XHA600D加速器多叶光栅原理及故障检修

徐军，王忠辉，李大庆

哈尔滨医科大学附属第二医院 放疗科，黑龙江 哈尔滨 150086

XHA600D加速器多叶光栅原理及故障检修

徐军，王忠辉，李大庆

哈尔滨医科大学附属第二医院 放疗科，黑龙江 哈尔滨 150086

0 前言

目前,越来越多的加速器配备了电动多叶光栅系统，用于肿瘤的三维适形放疗和调强放疗，与铅挡块技术和手动MLC相比，电动MLC具有操作简单快捷而且精确性、重复性好的优点，这项技术使肿瘤放疗疗效得到很大提高。电动MLC属于精密设备，维修人员要更加重视设备的维修保养工作，以确保其安全可靠地运转。我院于2009年安装了山东新华医疗的XHA600D加速器,配备MLC56型28对叶片的内置电动多叶光栅系统，下面对这种内置的MLC的结构原理及两年来的故障维修作简要介绍，以供同行交流探讨。

1 结构及工作原理

MLC56电动多叶光栅系统主要由叶片箱部分（28对叶片、28对叶片电机组、1对箱体电机、电机驱动机构以及一对光栅尺、一对激光灯、控制电路板等）、传输线部分和控制台计算机部分组成，其中叶片箱部分永久固定于加速器上、下叶准直器下方，成为第三级准直器。MLC56电动多叶光栅工作原理是：① 多叶光栅控制系统主要包括箱体驱动控制部分、叶片驱动控制部分、箱体及叶片校准系统和机械传动部分。多叶光栅运行时，控制台计算机实时监控A、B两个箱体以及28对叶片A1-A28和B1-B28的运动位置状态，并且通过多个安全联锁和故障信息提示操作者故障现象及可能的故障原因；② A、B两箱体由箱体电机驱动，光栅尺反馈位置，做位置与速度反馈信号。光栅尺的基准点确定箱体的绝对位置，通过软件设定转换为箱体相对于等中心的位置。箱体控制部分还有前、后两个限位开关，故障状态下，限位开关动作，系统提示箱体电机故障；③ 叶片由叶片电机驱动，编码器反馈叶片位置与速度信号。与箱体位置相对固定的激光线为所有叶片的基准线，叶片相对于等中心的位置间接通过箱体与等中心的位置关系获得，叶片限位只有后限位开关。根据我们两年的使用维修实践，将它的故障大致分为3类，控制故障、通讯故障和机械传动故障。

2 控制类故障

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

MLC在运行时，系统报错“A8叶片电机故障”，系统停止运行。系统复位重新初始化，当初始化运行至“A8叶片”时，初始化停止，提示“初始化失败”、“A8叶片电机故障”，重复上述操作，故障依旧。

2.1.2 故障分析与排除

MLC56多叶光栅系统的叶片运动位置实时显示的是电气检测图形，不是光学实物图，因此检修时需要进入治疗室观察叶片的实际位置。进入治疗室观察MLC主机上A8叶片处于后退极限位置，初始化操作时该叶片不运动。把故障处理单元板接入A箱体的系统控制板，选择A8叶片编号的电机，用手控板走动电机时，叶片可以进退运动，但走动一段距离后会自动停止。MLC56的叶片电机在结构上分为3截，最前面那一截为减速器部分，主要是用于降低转速、传递动力、增大输出转矩；中间一截为马达；最后一截为编码器和输出线部分，编码器主要用来检测马达的转动。如果是电机的马达部分损坏，当用手控板走动电机时，叶片始终不会走动，因此排除马达故障。如果是叶片的连接件松动造成卡塞、运动不畅等机械故障时，只能造成叶片运动的偶尔不正常，因此机械故障得到排除。我们将A8叶片电机的接线插座与A7叶片对调，上述故障依旧，因此也排除了A8叶片电机外部接线排断路故障。将A8叶片电机拆下，用手控板空载走动电机时，发现其在转动中会自动停止，正常情况下应该始终转动，因此判断该叶片电机的编码器部分损坏。从叶片运动的控制原理分析，当叶片初始化时，系统会对每一个叶片按顺序进行校准，校准过程首先1号电机前进，当叶片端面碰到叶片基准线时，用于检测的激光器的输出电平产生跳变，此时叶片由前进变为回退，回退控制软件设置的固定距离。分析原因，当叶片回退时，由于驱动叶片的伺服电机的编码器不正常，无法实时检测到电机的运动信号，控制软件即认为叶片一直没有走到设定的位置，所以一直回退，以致碰到了后限位，控制软件报叶片电机故障。用故障处理单元板将A8叶片推出到最大行程处，然后将对应电机拆除，更换新的叶片电机，故障得到排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

