瓦里安TRILOGY直线加速器机械运动系统故障分析

孟 强，陆志高

瓦里安TRILOGY直线加速器机械运动系统故障分析

孟 强，陆志高

0 引言

瓦里安TRILOGY直线加速器是目前较为高端的放射治疗设备[1]，其机械运动系统主要包括钨门、小机头、机架和治疗床，其作用是使特定形状的辐射束从靶区表面的多个方向射入，对肿瘤进行精确治疗[2]。该系统在治疗过程中使用频繁、易发故障，根据我院3 a来的维修记录统计，其故障约占总故障的23.77%。本文对该系统的故障按类分析，探讨降低故障率的可能性。

1 整体介绍

机械运动系统包括供电单元、电子柜（console）控制单元、位置检测单元和机械传动机构。供电单元位于机座内，120 VAC电源经变压器和整流桥分别输出100和27 VDC。100 VDC供机架电动机和治疗床升降电动机使用，27 VDC经辅助电子柜的脉冲宽度调制板（pulse wicltyh mollulate PCB，PWM PCB）调制后给其他电动机（钨门、小机头、治疗床横向和纵向运动）供电[3]。电子柜控制单元是机械运动系统的中枢。我院在使用该加速器3 a来供电单元未出现故障，表明该模块设计成熟、元器件性能稳定。

2 位置检测单元

2.1 整体介绍

位置检测单元是指与每个运动部件联动的2个电位器（主电位器PRO和次电位器SPRO）提供双重电压信号经console模数转换为相应的位置信息，是机械运动系统的多发故障点。2个电位器的阻值均为10 kΩ，供电电压为+10、-10 VDC。瓦里安公司在2013年将位置检测单元全面升级，升级后的PRO电压信号和SPRO电压信号极性相反，不再允许并联旁路，从而在更深层次意义上符合美国食品药品监督管理局关于放疗设备必须提供双重位置信息验证的规定。正常情况下，2个抽头电压信号的绝对值应近似或完全相等，差值不宜超过0.05 VDC。

2.2 故障一

2.2.1 故障现象

机器在切换至下一照射野时报“HWFA联锁”，所有运动部件无法运动。

2.2.2 故障分析与检修

HWFA联锁常为电位器一般性故障，可以通过加速器communications界面中的Event Logs查看是哪个运动部件引起的故障。如系机架报错，先在维修界面（SERVICE MODE）通过“override interlock”选项旁路HWFA联锁后再转动机架，通常可继续使用。如果依然报错，用万用表测量2个电位器的抽头电压值，如若偏差过大，应更换电位器，更换时将机架转至0°，抽头电压调至0 V再做校准最为便捷。由于电位器属于易耗品，且机器对其线性标准要求较高，故多数故障系电位器失灵导致。

2.3 故障二

2.3.1 故障现象

机架旋转至120°附近时突然停止并报“HWFA联锁”，旁路联锁后转至其他角度时正常，再转回120°又报此联锁。

2.3.2 故障分析与检修

首先查看电位器是否松动、焊点是否牢固，如果均正常，则考虑是否为机架旋转时位于其内部的电缆扭曲牵拉导致线芯断路或与地短路，无法为console提供反馈信号。查阅相关电路图，分段测量电压信号，可知该故障系W14a电缆相关信号缺失导致。将电缆内的空置线芯与报错线芯互换，故障即可排除。

3 电子柜控制单元

3.1 整体介绍

电子柜控制单元包括电动机接口板、模数转换控制板、信号控制板、输出接口板等多块电路板，其作用是：（1）将来自手控器、床旁控制器、操作键盘或计划系统的使动信号经过一系列的变换用以控制电动机和刹车；（2）将位置检测单元提供的反馈值转换成角度值或距离值，并使其在显示器上得以显示。在弧形治疗方式下，电子柜控制单元还需要根据反馈值对电动机进行实时控制[4]。

3.2 故障一

3.2.1 故障现象

治疗过程中机器在切换至下一照射野时报“HWFA联锁”，Event Logs提示机架2个电位器数值不一致。

3.2.2 故障分析与检修

用万用表测量2个电位器的电压信号均正常，依电压信号走向穿过机架后在机柱母板（standmother PCB）上的测量结果亦正常。查阅相关电路图，可知故障发生在console中的概率较高，用替换法将电动机接口板（motor interface PCB）更换后，故障排除。电压信号并非全部经过电动机接口板进行模数转换，治疗床升降、纵向及其旋转的信号经由仪表接口板（meter interface PCB）转换。

4 机械传动机构

4.1 整体介绍

该机的机械传动机构不尽相同。上钨门为齿轮和齿轮条导轨，下钨门为齿轮、连动杆以及滚珠丝杆，治疗床升降方向为滚珠丝杆，水平方向为齿轮和皮带，机架、小机头为齿轮和链条。

4.2 故障一

4.2.1 故障现象

机架在旋转时有刺耳杂音，速度时快时慢。

4.2.2 故障分析与检修

经仔细排查，电动机100 VDC供电电压正常，机架配重正常，齿轮和链条的咬合度较好，在齿轮箱处加注润滑油后刺耳杂音减弱，但机架仍不能保持匀速运动。将齿轮箱拆下并打开，发现其内部的润滑油已经固化，且碎屑较多，将其更换后故障排除。

4.3 故障二

4.3.1 故障现象

机器在运行中钨门不能到达预设位置。

4.3.2 故障分析与检修

首先检查电动机电压是否正常、刹车是否正常，用手控器驱动钨门时，应能听到电磁铁吸合的声音。如果电动机和刹车均正常，则故障多系传动机构污垢沉积、阻力过大导致。用酒精或清洁润滑油清除钨门丝杆上的灰尘、油脂后再涂上防辐射黄油，此外还需将连动杆的扁平轴承加油润滑。

5 小结

本机的机械运动系统故障多为电位器失灵导致，而电位器又属易耗品，因此对于机器负荷较重的医院，预留充足的电位器备件可有效缩短停机时间。各部件对应的电位器型号并不完全一致，实际工作中应加以注意。该直线加速器从机架到机座穿行的电缆众多，随着使用年限的增加，线芯容易因线皮老化、扭力不均而破损断裂。该加速器在启用不久已发生数次因电缆磨损导致的故障。这是由于我院的迷路通道较为狭窄，机架和机座不能作为整体通过，装机时先将其分离后再运至治疗室内，连接时安装工程师难以按照出厂标准布线，导致电缆破损变形的情况时有发生，因此在设计机房时将此情况加以考虑可以降低故障的发生率。机械传动机构尤其是钨门系统因为长期处于温度较高的环境，丝杆和轴承上的润滑油容易沾染灰尘、干枯固化，日常保养中定期清洁、加注润滑油可以保障其稳定运行。

[1] 谭亚军.Varian Trilogy直线加速器联锁故障维修1例[J].医疗卫生装备，2013，34（7）：148.

[2] 李军.西门子加速器机械系统故障维修[J].实用医技杂志，2004，11（10）：2 141-2 143.

[3] 许琨，贾辉.瓦里安高能加速器PWM板的工作原理与维修[J].中国医疗器械杂志，2011，35（6）：467-468.

[4] 顾本广.医用加速器[M].北京：科学技术出版社，2003：341-347.

（收稿：2014-03-28 修回：2014-08-05）

R318.6；TH774

B

1003-8868（2015）04-0150-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.04.150

200032上海，复旦大学附属肿瘤医院放疗科（孟 强，陆志高）