医科达直线加速器通信系统简述及故障维修

张金友

江苏省南通市第三人民医院设备科 (江苏南通 226000)

医科达医用直线加速器为数字化医用加速器，可开展常规放射治疗、适形放射治疗、静态和动态调强放射治疗、图像引导调强放射治疗等，广泛应用于恶性肿瘤患者的治疗。若直线加速器出现故障，会影响科室正常工作的开展，影响患者的治疗计划，工程师应尽快判断故障点，缩短维修时间，最大限度减少故障对临床工作的影响。现简要介绍医科达直线加速器的通信系统，列举通过查看报错信息快速判断通信系统电路板故障并解决故障的维修案例，为同行提供参考。

1 直线加速器的通信系统

医科达直线加速器控制系统通信采用串口通信结构。这种通信方式可以使用2根线来实现发送数据和接收数据[1]，在远距离通信中可以节约成本，但其传输速度比并行传输低，传输过程中易受到噪声干扰，影响传输效果[2]。

医科达直线加速器控制系统为工业控制系统，由主机柜和3个控制区组成。3个控制区分别为：放射治疗头控制区(radiation head control area，RHCA)；高压控制区(high tension control area，HTCA)；接口控制区(interface cabinetcontrol area ，ICCA)[3]。每个控制区又分别具有A侧和B侧2个远程控制终端(remote terminal unit ，RTU)，所以3个控制区共有6个RTU，每个RTU具有独立的地址码。

主机柜和控制区之间存在着3个独立的串行通信，分别是串行通信A、串行通信B和多叶光栅(multi-leave collimators，MLC)串行通信。3个独立的串行通信线路见图1。

图1 主机柜与控制区的串行通信示意图

对于主机部分，串行通信A由主机柜连接至ICCA的A侧，再到RHCA的A侧，最后到HTCA的A侧；串行通信B由主机柜连接至ICCA区的B侧，再到RHCA的B侧，最后到HTCA的B侧；主机柜串行通信A和串行通信B所发出的指令均包含RTU的地址码，由相对应的RTU单元接收指令；对于MLC部分，MLC串行通信由主机柜直接连接至机头MLC部分。

在1个读/写周期，控制区将主机柜发出的指令信号与数据传输至加速器的其他部件，并将相关的数据信息返回至主机柜[4]。为了实现接收、传输、反馈主机柜指令的功能，每个RTU均包含以下7种电路板[5]。(1)多路终端单元电路板(multiplex terminal unit，MTU)：用于支持控制柜和各个RTU之间的串行通信；用于将串行信号转换成并行信号；用于将并行信号转换成串行信号。(2)数字信号输入编码板(digital input and encoding，DIE)：提供用于加速器至主机柜数字信号的通道。(3)12位模拟输入板(analog input 12-bit，AI12)：将模拟信号转换至数字信号。(4)继电器输出电路板(relay output card，ROC)：为输入提供开关输出通道。(5)信号调节板(signal conditioning card，SCC)：每个SCC板均和1个AI12板组合在一起，SCC板作用是将其他电路板的模拟信号转换至平整的AI12板可接受范围的模拟信号，并由AI12板转换至数字信号。(6)8位的模拟输出板(analog output 8-bit，AO8)：将数字信号转换成模拟信号。(7)12位的模拟输出板(analog output 12-bit，AO12)：将模拟信号转换成数字信号。控制主机柜与3个控制区中的这些电路板组成了医科达直线加速器的3条串行通信线路。工程师熟悉了各个电路板的作用,在对医科达直线加速器通信故障进行维修时，就能够快速准确地判断出相应故障点，再对照维修手册快速找出故障板的位置并进行更换。

2 故障维修

2.1 故障一

2.1.1故障现象

治疗过程中，机器报错“i382-facility 1 status[6]”，复位可消除，但1天内不定时报错数十次。

2.1.2故障分析与维修

查阅故障手册代码得知，“i382-facility 1 status”表示接口软件在处理1状态，需要再查看中止(suspend)报错信息；经观察，suspend中每次报错信息均为“RTU RHA”；分析直线加速器的通信系统可以得知，报错指向RHCA A侧的RTU，再分析RTU中电路板功能，可以判断是负责通信功能的电路板即MTU板故障；更换MTU板后，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1故障现象

治疗过程中，机器报错“i382-facility 1 status”，复位可消除，但1天内不定时报错数十次。

2.2.2故障分析与维修

此故障现象与故障一的现象相同，但suspend报错信息不固定，有时为“RTU RHA”，有时为“RTU HTB”等，各个RTU均有报错；考虑到此故障为通信故障，并且报错信息指向区域不明确，暂不怀疑控制区RTU中的电路板故障，怀疑控制柜输出指令的电路板故障；控制柜中输出串行指令的电路板是串行通信板(serial line isolation，SLK)，更换完SLK板后，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1故障现象

早上开机报错“i382-facility 1 status”，复位无效果，需要反复重启数次才能恢复正常，且恢复正常后全天无报错。

2.3.2故障分析与维修

根据报错信息，查看suspend报错信息，但suspend中无报错信息；尝试查看直线加速器的日志文件，发现该故障在日志中的描述为“suspend，RTU HTA”，次日再次查看日志描述与之前一致，因此怀疑HTCA A侧的RTU故障；但是此故障现象与故障一的现象不同,考虑到此故障仅出现在早上开机时，反复重启后可恢复正常，且全天无报错，因此，怀疑为HTCA A侧的电源部分故障。

每个RTU均有1个独立的电源，用于给该RTU电路板供电，提供5V、15V、-15V电源。将整个HTCA从直线加速器上拆下来，待冷却后直接外接220V电源，测量发现HTCA A侧的电源刚通电时无输出，反复开关220V电源后，电源有输出，而HTCA B侧的电源始终有输出，因此,可以确定为电源故障,更换电源，故障排除。

3小结

通过分析医科达直线加速器的通信系统(运行原理)可以发现，通信故障的维修并不困难，从运行原理入手，可轻松抓准故障现象，分析故障原因，判断故障点，排除故障。医院平时要重视对维修工程师的培训，提高其维修能力，做好大型医疗设备运行情况的记录，定期对大型医疗设备进行维护保养，加强医疗设备质量控制，保证医疗设备的安全性、有效性。