MLC运行时，系统报错“B箱体电机故障”，系统停止运行。系统复位重新初始化，系统报错：“初始化失败”、“B箱体电机故障”，有时初始化过程可以通过，能进行治疗，但在治疗中时而又会出现报错“B箱体电机故障”。

2.2.2 故障分析与排除

进入治疗室观察，B箱体停在前限位开关位置。把故障处理单元板接入B箱体的系统控制板，选择B29编号电机即B箱体电机，用手控板走动电机时，B箱体进退运动正常，因此判断B箱体电机是正常的，问题出在箱体控制部分。正常箱体初始化过程时，首先箱体回退到后限位开关，然后箱体前进一定距离，找基准点，找到基准点后箱体回退，回退到光栅控制软件参数设置里对应的“箱体后限位”位置，即距离后限位开关2mm左右停止。但是故障箱体初始化过程中，首先箱体回退到箱体的后限位开关后前进，一直走到前限位后才停止。分析原因，箱体的位置由光栅尺反馈，当光栅尺信号不正常时，控制系统找不到基准点，不能正确解析箱体的位置，箱体不能按照上位机的指令运行到指定位置，一直运行到前限位开关才停止运行，系统报错。本故障是因为光栅尺损坏，其信号不稳定，造成B箱体的运动时好时坏,更换光栅尺，故障得到排除。

3 通讯故障

3.1 故障现象

MLC运行时或者上电联机时报错“通讯中断”。

3.2 故障分析与排除

通讯故障的原因大概分3种：① 通讯电缆或MLC电源线不良；② 上位机通讯接口、MLC电源或电源继电器不良；③ 控制板上相关接口处理电路不良。上述3种因素均有可能造成通讯故障，检修过程如下：① 用万用表测量通讯电缆的两端或继电器触点，看对应引脚是否“通”；② 更换通讯电缆与上位机的接口，重新联机，看是否正常，依次判断是否上位机通讯接口不良；③ 进入MLC控制软件调试模式，看两个箱体的叶片是否可控，不可控则是箱体控制板通讯部分有故障。MLC56的接地保护也很重要，接地一是保护设备在运行过程中的安全使用，不因漏电等其他原因造成设备损坏，二是防静电、漏电、减小波动的干扰。由于设备运行的操作室和治疗室中同时也运行其它各类设备，同时在加速器治疗过程中还有强辐射，可靠的接地能避免运行过程中的对设备的干扰而造成的通讯中断等。曾有一次故障，系统运行时经常报错“通讯中断”，反复查找原因发现MLC56主机接地线因为维修加速器时拆卸后没有固定好，重新紧固接地线，故障排除。

4 机械传动故障

4.1 故障现象

此类故障一般表现为叶片不能及时到位或不到位，两箱体相对叶片碰撞卡死等。

4.2 故障分析与排除

由于传动系统长期运行产生物理变形或者由于磨损产生间隙，造成叶片位置不准确，适形度下降，严重的可能造成两箱体对应叶片堵转碰撞，产生系统故障。用故障处理单元板将系统提示的故障叶片推出到最大行程处，然后将对应电机拆除，将传动丝杆取出，检查丝杆，螺母是否有问题，然后将不良部分更换即可。

5 小结

多叶光栅运行的好坏,直接关系到精确放疗的效果。因此，需要经常对它们的运行状况进行监视，发现问题就要及时调整，以保障精确放疗的准确。维修人员要定期对MLC的机械传动部分进行检修，要定期除尘，定期为丝杆添加少量的润滑油以减少丝杆磨损，当发现有磨损松动迹象时要及时加工处理，避免发生更严重的故障。我们在每次故障维修后都要验证一下适形射野的精度，验证的方法是：在TPS计划系统上设计出机架角度为0°、90°和270°的3个适形射野，按1:1的比例打印出图形，将射野图形传输到MLC56主机电脑中，在加速器床面上分别水平和垂直放置打印的图形，取源皮距100cm，要注意保证加速器床面的水平度，要保证打印图形头脚两侧的方向正确，打开光野灯观察多叶光栅的投影与打印图形的偏差，应保证其偏差≤1mm，当发现精度超出标准时，我们就通过调试软件对相应叶片进行校正，上述验证方法可以快捷直观地检验出多叶光栅的运行状况和精度，为临床精确放疗提供了质量保证。该设备使用两年来，我们觉得只要掌握了设备的结构原理，故障判断和检修并不是很困难。

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Working Principle and Troubleshooting of XHA600D Linear Accelerator Multileaf

XU Jun, WANG Zhong-hui, LI Da-qing
Department of Radiotherapy, the Second Affi liated Hospital of Harbin Medical University, Harbin Heilongjiang 150086, China

主要介绍了XHA600D直线加速器多叶光栅的工作原理和一些常见故障的分析与检修。

直线加速器；多叶光栅；MLC；医疗设备维修

1674-1633(2012)05-0130-03

2011-12-06

作者邮箱：hydxujun@sina.com

TL53

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.05.047