醫(yī)科達(dá)直線加速器通信系統(tǒng)簡(jiǎn)述及故障維修

張金友

江蘇省南通市第三人民醫(yī)院設(shè)備科 (江蘇南通 226000)

醫(yī)科達(dá)醫(yī)用直線加速器為數(shù)字化醫(yī)用加速器，可開展常規(guī)放射治療、適形放射治療、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)放射治療、圖像引導(dǎo)調(diào)強(qiáng)放射治療等，廣泛應(yīng)用于惡性腫瘤患者的治療。若直線加速器出現(xiàn)故障，會(huì)影響科室正常工作的開展，影響患者的治療計(jì)劃，工程師應(yīng)盡快判斷故障點(diǎn)，縮短維修時(shí)間，最大限度減少故障對(duì)臨床工作的影響。現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹醫(yī)科達(dá)直線加速器的通信系統(tǒng)，列舉通過(guò)查看報(bào)錯(cuò)信息快速判斷通信系統(tǒng)電路板故障并解決故障的維修案例，為同行提供參考。

1 直線加速器的通信系統(tǒng)

醫(yī)科達(dá)直線加速器控制系統(tǒng)通信采用串口通信結(jié)構(gòu)。這種通信方式可以使用2根線來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)[1]，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)?，傳輸過(guò)程中易受到噪聲干擾，影響傳輸效果[2]。

醫(yī)科達(dá)直線加速器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制系統(tǒng)，由主機(jī)柜和3個(gè)控制區(qū)組成。3個(gè)控制區(qū)分別為：放射治療頭控制區(qū)(radiation head control area，RHCA)；高壓控制區(qū)(high tension control area，HTCA)；接口控制區(qū)(interface cabinetcontrol area ，ICCA)[3]。每個(gè)控制區(qū)又分別具有A側(cè)和B側(cè)2個(gè)遠(yuǎn)程控制終端(remote terminal unit ，RTU)，所以3個(gè)控制區(qū)共有6個(gè)RTU，每個(gè)RTU具有獨(dú)立的地址碼。

主機(jī)柜和控制區(qū)之間存在著3個(gè)獨(dú)立的串行通信，分別是串行通信A、串行通信B和多葉光柵(multi-leave collimators，MLC)串行通信。3個(gè)獨(dú)立的串行通信線路見圖1。

圖1 主機(jī)柜與控制區(qū)的串行通信示意圖

對(duì)于主機(jī)部分，串行通信A由主機(jī)柜連接至ICCA的A側(cè)，再到RHCA的A側(cè)，最后到HTCA的A側(cè)；串行通信B由主機(jī)柜連接至ICCA區(qū)的B側(cè)，再到RHCA的B側(cè)，最后到HTCA的B側(cè)；主機(jī)柜串行通信A和串行通信B所發(fā)出的指令均包含RTU的地址碼，由相對(duì)應(yīng)的RTU單元接收指令；對(duì)于MLC部分，MLC串行通信由主機(jī)柜直接連接至機(jī)頭MLC部分。

在1個(gè)讀/寫周期，控制區(qū)將主機(jī)柜發(fā)出的指令信號(hào)與數(shù)據(jù)傳輸至加速器的其他部件，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息返回至主機(jī)柜[4]。為了實(shí)現(xiàn)接收、傳輸、反饋主機(jī)柜指令的功能，每個(gè)RTU均包含以下7種電路板[5]。(1)多路終端單元電路板(multiplex terminal unit，MTU)：用于支持控制柜和各個(gè)RTU之間的串行通信；用于將串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行信號(hào)；用于將并行信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)。(2)數(shù)字信號(hào)輸入編碼板(digital input and encoding，DIE)：提供用于加速器至主機(jī)柜數(shù)字信號(hào)的通道。(3)12位模擬輸入板(analog input 12-bit，AI12)：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號(hào)。(4)繼電器輸出電路板(relay output card，ROC)：為輸入提供開關(guān)輸出通道。(5)信號(hào)調(diào)節(jié)板(signal conditioning card，SCC)：每個(gè)SCC板均和1個(gè)AI12板組合在一起，SCC板作用是將其他電路板的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換至平整的AI12板可接受范圍的模擬信號(hào)，并由AI12板轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號(hào)。(6)8位的模擬輸出板(analog output 8-bit，AO8)：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。(7)12位的模擬輸出板(analog output 12-bit，AO12)：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。控制主機(jī)柜與3個(gè)控制區(qū)中的這些電路板組成了醫(yī)科達(dá)直線加速器的3條串行通信線路。工程師熟悉了各個(gè)電路板的作用,在對(duì)醫(yī)科達(dá)直線加速器通信故障進(jìn)行維修時(shí)，就能夠快速準(zhǔn)確地判斷出相應(yīng)故障點(diǎn)，再對(duì)照維修手冊(cè)快速找出故障板的位置并進(jìn)行更換。

