圖集》，得出最有可能的故障點(diǎn)：① 編碼器故障；② 編碼器與SB1板之間線纜故障；③ SB1板電路故障。接下來先更換新的編碼器，并做好校準(zhǔn)工作。然后重復(fù)運(yùn)動(dòng)Y2到各個(gè)位置，發(fā)現(xiàn)在數(shù)十次運(yùn)動(dòng)之后，有些位置仍然會(huì)出HWFA，編碼器與電位器數(shù)值相差大于4 cm，但是在某些位置誤差又在4 cm以內(nèi)了，聯(lián)鎖可以消掉，可以判斷出問題并沒有徹底解決[4]。

嘗試更換編碼器與SB1板之間的連線。連線并不是插頭設(shè)計(jì)，而是將原線剪斷重新焊接，操作時(shí)一定要小心以免焊錯(cuò)或脫焊。更換完新的編碼器連線之后現(xiàn)象依舊，問題并沒有得到解決。最后考慮到更換小機(jī)頭上的SB1電路板，由于醫(yī)院沒有備件，聯(lián)系廠家發(fā)貨。

由于廠家發(fā)備件需要等待時(shí)間，耽誤病人治療，通過觀察Y2編碼器與電位器間的誤差是有規(guī)律的，在中心位置誤差較小，聯(lián)鎖可以消掉，而在兩端位置則誤差較大，出現(xiàn)聯(lián)鎖，而且此現(xiàn)象具有重復(fù)性。通過分析懷疑編碼器安裝角度有些傾斜。重新打開機(jī)殼，對(duì)比鎢門X1、X2和Y1的編碼器安裝位置，重新調(diào)整傾斜角度，且在安裝后保證鎢門在運(yùn)動(dòng)到每個(gè)位置時(shí)框量都是一樣的。安裝完成后校準(zhǔn)Y2準(zhǔn)直器，運(yùn)動(dòng)幾十個(gè)來回后并沒有發(fā)現(xiàn)誤差。后續(xù)通過一周的觀察，Y2并沒有再出現(xiàn)誤差，故障排除。

1.2 故障二

1.2.1 故障現(xiàn)象

機(jī)器出FLOW聯(lián)鎖，伴隨著出磁控管、閘流管相關(guān)聯(lián)鎖。

1.2.2 故障分析

XHA600E加速器水冷系統(tǒng)只有一路水循環(huán)，利用水循環(huán)將機(jī)器內(nèi)部的高熱量帶到外面排放出去，其中包含4個(gè)水流量檢測(cè)傳感器，分別是加速管靶、水負(fù)載+三端環(huán)流、加速管腔體+波導(dǎo)窗、磁控管四路。正常情況下，F(xiàn)LOW1＞98 Hz（8 L/min）；FLOW2＞75 Hz（6 L/min）；FLOW3＞75 Hz（6 L/min）；FLOW4＞75 Hz（6 L/min）。因此，F(xiàn)LOW聯(lián)鎖的發(fā)生原因可分為：冷卻循環(huán)水過少，水流量傳感器故障，冷卻水水質(zhì)變差造成管道堵塞，信號(hào)傳遞過程中出現(xiàn)故障[5]。

1.2.3 故障檢修

首先進(jìn)入維修模式，調(diào)出SB3模塊中的參數(shù)，觀察發(fā)現(xiàn)“2#傳感器”的示數(shù)是0，其他三路傳感器示數(shù)都正常。拆開機(jī)殼發(fā)現(xiàn)該路水流量傳感器水波輪停止不轉(zhuǎn)了。判斷故障為水流量傳感器損壞引起的FLOW聯(lián)鎖。更換水流量傳感器后機(jī)器正常，“2#傳感器”顯示示數(shù)為103，觀察舊水流量傳感器發(fā)現(xiàn)水波輪的扇葉上附著一塊鐵屑，導(dǎo)致其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，說明水質(zhì)太臟，需要定期更換內(nèi)循環(huán)水[6]。

另外遇到一次現(xiàn)象相同故障，進(jìn)入維修模式，查看SB3模塊中的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)“2#傳感器”示數(shù)為0，首先拆開機(jī)殼觀察水波輪是否轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)水波輪是轉(zhuǎn)動(dòng)的，說明水流量信號(hào)采集并無異常，應(yīng)該是在信號(hào)傳輸過程中出現(xiàn)故障。查看《XHA600E醫(yī)用電子直線加速器電路圖集》，發(fā)現(xiàn)傳感器將信號(hào)傳遞到旁邊的插線排上，再通過DP32線纜傳遞到SB3板上，然后經(jīng)過板子上的U3芯片傳遞到MCU板，最后傳遞到操作間電腦主機(jī)。該部分電路圖，見圖1。

