Varian Clinic 23EX 加速器电位器故障维修一例

赵德龙，祝洪义，张芝，于凌蛟，王兵，张宏涛，周桂芝

大连医科大学附属第一医院 放疗科，辽宁 大连 116011

1 故障案例

1.1 故障现象

从一个照射野自动转到到另一个照射野的过程中，有时小机头、射野读数同时发生大幅度变化，显示值与实际不符，小机头实际位置在0°时，显示为264°，射野实际为30×2，显示10×10；当手动转动小机头或改变照射野大小时，小机头、上下铅门乱动，小机头不停地小幅度来回转动，上下铅门也不停地小幅度来回运动，可以听见Stand中继电器不断开闭的声音，持续1～2 s后停止，有时报硬件连锁。进入通讯模式，查看事件记录，错误报告为-11V参考电压错误。

1.2 故障分析

加速器中各部件的运动有机架的旋转、小机头的旋转、上下前门的开合、治疗床上下、治疗床沿X、Y方向的平移、治疗床的旋转，这些部件内部都通过传动构件与电位器连接起来，将各种运动通过电位器的取样电压转换成电信号，再由控制系统按照电压与位置的比例关系实时反映出各部件的实际位置。因此要实现高精度的治疗，精确地使各个部件处于指定的位置，就需要高精度的电位器以及稳定的参考电压，这样才能使电位器正常工作。加速器所使用的电位器大多是10K，精度在±3%～±5%，10圈，通过螺母固定。经过长时间使用后，电位器必然产生磨损，出现故障，如线性度被破坏，导致读数错误或出现大幅跃变，或是读数不再随位置改变而改变[1-3]。现在小机头、铅门都可以手动操作，说明从控制信号到驱动部件的整个驱动系统在硬件方面工作正常。一般情况下，读数错误往往由某个电位器故障引起，但通常不会影响到其他位置电位器的读数，从小机头、上下铅门读数同时发生错误来看，不是电位器故障。而小机头、上下铅门乱动仅从现象来看，有可能是控制环节故障，个别电路板、芯片有可能损坏，要一步步排查。现在再来测一下错误报告中的-11 V电位器参考电压。测铅门X1的两个电位器，3脚电压+10.9 V正常，1脚-8.7 V，不正常，应为-11 V左右，2脚为取样电压接点，铅门X2的两个电位器的1脚电压+10.9 V正常，3脚-8.7 V，不正常，小机头电位器的情况也类似。测小机头电源分配板（Collimator Distribution Panel）的测试点TP3为-8.7 V，不正常，TP4为10.9 V，正常。见图1，可知+11 V、-11 V电压由控制柜（Console）中电机接口板（Motor Interface）给出，传至附加电路主板（Aux Electronics Backplane），然后一路经机架信号板（Gantry Signal Patch Panel）传至小机头旋转电位器，另一路经小机头板（Collimator Patch Panel）传至小机头电源分配板，然后传至上下铅门各电位器，为其提供测量参考电压，测量的准确性有赖于此电压的稳定，若此电压发生变化，必使测量值出现错误。现多处应为-11 V点的实测值为-8.7V，有两种可能[4]，一是电源故障，在输出时就不对，再一个就是某一路负载故障，将-11 V拉高到了-8.7 V。

1.3 故障排除

将小机头旋转驱动接头P84断开，见图1，出于方便考虑，先测小机头电源分配板的测试点TP3，其值仍是-8.7 V，再将J13、J14、J18断开，-8.7 V也没变，断开J16，此时-8.7 V立刻变为-10.9 V，且小机头、上下铅门读数也瞬间变回正常值，重复几次都是如此，说明J16这一路有某种程度的短路，将-10.9 V拉到了-8.7 V，因此可以肯定铅门X2的两个电位器有故障。在以前的维修中发现，这两个电位器中有一个不起作用，先将这个不起作用的电位器的1、3脚（分别接正负11 V）焊开，直接从电路中移除，再插上J16，测TP3为-10.9 V没被拉到-8.7 V，故障消除，说明故障是由该电位器引起的。由于该电位器实际上不起作用，为避免引起其他故障，将其2脚接线焊下，彻底将该电位器从电路中移除，将其他接头插上，机器恢复正常工作，故障排除。

2 结果与讨论

电位器读数剧烈变化或读数不对多数是因电位器损坏、自身线性度被破坏造成的[5]，至于使电源电压产生大幅改变，从而同时影响到多个电位器的现象比较少见，此故障就是因铅门X2的电位器损坏将电机接口板（Motor Interface）-11 V电源电压（负端）拉高，造成共用此参考电压的小机头旋转电位器、上下铅门电位器读数同时错误，此时更换新电位器即可。电位器损坏有时还可以使取样电压超过正常值的±5%，使系统报硬件连锁，此时可以进入服务模式，将硬件连锁先屏蔽掉，逐个检查运动各部件，直到硬件连锁销去，以此确定是哪部分出的故障。小机头、铅门乱动，是控制系统为了使上述部件运动到设定的位置，在电位器读数剧变时不断调整的结果，而这种现象很难让人怀疑到电位器故障。在更换电位器时先将电位器可靠地固定住，不能打转，以免读数错误或使接线脱落，同时要注意运动部件到达两端极限位置时电位器还要有一定的余量，否则会转坏电位器，注意要仔细，待位置调整好后再将紧定螺钉扭紧，最后一定要重新刻度[6]。电位器损坏有时并不明显，平时质量评价可以发现，只在某些位置读数稍有超差，即使重新刻度也无法消除，此时应考虑电位器损坏，重新更换。

[1]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社,1999:116-120.

[2]顾本广.医用加速器[M].北京:科学出版社,2003:486-517.

[3]王振强,陈茂生.BJ-6B型医用直线加速器故障维修一例[J].医疗装备,2008,21(10):11.

[4]花威,李军,谭飞,等.VARIAN 23EX直线加速器故障分析[J].中国医学装备,2013,10(3):100-101.

[5]邵健,张峰,徐贤叁.医用电子直线加速器故障维修及分析两例[J].中国医疗设备,2013,28(3):140-141.

[6]马翔.美国瓦里安23EX直线加速器日常应用与常见故障浅析[J].医疗装备,2009,22(1):57-58.