Varian Clinic 23EX 加速器電位器故障維修一例

趙德龍，祝洪義，張芝，于凌蛟，王兵，張宏濤，周桂芝

大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 放療科，遼寧 大連 116011

1 故障案例

1.1 故障現(xiàn)象

從一個照射野自動轉(zhuǎn)到到另一個照射野的過程中，有時小機頭、射野讀數(shù)同時發(fā)生大幅度變化，顯示值與實際不符，小機頭實際位置在0°時，顯示為264°，射野實際為30×2，顯示10×10；當手動轉(zhuǎn)動小機頭或改變照射野大小時，小機頭、上下鉛門亂動，小機頭不停地小幅度來回轉(zhuǎn)動，上下鉛門也不停地小幅度來回運動，可以聽見Stand中繼電器不斷開閉的聲音，持續(xù)1～2 s后停止，有時報硬件連鎖。進入通訊模式，查看事件記錄，錯誤報告為-11V參考電壓錯誤。

1.2 故障分析

加速器中各部件的運動有機架的旋轉(zhuǎn)、小機頭的旋轉(zhuǎn)、上下前門的開合、治療床上下、治療床沿X、Y方向的平移、治療床的旋轉(zhuǎn)，這些部件內(nèi)部都通過傳動構(gòu)件與電位器連接起來，將各種運動通過電位器的取樣電壓轉(zhuǎn)換成電信號，再由控制系統(tǒng)按照電壓與位置的比例關(guān)系實時反映出各部件的實際位置。因此要實現(xiàn)高精度的治療，精確地使各個部件處于指定的位置，就需要高精度的電位器以及穩(wěn)定的參考電壓，這樣才能使電位器正常工作。加速器所使用的電位器大多是10K，精度在±3%～±5%，10圈，通過螺母固定。經(jīng)過長時間使用后，電位器必然產(chǎn)生磨損，出現(xiàn)故障，如線性度被破壞，導致讀數(shù)錯誤或出現(xiàn)大幅躍變，或是讀數(shù)不再隨位置改變而改變[1-3]?，F(xiàn)在小機頭、鉛門都可以手動操作，說明從控制信號到驅(qū)動部件的整個驅(qū)動系統(tǒng)在硬件方面工作正常。一般情況下，讀數(shù)錯誤往往由某個電位器故障引起，但通常不會影響到其他位置電位器的讀數(shù)，從小機頭、上下鉛門讀數(shù)同時發(fā)生錯誤來看，不是電位器故障。而小機頭、上下鉛門亂動僅從現(xiàn)象來看，有可能是控制環(huán)節(jié)故障，個別電路板、芯片有可能損壞，要一步步排查。現(xiàn)在再來測一下錯誤報告中的-11 V電位器參考電壓。測鉛門X1的兩個電位器，3腳電壓+10.9 V正常，1腳-8.7 V，不正常，應(yīng)為-11 V左右，2腳為取樣電壓接點，鉛門X2的兩個電位器的1腳電壓+10.9 V正常，3腳-8.7 V，不正常，小機頭電位器的情況也類似。測小機頭電源分配板（Collimator Distribution Panel）的測試點TP3為-8.7 V，不正常，TP4為10.9 V，正常。見圖1，可知+11 V、-11 V電壓由控制柜（Console）中電機接口板（Motor Interface）給出，傳至附加電路主板（Aux Electronics Backplane），然后一路經(jīng)機架信號板（Gantry Signal Patch Panel）傳至小機頭旋轉(zhuǎn)電位器，另一路經(jīng)小機頭板（Collimator Patch Panel）傳至小機頭電源分配板，然后傳至上下鉛門各電位器，為其提供測量參考電壓，測量的準確性有賴于此電壓的穩(wěn)定，若此電壓發(fā)生變化，必使測量值出現(xiàn)錯誤?，F(xiàn)多處應(yīng)為-11 V點的實測值為-8.7V，有兩種可能[4]，一是電源故障，在輸出時就不對，再一個就是某一路負載故障，將-11 V拉高到了-8.7 V。

1.3 故障排除

將小機頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動接頭P84斷開，見圖1，出于方便考慮，先測小機頭電源分配板的測試點TP3，其值仍是-8.7 V，再將J13、J14、J18斷開，-8.7 V也沒變，斷開J16，此時-8.7 V立刻變?yōu)?10.9 V，且小機頭、上下鉛門讀數(shù)也瞬間變回正常值，重復幾次都是如此，說明J16這一路有某種程度的短路，將-10.9 V拉到了-8.7 V，因此可以肯定鉛門X2的兩個電位器有故障。在以前的維修中發(fā)現(xiàn)，這兩個電位器中有一個不起作用，先將這個不起作用的電位器的1、3腳（分別接正負11 V）焊開，直接從電路中移除，再插上J16，測TP3為-10.9 V沒被拉到-8.7 V，故障消除，說明故障是由該電位器引起的。由于該電位器實際上不起作用，為避免引起其他故障，將其2腳接線焊下，徹底將該電位器從電路中移除，將其他接頭插上，機器恢復正常工作，故障排除。

2 結(jié)果與討論

電位器讀數(shù)劇烈變化或讀數(shù)不對多數(shù)是因電位器損壞、自身線性度被破壞造成的[5]，至于使電源電壓產(chǎn)生大幅改變，從而同時影響到多個電位器的現(xiàn)象比較少見，此故障就是因鉛門X2的電位器損壞將電機接口板（Motor Interface）-11 V電源電壓（負端）拉高，造成共用此參考電壓的小機頭旋轉(zhuǎn)電位器、上下鉛門電位器讀數(shù)同時錯誤，此時更換新電位器即可。電位器損壞有時還可以使取樣電壓超過正常值的±5%，使系統(tǒng)報硬件連鎖，此時可以進入服務(wù)模式，將硬件連鎖先屏蔽掉，逐個檢查運動各部件，直到硬件連鎖銷去，以此確定是哪部分出的故障。小機頭、鉛門亂動，是控制系統(tǒng)為了使上述部件運動到設(shè)定的位置，在電位器讀數(shù)劇變時不斷調(diào)整的結(jié)果，而這種現(xiàn)象很難讓人懷疑到電位器故障。在更換電位器時先將電位器可靠地固定住，不能打轉(zhuǎn)，以免讀數(shù)錯誤或使接線脫落，同時要注意運動部件到達兩端極限位置時電位器還要有一定的余量，否則會轉(zhuǎn)壞電位器，注意要仔細，待位置調(diào)整好后再將緊定螺釘扭緊，最后一定要重新刻度[6]。電位器損壞有時并不明顯，平時質(zhì)量評價可以發(fā)現(xiàn)，只在某些位置讀數(shù)稍有超差，即使重新刻度也無法消除，此時應(yīng)考慮電位器損壞，重新更換。

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

[2]顧本廣.醫(yī)用加速器[M].北京:科學出版社,2003:486-517.

[3]王振強,陳茂生.BJ-6B型醫(yī)用直線加速器故障維修一例[J].醫(yī)療裝備,2008,21(10):11.

[4]花威,李軍,譚飛,等.VARIAN 23EX直線加速器故障分析[J].中國醫(yī)學裝備,2013,10(3):100-101.

[5]邵健,張峰,徐賢叁.醫(yī)用電子直線加速器故障維修及分析兩例[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2013,28(3):140-141.

[6]馬翔.美國瓦里安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.