Varian多叶准直器连锁故障分析与排除

孟令广 雷宏昌 马蕾杰 刘 冰 刘秀英

Varian多叶准直器连锁故障分析与排除

孟令广①雷宏昌②马蕾杰②刘 冰②刘秀英③

近年来，放射治疗技术快速发展，尤其以适形和调强放射治疗最为突出，这两项技术的实现与多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)密不可分。由于其取代了传统制作铅模的方法，使得这两项技术实现起来更方便和精确[1]。在使用MLC的过程中，临床希望MLC的叶片形成射野与临床要求的射野准确匹配，这就要求MLC的每个叶片保证精确到位[2]。

Varian Millennium MLC托架位置，附着在加速器机头上下准直器的下面，为三级准直器。MLC分A、B两面，每面有一个整体可运动的滑块(Carriage)，所有的叶片均在滑块上做相对运动。叶片最终运动位置是由Carriage和叶片位置矢量相加得到。为了提高MLC的可靠性，Varian公司对MLC Carriage和叶片分别采用了两套独立的位置读数系统，即主位置读数系统(Primary Feedback)和次位置读数系统(Secondary Feedback)[3]。两套系统分别采集Carriage和叶片的位置数据，然后两者相互比较，当差值＞10 mm，就会报MLC联锁，叶片制动，加速器停止出束[4]。

1 主读数系统(Primary Feedback)

Varian多叶光栅的叶片和Carriage的主读数均由附着在每个叶片和Carriage马达上的正交编码器来完成，正交编码器只能表示出运动时的相对位置而不能直接读出位置的绝对值。在Varian MLC的A、B两面各有一组固定加速器机头上的红外线发射器和接受器，用来作为叶片绝对位置值的参照点，红外线发射器发出红外线通过一窄缝形成一束很窄的光束射向接受器，接受器利用一个含有两个相距约90μm光敏探头的光电二极管工作(如图1所示)[5]。

图1 主读数系统示意图

在每次MLC关机重起或复位后均需进行初始化。在初始化过程中，所有叶片和Carriage均被打开到极限位置，然后第一个叶片在MLC控制器的控制下慢慢地向红外线光束移动，当叶片的前端挡住红外线的光束，而未挡住进入光电二极管2的光束时叶片停下，此时控制系统即可知道叶片的绝对位置，之后每个叶片均采用同样的方法进行初始化，从而建立了整个叶片主读数系统的参考点，加上附着在所有叶片和Carriage马达上的编码器即可得出最终叶片的读数[6-7]。

2 次读数系统(Secondary Feedback)

2.1 Carriage的次读数系统

在Varian MLC的A、B两面各有一个和Carriage同步运动的次读数控制板和固定在加速器机头上的塑料条，此塑料有一些不透光的平行等距的黑线(5 line/ mm)。在次读数板上有一发光二极管，其发出的光通过塑料条到达次读数板上的光电二极管，这样当Carriage运动时，由于塑料条上不透光的黑线，光电二极管则产生了一系列代表运动距离的脉冲信号，从而计算出Carriage运动的距离。

2.2 叶片的次读数系统

每个叶片的次读数系统利用一个软电位器，当叶片运动时，附着在叶片上的塑料小球在软电位器上滑动，进而产生代表叶片位置的电压信号，经过控制系统的处理得出叶片的次读数。由于MLC在完成校准后，其叶片最终的位置是以红外线光束为基准，因此在日后维修和保养MLC时，如果动了红外线的发射和接受装置，一定要对MLC重新做校准，否则叶片的位置就会出现偏差，影响治疗的准确性。

3 故障案例

3.1 故障案例一

(1)故障现象。MLC自检时，B面的第14根叶片总是伸进射野到最大位置，而不能自动回位报MLC联锁。

(2)故障分析。打开MLC的Service Panel PCB板，选择B14叶片，可以单独的伸缩。将Motor Cable Interface板接入Service Panel PCB板的Stand-Alone Mode模式，驱动电机电流为40 mA，表明驱动部分正常，考虑是读数系统出现问题。

(3)故障排除。打开Hyper Terminal软件，查看Primary and secondary position and interlocks功能，计划值Plan与Act值(即Primary值)均为111.15；而Sec值(即secondary值)为89.10，表明Sec值报错引起MLC联锁。次级报错有可能是B14软电位器故障引起的，打开Soft-pot PCB板，用纱布慢慢擦拭B14的软电位器，重新自检偶尔能够通过。由于B面叶片的所有软件器链接在一起，无办法单独更换，只有整块更换。其后更换软电位器，自检顺利完成。遇到此种问题，应查找是主读数系统还是次读数系统报错，然后再分析是系统的那个部分出现了问题。

