華小龍，孫宇濤

1.興化市人民醫(yī)院 放療科，江蘇 泰州 225700；2.醫(yī)科達（上海）醫(yī)療器械有限公司，上海 201208

引言

放療作為腫瘤三大治療手段之一，約有50%～70%的癌癥患者需要接受不同程度的放療，醫(yī)用加速器已成為現(xiàn)代放療領(lǐng)域的主流設(shè)備[1]，而光柵正是醫(yī)用加速器重要的組成部分。動態(tài)多葉光柵能夠為適形放療（Conformal Radiation Therapy，CRT）和調(diào)強放療（Intensity Modulated Radiation Therapy，IMRT）提供規(guī)則及適形輻射野，并配合加速器X射線出束實現(xiàn)劑量強度調(diào)節(jié)，增加腫瘤的局部控制概率（Tumor Control Probability，TCP）和降低周圍正常組織的放射并發(fā)癥概率（Normal Tissue Complication Probablity，NTCP），提高放療增益比[2-3]，動態(tài)多葉光柵已成為現(xiàn)代精準放療中不可或缺的設(shè)備。LinaTech-CC51動態(tài)多葉光柵是該類設(shè)備中典型的代表，該型光柵為外置光柵，可通過不同的適配器安裝在各主流加速器機頭上，如醫(yī)科達Compact、Precise，西門子Primus，瓦里安2300C/D、2300EX，新華XHA600、600C等，將光柵參數(shù)寫入各計劃系統(tǒng)的物理參數(shù)模塊，如Pinnacle、XIO、Eclipse等，便可實現(xiàn)在不同品牌計劃系統(tǒng)進行計劃設(shè)計，然后將計劃文件導(dǎo)入光柵工作站來驅(qū)動光柵按指令運動，從而實現(xiàn)在不同加速器機型上實施放療，目前國內(nèi)約有300余家用戶在應(yīng)用該型光柵。該光柵有51對葉片，操作便捷、穩(wěn)定性良好、故障反饋準確，與其他品牌型號光柵參數(shù)對比如表1所示。每個葉片由單獨的電機和絲桿及螺母套組合驅(qū)動，當(dāng)病人量較大時，葉片驅(qū)動組件磨損程度加劇[4]，造成走位精度下降，甚至導(dǎo)致光柵故障。熟練掌握該設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和故障檢修方法，有利于快速排除故障[5-6]。

表1 各品牌型號光柵參數(shù)對比表

1 LinaTech-CC51動態(tài)多葉光柵基本結(jié)構(gòu)與工作原理

LinaTech-CC51動態(tài)多葉光柵主要由光柵工作站、通訊適配器、電源箱及光柵主體構(gòu)成，見圖1。

圖1 LinaTech-CC51動態(tài)多葉光柵基本結(jié)構(gòu)圖

光柵工作站為基于Windows XP的個人電腦，用于運行DMLC軟件，是光柵系統(tǒng)的控制中樞。DMLC軟件主要負責(zé)管理患者治療信息、下發(fā)葉片驅(qū)動指令、監(jiān)管葉片運行動態(tài)以及提供報警信息。

光柵軟硬件連接方式為：電腦主板串口通過九芯短線與通訊適配器相連，通訊適配器通過九芯長線與電源箱J9口相連，電源箱J2口通過七芯長線，七芯短線與光柵主機航空插頭相連。光柵主機航空插頭引出的J14插頭插在A邊主控板的插頭上。光柵主體正面圖如圖2所示。

圖2 LinaTech-CC51動態(tài)多葉光柵主體正面圖

2 LinaTech-CC51動態(tài)多葉光柵常見故障

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

開機后，光柵軟件右下角出現(xiàn)紅色報錯信息“disconnected”，光柵軟件與硬件通訊故障，軟件無法控制光柵運動。

2.1.2 故障分析

出現(xiàn)此故障時，光柵軟件與硬件通訊中斷。故障可能原因為：① 電源問題；② 線纜內(nèi)部斷裂；③ 串口通訊。

2.1.3 故障排除過程

排查流程如圖3所示。首先排查電源問題，系統(tǒng)共有三處電源指示燈，分別位于光柵電源箱、通訊適配器和光柵主機。當(dāng)電源正常時，指示燈均為常綠。若電源箱指示燈不亮，需檢查電源按鈕是否在打開檔位以及市電輸入是否正常；若電源箱指示燈正常，則繼續(xù)檢查主機指示燈，若不亮，重新插拔各線纜插頭后開機復(fù)位。