2 故障維修

2.1 故障一

2.1.1故障現(xiàn)象

治療過(guò)程中，機(jī)器報(bào)錯(cuò)“i382-facility 1 status[6]”，復(fù)位可消除，但1天內(nèi)不定時(shí)報(bào)錯(cuò)數(shù)十次。

2.1.2故障分析與維修

查閱故障手冊(cè)代碼得知，“i382-facility 1 status”表示接口軟件在處理1狀態(tài)，需要再查看中止(suspend)報(bào)錯(cuò)信息；經(jīng)觀察，suspend中每次報(bào)錯(cuò)信息均為“RTU RHA”；分析直線加速器的通信系統(tǒng)可以得知，報(bào)錯(cuò)指向RHCA A側(cè)的RTU，再分析RTU中電路板功能，可以判斷是負(fù)責(zé)通信功能的電路板即MTU板故障；更換MTU板后，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1故障現(xiàn)象

治療過(guò)程中，機(jī)器報(bào)錯(cuò)“i382-facility 1 status”，復(fù)位可消除，但1天內(nèi)不定時(shí)報(bào)錯(cuò)數(shù)十次。

2.2.2故障分析與維修

此故障現(xiàn)象與故障一的現(xiàn)象相同，但suspend報(bào)錯(cuò)信息不固定，有時(shí)為“RTU RHA”，有時(shí)為“RTU HTB”等，各個(gè)RTU均有報(bào)錯(cuò)；考慮到此故障為通信故障，并且報(bào)錯(cuò)信息指向區(qū)域不明確，暫不懷疑控制區(qū)RTU中的電路板故障，懷疑控制柜輸出指令的電路板故障；控制柜中輸出串行指令的電路板是串行通信板(serial line isolation，SLK)，更換完SLK板后，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1故障現(xiàn)象

早上開機(jī)報(bào)錯(cuò)“i382-facility 1 status”，復(fù)位無(wú)效果，需要反復(fù)重啟數(shù)次才能恢復(fù)正常，且恢復(fù)正常后全天無(wú)報(bào)錯(cuò)。

2.3.2故障分析與維修

根據(jù)報(bào)錯(cuò)信息，查看suspend報(bào)錯(cuò)信息，但suspend中無(wú)報(bào)錯(cuò)信息；嘗試查看直線加速器的日志文件，發(fā)現(xiàn)該故障在日志中的描述為“suspend，RTU HTA”，次日再次查看日志描述與之前一致，因此懷疑HTCA A側(cè)的RTU故障；但是此故障現(xiàn)象與故障一的現(xiàn)象不同,考慮到此故障僅出現(xiàn)在早上開機(jī)時(shí)，反復(fù)重啟后可恢復(fù)正常，且全天無(wú)報(bào)錯(cuò)，因此，懷疑為HTCA A側(cè)的電源部分故障。

每個(gè)RTU均有1個(gè)獨(dú)立的電源，用于給該RTU電路板供電，提供5V、15V、-15V電源。將整個(gè)HTCA從直線加速器上拆下來(lái)，待冷卻后直接外接220V電源，測(cè)量發(fā)現(xiàn)HTCA A側(cè)的電源剛通電時(shí)無(wú)輸出，反復(fù)開關(guān)220V電源后，電源有輸出，而HTCA B側(cè)的電源始終有輸出，因此,可以確定為電源故障,更換電源，故障排除。

3小結(jié)

通過(guò)分析醫(yī)科達(dá)直線加速器的通信系統(tǒng)(運(yùn)行原理)可以發(fā)現(xiàn)，通信故障的維修并不困難，從運(yùn)行原理入手，可輕松抓準(zhǔn)故障現(xiàn)象，分析故障原因，判斷故障點(diǎn)，排除故障。醫(yī)院平時(shí)要重視對(duì)維修工程師的培訓(xùn)，提高其維修能力，做好大型醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行情況的記錄，定期對(duì)大型醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制，保證醫(yī)療設(shè)備的安全性、有效性。