3.2 故障案例二

(1)故障现象。MLC自检时，A面的第一根叶片自动伸进射野最大位置，不能自动回位从而触发MLC联锁。

(2)故障分析。此现象表明与故障案例一相似，应当采用相同的思路分析。

(3)故障排除。查看Primary and secondary position and interlocks功能，计划值Plan为111.15；Act(即Primary值)值为72.30；Sec值(即secondary值)为111.15。表明主读数系统报错，出现此类故障时一般与叶片的编码器损坏有关，更换A1马达后自检通过，故障排除。

3.3 故障案例三

(1)故障现象。患者治疗过程中，设备突然报MLC联锁，且多次自检无法通过。

(2)故障分析。查看Primary and secondary position and interlocks功能，发现很多叶片的位置信息报错。测量Power Distribution PCB上的+5 V直流电压，测量值为4.43，再测量Head Transceiver PCB板上TP3与TP7之间的电压，测量值为4.40。表明马达编码器供电电压较低，编码器不能正常工作。

(3)故障排除。调节Power Supply Assy上的+5 VDC电源调节点，使TP3与TP7之间的电压为4.95，重新自检MLC，故障消除。

3.4 故障案例四

(1)故障现象。初始化失败，控制计算机显示：Crg A 10 mm move Motion Err/SFB mismatch；Raw SFB=200；Raw Primary=5407；Initializing failed111111；A Crg Pri=1078，Sec=979；B Crg Pri=975，Sec=975。

(2)故障分析。打开Hyper Terminal软件，发现Carriage A的Pri=1078，Sec=978，MLC初始化过程中Carriage检测从Carriage的最初位置移动10 mm，并与反馈电路板上反馈的信号比较，若是误差＞0.15 mm，则显示测试失败。根据电路图分析，MLC的Carriage Pri信号来自Carriage马达的编码器，而Carriage Sec信号来自Second feedback电路板，这两类信号分别传出到Head Transceiver电路板。

(3)故障排除。交换Carriage A与Carriage B的信号反馈电路板，故障现象转移到Carriage B。更换Carriage B的信号反馈电路板，故障排除。

4 小结

在详细了解Varian Millennium MLC结构的基础上，认知其位置读数系统工作原理，有助于帮助解决位置读数报错引起的联锁。分清主读数系统报错还是次读数系统报错是解决此类联锁问题的关键，善于利用控制软件中的日志文件有助于快速解决MLC系统联锁。

[1]吴昊，任民，黄斐增，等.不同探测器在多叶准直器质量保证中的定位精度比较[J].中国医学物理杂志，2010，27(4)：1960-1962.

[2]杨瑞杰，王俊杰，张喜乐，等.多叶准直器透射对调强放疗剂量计算准确性影响观察[J].中华放射肿瘤学杂志，2013，22(2)：157.

[3]戴振晖，王学涛，朱琳，等.Varian23EX加速器多叶准直器的蒙特卡罗模拟及测量验证[J].南方医科大学学报，2013，33(12)：1771-1774.

[4]何自怀，戴国胜，刘丰华.高能大恒KB1800直线加速器MOD连锁故障维修[J].中国医学装备，2013，10(6)：89-90.

[5]杨绍洲，陈龙华，张树军，等.医用电子直线加速器[M].北京：人民军医出版社，2004：89.

[6]Heath E，Seuntjens J.Development and validation of a BEAMnrc component for accurate Monte Carlo modeling of the varian dynamic millenium multileaf collimator[J].Phys Med Biol，2003，48(24)：4045-4063.

[7]査玉华，李巍，荆斌，等.MLC-120多叶准直器清洁保养前后马达电流对比[J].中国医学装备，2012，9(10)：39-40.

1672-8270(2015)08-0124-03

R197.39

B

孟令广,男,(1980- ),硕士，工程师。河南省肿瘤医院医疗装备部，从事医疗设备管理工作。

2014-11-23

①河南省肿瘤医院医疗装备部 河南 郑州 450003

②河南省肿瘤医院放疗中心 河南 郑州 450003

③河南工业大学理学院 河南 郑州 450001

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.08.040