圖3 故障排查分析流程圖

然后排查線纜內(nèi)部通路，若有斷點，則更換該線纜。最后排查串口通訊[7]，逐漸縮小故障范圍，鎖定故障位置。本例中，發(fā)現(xiàn)電源箱中的Beam板有問題（圖4），導(dǎo)致通訊適配器與光柵主體的通訊丟失。更換Beam板，重新上電后復(fù)位，無報錯，故障解決。

圖4 Beam板正面圖

2.1.4 小結(jié)

通訊類故障通常是由電源問題、線纜松動、線纜內(nèi)部斷裂等引起，應(yīng)優(yōu)先檢查各電源開關(guān)、市電供電環(huán)境，其次檢查光柵機頭與加速器外殼表面插口連接的七芯彈簧線。另外，線路彎折也可能導(dǎo)致以上故障，要注意理順各連接線纜，避免過度拉扯。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

光柵軟件報錯信息為“Blocked Leaf ID: Side B: 24”（圖5），該編號葉片卡死，無法繼續(xù)走位。

圖5 葉片卡死故障提示

2.2.2 故障分析

出現(xiàn)此故障后，葉片無法走位，治療中斷。葉片走位原理為伺服電機按照指令驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿通過葉片中的螺母套帶動葉片運動，從而實現(xiàn)軟件控制葉片走位。故障可能原因：① 電機通道故障；② 葉片間卡澀；③ 絲桿和螺母套磨損；④ 伺服電機故障。

2.2.3 故障排除過程

首先排查電機通道問題，在DMLC軟件中找到報卡葉片對應(yīng)的電機通道，然后將該葉片的伺服電機插頭插在其他通道上，在軟件中更新通道編號。若仍報葉片卡，可排除電機通道問題。繼續(xù)檢查葉片機械部分，拆除伺服電機、絲桿和螺母套，用手拖拽葉片前后移動，觀察葉片間是否有機油灰塵等異物；檢查絲桿是否筆直，螺紋是否完整；檢查螺母套是否能順利在絲桿上旋轉(zhuǎn)滑動。若以上均正常，則檢查伺服電機，由于伺服電機長期高負荷運作，磨損嚴重，易出故障[8]。本例中，更換該葉片的伺服電機，重新上電并初始化，軟件無報錯，故障排除。

2.2.4 小結(jié)

葉片卡死在光柵日常使用中出現(xiàn)較頻繁，要減少該類故障，首先要勤保養(yǎng)擦拭，確保葉片間無過多油脂灰塵；其次，定期檢查葉片運動情況，加強對運動異常葉片及其驅(qū)動組件的保養(yǎng)，減少故障發(fā)生，同時也避免由葉片走位偏差導(dǎo)致的放療計劃質(zhì)量保證γ通過率降低[9]，保障患者放療效果。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

軟件報錯信息為“Side A Step Motor Is Blocked”，光柵A邊步進電機卡死，無法繼續(xù)走位。

2.3.2 故障分析

此故障下，光柵停止運動，治療中斷。步進電機驅(qū)動原理為：光柵軟件發(fā)送運動指令至通訊模塊，經(jīng)編碼后發(fā)送至控制模塊，再將運動指令發(fā)送至步進電機驅(qū)動板，然后驅(qū)動步進電機工作，結(jié)構(gòu)如圖6所示。故障可能原因為：① 步進電機驅(qū)動板故障；② 電磁制動器驅(qū)動板故障；③ 電磁制動器故障；④ 聯(lián)軸器故障；⑤ 步進電機故障。

圖6 步進電機結(jié)構(gòu)圖

2.3.3 故障排除方法

（1）首先用替換法檢查電氣問題。對調(diào)光柵A面和B面的步進電機驅(qū)動板后上電，若A面運行正常，B面卡死，則為步進電機驅(qū)動板問題；若情況沒變化，則繼續(xù)檢查兩邊電磁制動器驅(qū)動板，方法同上。若兩種驅(qū)動板均正常，則檢查機械問題。光柵上電時，電磁制動器釋放，會發(fā)出“咔”的聲響，由于A面和B面得到信號有時間差，故而兩個“咔”聲也有時間差，注意聽電磁制動器釋放時是否有兩次聲音。

