瓦里安Clinac IX 直线加速器机载影像系统故障实例分析及检修

蔡宏生

汕头市中心医院 （广东汕头 515000）

近年来，随着计算机技术、影像技术、图像技术的不断更新，图像引导在放射治疗中发挥了重要作用[1]。图像引导放射治疗技术通过获取患者治疗前及治疗过程中的影像，从而减少摆位误差、提高治疗精度，更好地保护患者周围危及器官及提高靶区剂量[2-3]。瓦里安Clinac IX 直线加速器作为治疗肿瘤患者的大型医疗设备，在一般的医用直线加速器配置基础上增加了kV 级的机载影像系统（onboard imager，OBI） 。OBI 可以纠正患者治疗时由于运动和摆位造成的误差，有效地减小位置误差[4]，是实施图像引导放射治疗的设备基础，其为肿瘤患者的精确放射治疗提供了质量保障。本研究旨在介绍Clinac IX 直线加速器OBI 的工作原理，并对实际工作中OBI 出现的故障实例进行分析，现报道如下。

1 OBI 的结构组成和工作原理

1.1 OBI 的结构组成

OBI 硬件部分主要包括X 线球管、非晶硅平板探测器和精确机械臂（ExactArm）。X 线球管负责产生kV 级能量的X 线，非晶硅平板探测器负责接收X 线，精确机械臂负责控制X 线球管和平板探测器的运动。精确机械臂包括kV 级X 线射线源臂（KVS Arm）、kV 级探测臂（KVD Arm）、MV 级探测臂（MVD Arm）3 部分，每条精确机械臂均有肩、肘和腕3 个关节独立转动[5]。

1.2 OBI 工作原理

精确机械臂是全电动组件，靠马达驱动，具有支持和定位的作用。 OBI 使用时精确机械臂伸出X线源和非晶硅平板探测器，通过机架旋转一定角度，借助kV 级X 线和平板探测器进行容积扫描，再将多角度的二维投影经计算机处理重建出横断位、冠状位和矢状位图像，即锥形束电子计算机断层扫描图像（cone beam computed tomography，CBCT）。配准工作站将采集到的CBCT 图像与CT 定位图像进行配比 ，比较实际位置与计划位置的差异，如果两者间偏差较大，则进行位置修正。

2 OBI 系统故障实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

OBI 的kV 级X 线源（kV Source，KVS）和kV级平板探测器（KV Detector，KVD）运动臂未能伸出，X 线源配备的滤过器边上的显示灯变为红灯（正常为绿灯），无法对患者进行CBCT 验证扫描。

2.1.2 故障分析及检修

OBI 的精确机械臂无法运动的原因有以下4 个：（1）附加资源计算机网络（attached resource computer network，ARCNET）连接写入失败；（2）精确机械臂伸出缩进零件硬件运动故障；（3）校准数据丢失；（4）电路板损坏。

根据以上故障现象，结合实际工作经验采取以下检修措施。首先，查看OBI-瓦里安医疗系统操作界面的Interlocks and Faults 指示灯，指示灯出现红色警示灯，再查看ID 错误代码，提示74，Clear 为False，Description 显示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；先点击OBI-瓦里安医疗系统的“Acknowledge All”清除键，以上Interlock 所示联锁错误代码未能被清除，Interlocks and Faults 指示灯仍为红色。初步进行OBI 联锁清除操作后无法将联锁错误代码清除。另外，由于没有发现附加资源计算机网络有写入错误英文联锁提示，初步排除附加资源计算机网络写入失败故障的可能。其次，进入放射治疗机房，由于OBI X 线源配备的滤过器显示灯为红色， 于是检查X 线源配备的滤过器安装是否正确，有无装反或松动。经检查，滤过器安装正确且无松动，推测该故障是由精确机械臂内部电路板损坏或者伸出缩进零件故障所致。

精确机械臂运动控制主要由马达驱动模块、数字信号处理器输入输出模块、中央处理器（central processing unit，CPU） 多频道网络模块、远端控制印制电路板模块、热敏拓展印制电路板模块、后向指针激光器系统模块、运动故障复位模块及独立的红外手控盒构成。ID 错误代码74 提示Blade node有问题，根据图纸和 ID 错误代码分析，该故障可能是Blade 网络结点电路板故障所致，此板负责OBI 中铅门的开合及通讯功能，用数字万用表测量Blade 结点电路板电源电压，结果为断路，马达驱动板与CPU 板均正常。将Blade 网络结点电路板进行更换后Clinac IX 医用直线加速器OBI 的X 线源滤过器的红灯恢复为正常的绿灯，通讯故障得以解除。

回到OBI-瓦里安医疗系统操作界面，清除Interlock 联锁错误代码，联锁错误代码被清除，但精确机械臂依然未能伸出，考虑可能是由于OBI 系统探测器支撑臂的肩部与肘部间内部U 臂碰撞开关，肘部与腕部间内部F 臂碰撞开关所致。对以上2 个防碰撞开关进行检查，发现KVD 探测器支撑臂肩部与肘部中间的U 臂防碰撞开关及肘部与腕部中间的F 臂防碰撞开关均正常，无损坏现象。试着给机器断电后再通电，通电后OBI 的KVD 探测器支撑臂恢复正常，可以正常伸出和缩回，故障解除。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

OBI 验证系统KVD 运动臂未能伸出，其X 线源配备的滤过器旁的显示灯为正常的绿灯，无法对患者进行CBCT 验证扫描。

2.2.2 故障分析及检修

首先查看Interlocks and Faults 指示灯，出现红色警示灯，查看ID 错误代码提示41，Clear 为False，Description 显示Mechanical MV Detector Elbow axis is not calibrated；Interlock 仅 提 示 X-Rays inhibited。点按OBI-瓦里安医疗系统的“Acknowledge All”清除按键，Interlock 所示联锁未能消除，错误代码41 仍存在，Interlocks and Faults 指示灯仍为红色。ID 错误代码报41，提示MV 级探测器（Mv Detector，MVD）的肘轴未被校准，按该提示对MVD 机械臂的肘轴位置进行校准。

根据故障一的分析，尝试采用交换法，对KVD 和MVD 2 块I/O 通讯板进行调换，结果正常，2 d 后又报同样的错误，说明通讯板没问题，排除I/O 板问题 ，考虑是MVD 的CPU 板故障。因此，尝试更换MVD 的CPU 板，更换后故障解除，OBI的KVD、KVS 运动臂可以正常伸出和缩回，CBCT扫描得以正常进行。

3 讨论

放射治疗是临床治疗恶性肿瘤的主要手段，同样可应用于良性疾病或低度恶性肿瘤的治疗[6]。瓦里安Clinac IX 直线加速器因配置了OBI，从而能够通过图像引导实现精确放射治疗。精确放射治疗离不开图像引导技术，图像引导技术离不开正常的OBI。因此，对OBI 可能出现的故障进行及时分析及检修尤为重要。由于OBI 在临床上投入使用时间较短，关于其故障维修的文献报道较少。因此，要求工程师应熟悉放射治疗设备OBI 的系统构造及原理，注重提高维修能力，重视对OBI 的预防性维护，以减少故障现象的发生 。