圖1 水流量信號(hào)處理電路

使用Fluke 289C高精度數(shù)顯數(shù)字萬用表，調(diào)到Hz檔，測(cè)量得到第二路傳感器傳出信號(hào)為110 Hz，然后順著檢查DP32線纜，發(fā)現(xiàn)線纜沒有破損也沒有松動(dòng)。接著查看圖紙，U3芯片的1號(hào)引腳是FLOW2信號(hào)的輸入端，2號(hào)引腳是FLOW2信號(hào)的輸出端，7號(hào)引腳為接地。用萬用表測(cè)量，1號(hào)引腳對(duì)地頻率為110 Hz，2號(hào)引腳對(duì)地頻率為0，說明信號(hào)通過U3芯片后發(fā)生異常，至此可以判斷為U3芯片燒壞。由于U3芯片在SB3板上，不容易維修，維修現(xiàn)場(chǎng)正好有SB3板備件，更換后正常，故障排除。

2 討論

新華XHA600E直線加速器是該公司最新推出的一款全數(shù)字化直線加速器，在運(yùn)營(yíng)初期難免會(huì)出現(xiàn)一些故障[7-9]。對(duì)于鎢門運(yùn)動(dòng)這類問題，筆者通過與同類型進(jìn)口加速器相比較，提出幾點(diǎn)改進(jìn)建議：① 記錄鎢門位置的電位器供電電壓太小，為3.3 V，電壓的正常波動(dòng)就會(huì)造成電位器所記錄的鎢門位置值產(chǎn)生較大波動(dòng)，建議提高鎢門電位器供電電壓；② 編碼器固定架移動(dòng)框量太大，造成維修工程師在更換編碼器過程中容易裝偏，造成二次故障，建議改進(jìn)編碼器固定方式[10-13]；③ 編碼器在使用半年后性能變差，建議提高編碼器性能；④ 編碼器與電路板之間應(yīng)采用插頭式接頭，方便后期維修。

加速器出現(xiàn)Flow問題的原因：加速器冷卻循環(huán)水質(zhì)差，未按要求更換冷卻水、冷卻水管道，導(dǎo)致冷卻水管道內(nèi)壁結(jié)垢或附著物堵塞；循環(huán)水進(jìn)入加速器未經(jīng)過濾芯過濾，無法保證機(jī)器內(nèi)部水質(zhì)；水流量傳感器性能較差，運(yùn)行一段時(shí)間后產(chǎn)生故障；電路板性能不穩(wěn)定，容易燒壞，導(dǎo)致信號(hào)在傳輸過程中中斷[14-16]。

[1] 顧本廣,林郁正,賴啟基,等.醫(yī)用加速器[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[2] 楊紹洲,陳龍華,張樹軍.醫(yī)用電子直線加速器[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2004.

[3] 譚庭強(qiáng),李黎,李賢富,等.UNIQUE醫(yī)用直線加速器故障分析與維修2例[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2016,31(8):164-165.

[4] 盧聯(lián)眾.瓦里安CLinac 23EX加速器HWFA常見故障維修技巧[J].醫(yī)藥前沿,2014,(13):86.

[5] 馬翔.美國(guó)瓦里安23EX直線加速器日常應(yīng)用與常見故障淺析[J].醫(yī)療裝備,2009,22(1):57-58.

[6] 趙武.瓦里安CLINAC 21EX醫(yī)用直線加速器連環(huán)故障分析與檢修[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2010,25(11):107-108.

[7] 楊紹洲,王勝軍.VARIAN加速器維修經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)[J].北京生物醫(yī)學(xué)工程,2004,23(4):310-311.

[8] 劉麗虹,韓春.容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療的臨床應(yīng)用[J].腫瘤防治研究,2013,40(9):903-907.

[9] 柯祺,黃少福,黃彬.瓦里安23EX直線加速器FLOW聯(lián)鎖故障分析與維修[J].中國(guó)醫(yī)藥指南,2013,11(20):786-787.

[10] 尹述含,章衛(wèi)東.瓦里安CL23EX型直線加速器劑量聯(lián)鎖故障處理[J].中國(guó)醫(yī)療器械雜志,2010,34(3):23.

[11] 郭宗林.瓦里安CL23EX醫(yī)用直線加速器FLOW聯(lián)鎖故障維修1例[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2012,27(5):129.

[12] 王建華,梁琦,袁小燕,等.醫(yī)用電子直線加速器注入器系統(tǒng)故障定位專家系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2011,28(1):2348-2350.

[13] Apipunyasopon L,Srisatit S,Phaisangittisakul N.An investigation of the depth dose in the build-up region, and surface dose for a 6-MV therapeutic photon beam: Monte Carlo simulation and measurements[J].J Radiat Res,2013,54(2):26.

[14] 季智勇,楊愛建,凌金城.瓦里安CL23EX加速器電纜磨損引發(fā)故障分析與檢修[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2013,28(6):141-142.

[15] 楊愛建,季智勇,倪瑾,等.3例瓦里安CL23EX加速器故障聯(lián)鎖檢修[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2012,27(4):112-113.

[16] 張炳昌,宋強(qiáng).瓦里安醫(yī)用直線加速器MLC部分工作原理與維修[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2015,30(3):157-158.