（2）然后檢查聯(lián)軸器。釋放電磁制動器后，用手轉(zhuǎn)動聯(lián)軸器，感受兩面的阻力是否均勻且一致。若阻力不均勻或不一致，則需調(diào)校聯(lián)軸器和步進電機至合適的位置；若阻力均勻且一致，則為步進電機問題。本例中，更換步進電機后，重新上電，運行正常，故障排除。

2.3.4 小結(jié)

步進電機卡死是常見故障里較難處理的類型，對維修人員要求高，除了掌握設(shè)備原理外，還要有調(diào)?！笆指小?，即扎實的基本功，才能感受出聯(lián)軸器所受阻力變化，以便調(diào)校聯(lián)軸器和步進電機的最優(yōu)位置。另外，工作人員在做日常保養(yǎng)時，也要留意電磁制動器和聯(lián)軸器是否有異響，做到早發(fā)現(xiàn)、早解決，將故障扼殺在萌芽中。

3 討論與總結(jié)

動態(tài)多葉光柵作為實現(xiàn)適形調(diào)強放療的核心部件，是放療科不可或缺的設(shè)備。值得一提的是，該型光柵軟件中內(nèi)置了一套評估伺服電機壽命的算法，記錄各個伺服電機的運行時間和預(yù)警它們需要被更換的日期，可以讓工程師提前準備，防患未然。

本科室自2016年開展調(diào)強放療技術(shù)，平均每天治療患者70～80例，葉片驅(qū)動組件負荷量巨大，設(shè)備一旦發(fā)生故障，廠商工程師無法第一時間進行現(xiàn)場排查維修[10]。等待廠商工程師到達場地的時間較長，期間無其他設(shè)備可以替代，必然延誤患者的正常治療，發(fā)生可疑醫(yī)療器械不良事件，影響科室的日常治療秩序，甚至讓工作陷入停滯狀態(tài)，給科室造成高額的經(jīng)濟損失[11]，易造成醫(yī)療糾紛。

本文將2017—2019年發(fā)生的故障進行了統(tǒng)計，見圖7。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，以上故障產(chǎn)生的原因多為使用人員對設(shè)備的性能和原理掌握不夠、維護保養(yǎng)不到位，長此以往，導(dǎo)致儀器發(fā)生故障[12]。

圖7 2017—2019年故障統(tǒng)計圖

為確保光柵保持良好的工作狀態(tài)，可通過預(yù)防性維護來進行預(yù)防。通過分析維修日志發(fā)現(xiàn)，葉片卡澀故障約每2個月發(fā)生一次，且大多由電機、絲桿和螺母套等零部件的磨損導(dǎo)致，因此我們制定了維護計劃表（圖8），有針對性地維保易損部位，降低設(shè)備故障率。

圖8 維護計劃表

結(jié)合參考文獻與該光柵故障現(xiàn)象進行分析，盡管光柵分為不同品牌型號，但它們的作用都是配合加速器出束實現(xiàn)劑量強度調(diào)節(jié)，增加TCP和降低NTCP，提高放射治療的增益比，且它們的運行原理與控制模式大同小異。同時，易發(fā)故障和造成故障的原因也類似，比如由于高負荷運動導(dǎo)致光柵電機碳刷等部件磨損，以及使用過程中可能造成的線纜連接松動等問題。因此，在面對光柵故障現(xiàn)象時，分析和定位故障點的思路相似，有較高的參考價值，幫助解決眼前具體問題。

目前光柵葉片驅(qū)動組件領(lǐng)域尚未有合理的通用預(yù)防維護準則，后續(xù)研究探索建立一種預(yù)測機制，對光柵易損零部件壽命進行監(jiān)測[13]。對于到達預(yù)警值區(qū)間的零部件，工程師利用治療空閑時間進行批量更換，提高工作效率[14-17]。此外，應(yīng)建立健全維護方案與獎勵機制，激勵技師和工程師的工作熱情，保證設(shè)備開機率及最佳的運行狀態(tài)，提升科室設(shè)備管理工作質(zhì)量，促進科室更好地發(fā)展。