瓦里安Clinac IX 直線加速器機載影像系統故障實例分析及檢修

蔡宏生

汕頭市中心醫院 （廣東汕頭 515000）

近年來，隨著計算機技術、影像技術、圖像技術的不斷更新，圖像引導在放射治療中發揮了重要作用[1]。圖像引導放射治療技術通過獲取患者治療前及治療過程中的影像，從而減少擺位誤差、提高治療精度，更好地保護患者周圍危及器官及提高靶區劑量[2-3]。瓦里安Clinac IX 直線加速器作為治療腫瘤患者的大型醫療設備，在一般的醫用直線加速器配置基礎上增加了kV 級的機載影像系統（onboard imager，OBI） 。OBI 可以糾正患者治療時由于運動和擺位造成的誤差，有效地減小位置誤差[4]，是實施圖像引導放射治療的設備基礎，其為腫瘤患者的精確放射治療提供了質量保障。本研究旨在介紹Clinac IX 直線加速器OBI 的工作原理，并對實際工作中OBI 出現的故障實例進行分析，現報道如下。

1 OBI 的結構組成和工作原理

1.1 OBI 的結構組成

OBI 硬件部分主要包括X 線球管、非晶硅平板探測器和精確機械臂（ExactArm）。X 線球管負責產生kV 級能量的X 線，非晶硅平板探測器負責接收X 線，精確機械臂負責控制X 線球管和平板探測器的運動。精確機械臂包括kV 級X 線射線源臂（KVS Arm）、kV 級探測臂（KVD Arm）、MV 級探測臂（MVD Arm）3 部分，每條精確機械臂均有肩、肘和腕3 個關節獨立轉動[5]。

1.2 OBI 工作原理

精確機械臂是全電動組件，靠馬達驅動，具有支持和定位的作用。 OBI 使用時精確機械臂伸出X線源和非晶硅平板探測器，通過機架旋轉一定角度，借助kV 級X 線和平板探測器進行容積掃描，再將多角度的二維投影經計算機處理重建出橫斷位、冠狀位和矢狀位圖像，即錐形束電子計算機斷層掃描圖像（cone beam computed tomography，CBCT）。配準工作站將采集到的CBCT 圖像與CT 定位圖像進行配比 ，比較實際位置與計劃位置的差異，如果兩者間偏差較大，則進行位置修正。

2 OBI 系統故障實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

OBI 的kV 級X 線源（kV Source，KVS）和kV級平板探測器（KV Detector，KVD）運動臂未能伸出，X 線源配備的濾過器邊上的顯示燈變為紅燈（正常為綠燈），無法對患者進行CBCT 驗證掃描。

2.1.2 故障分析及檢修

OBI 的精確機械臂無法運動的原因有以下4 個：（1）附加資源計算機網絡（attached resource computer network，ARCNET）連接寫入失敗；（2）精確機械臂伸出縮進零件硬件運動故障；（3）校準數據丟失；（4）電路板損壞。

根據以上故障現象，結合實際工作經驗采取以下檢修措施。首先，查看OBI-瓦里安醫療系統操作界面的Interlocks and Faults 指示燈，指示燈出現紅色警示燈，再查看ID 錯誤代碼，提示74，Clear 為False，Description 顯示Supervisor has no communication to Blade Deck； Interlock 提示All motion{all arms and Blade Deck}stopped and subse；MVD arm vertical and Blade X1,Y1,X2,Y2 motion stopped and subsequently inhibited ；All motion of MVD and KVS and KVD arm stopped and subsequently inhibited； All motion on Blade Deck stopped and subsequently inhibited；先點擊OBI-瓦里安醫療系統的“Acknowledge All”清除鍵，以上Interlock 所示聯鎖錯誤代碼未能被清除，Interlocks and Faults 指示燈仍為紅色。初步進行OBI 聯鎖清除操作后無法將聯鎖錯誤代碼清除。另外，由于沒有發現附加資源計算機網絡有寫入錯誤英文聯鎖提示，初步排除附加資源計算機網絡寫入失敗故障的可能。其次，進入放射治療機房，由于OBI X 線源配備的濾過器顯示燈為紅色， 于是檢查X 線源配備的濾過器安裝是否正確，有無裝反或松動。經檢查，濾過器安裝正確且無松動，推測該故障是由精確機械臂內部電路板損壞或者伸出縮進零件故障所致。

精確機械臂運動控制主要由馬達驅動模塊、數字信號處理器輸入輸出模塊、中央處理器（central processing unit，CPU） 多頻道網絡模塊、遠端控制印制電路板模塊、熱敏拓展印制電路板模塊、后向指針激光器系統模塊、運動故障復位模塊及獨立的紅外手控盒構成。ID 錯誤代碼74 提示Blade node有問題，根據圖紙和 ID 錯誤代碼分析，該故障可能是Blade 網絡結點電路板故障所致，此板負責OBI 中鉛門的開合及通訊功能，用數字萬用表測量Blade 結點電路板電源電壓，結果為斷路，馬達驅動板與CPU 板均正常。將Blade 網絡結點電路板進行更換后Clinac IX 醫用直線加速器OBI 的X 線源濾過器的紅燈恢復為正常的綠燈，通訊故障得以解除。

回到OBI-瓦里安醫療系統操作界面，清除Interlock 聯鎖錯誤代碼，聯鎖錯誤代碼被清除，但精確機械臂依然未能伸出，考慮可能是由于OBI 系統探測器支撐臂的肩部與肘部間內部U 臂碰撞開關，肘部與腕部間內部F 臂碰撞開關所致。對以上2 個防碰撞開關進行檢查，發現KVD 探測器支撐臂肩部與肘部中間的U 臂防碰撞開關及肘部與腕部中間的F 臂防碰撞開關均正常，無損壞現象。試著給機器斷電后再通電，通電后OBI 的KVD 探測器支撐臂恢復正常，可以正常伸出和縮回，故障解除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

OBI 驗證系統KVD 運動臂未能伸出，其X 線源配備的濾過器旁的顯示燈為正常的綠燈，無法對患者進行CBCT 驗證掃描。

2.2.2 故障分析及檢修

首先查看Interlocks and Faults 指示燈，出現紅色警示燈，查看ID 錯誤代碼提示41，Clear 為False，Description 顯示Mechanical MV Detector Elbow axis is not calibrated；Interlock 僅 提 示 X-Rays inhibited。點按OBI-瓦里安醫療系統的“Acknowledge All”清除按鍵，Interlock 所示聯鎖未能消除，錯誤代碼41 仍存在，Interlocks and Faults 指示燈仍為紅色。ID 錯誤代碼報41，提示MV 級探測器（Mv Detector，MVD）的肘軸未被校準，按該提示對MVD 機械臂的肘軸位置進行校準。

根據故障一的分析，嘗試采用交換法，對KVD 和MVD 2 塊I/O 通訊板進行調換，結果正常，2 d 后又報同樣的錯誤，說明通訊板沒問題，排除I/O 板問題 ，考慮是MVD 的CPU 板故障。因此，嘗試更換MVD 的CPU 板，更換后故障解除，OBI的KVD、KVS 運動臂可以正常伸出和縮回，CBCT掃描得以正常進行。

3 討論

放射治療是臨床治療惡性腫瘤的主要手段，同樣可應用于良性疾病或低度惡性腫瘤的治療[6]。瓦里安Clinac IX 直線加速器因配置了OBI，從而能夠通過圖像引導實現精確放射治療。精確放射治療離不開圖像引導技術，圖像引導技術離不開正常的OBI。因此，對OBI 可能出現的故障進行及時分析及檢修尤為重要。由于OBI 在臨床上投入使用時間較短，關于其故障維修的文獻報道較少。因此，要求工程師應熟悉放射治療設備OBI 的系統構造及原理，注重提高維修能力，重視對OBI 的預防性維護，以減少故障現象的發生 。