医用直线加速器多叶准直器维修实例

彭金浩，刘佳宾，刘裕良，林晓汕，周 菁

（南方医科大学南方医院，广东广州 510000）

0 引言

近年来，肿瘤的发病率越来越高，放射治疗与手术和化疗并列成为肿瘤治疗的三大核心手段，放射治疗中治疗应用最广泛的设备就是医用直线加速器。随着IMRT（Intensity Modulated Radiation Therapy，调强适形放疗）技术的发展，放疗成为临床用于肿瘤抑制的一种重要手段，获得了临床医生和患者的高度认可。但是如何才能让患者得到有效及时的治疗一直是临床关注的重点，保证直线加速器设备的正常运作，就是保证患者的生命安全[1]，因此必须要做好直线加速器的日常维护，尤其是在机器出现故障的时候，及时排查故障，尽快修复投入正常使用。现就医院使用的瓦里安Trilogy 直线加速器多叶准直器故障诊断和维修实例进行总结分析。

1 MLC 基本工作原理

MLC（Multi-Leaf Collimator，多叶准直器）是直线加速器设备中的重要部件之一，也是经常出现故障的部件之一，皆由于MLC 使用率较高，因此掌握其工作原理和常见故障排除方法，是日常维护的基本要求。

Trilogy 医用直线加速器配有60 对叶片的MLC，位于中间部分的40 对叶片宽度是0.5 cm，剩余叶片各宽1 cm，最大射野是40 cm×40 cm，由120 个伺服电机分别单独驱动每个叶片运动，达到射野动态或静态成形的目的。叶片和驱动电机连接如图1 所示，MLC 每个叶片运动都依赖于对应的驱动电机，电机与传动丝杆连接，传动丝杆与传动螺母连接，传动螺母与叶片固定连接。当电机接收到控制器的信号，就带动传动丝杆转动产生角位移，传动丝杆带动传动螺母转动产生线位移，从而使叶片直线移动并按照信号到达指定位置，同时MLC 控制组件会验证每叶片形状是否和发送计划信号一致，并把验证结果反馈到软件工作站[2]。

图1 叶片和驱动电机连接

2 故障

2.1 故障案例1

2.1.1 故障现象

正常放疗过程中，突然中断射线出束，报MLC 联锁。由于电动器件长时间运作，有可能发生偶发性的逻辑故障，首先要排除。通过查看MLC 工作台控制4DTC 软件，观察叶片是否存在未正常走位的情况，使用Standby 功能对MLC 叶片全部敞开或者切换到其他射野，最后发现有一叶片无法正常回到初始位置（图2），查看工作站中MLC Controller VT 故障记录文本，信息提示：“A27 SEC_IL：Tolerance error counts：raw=325：sec=1.428pri=0.162，dif=1.266 ”“ASSERT MLCX_IL SECONDARY_FEEDBACK”。

图2 叶片故障

2.1.2 故障分析和维修

根据以上联锁故障信息，指向是A27 叶片出现故障。首先把治疗机架移动到0°或180°，对MLC 进行自检，结果不通过且信息指引依旧是A27 叶片。报错提示：“Error：leaf A27 could not find touch position.”“Info：leaf A27 PWM was high<98>”，根据dif 和PWN 的指引，结合经验判断应该是来自小电机的故障。

首先把机架移动到180°位置，拆开机头外壳检查MLC 部件是否有异物颗粒，并在MLC 控制组件把运动模式从自动模式切换到手动，找到A27 叶片对应的小电机，在加速器自带的内置维修模式下空载测试此电机，发现电机没有正常工作。手动把叶片A26、A27、A28 分别抽出并将表明上的灰尘和污垢清洁干净，再次空载测试A27 叶片，依旧是不能正常工作。分析是由于叶片驱动小电机故障，随机更换新的电机后再次对单个叶片进行运动测试，该叶片恢复正常。接着对MLC 全部叶片进行自检，工作站提示“MLC ready for treatment”，机器恢复正常，故障排除，原因极可能是由于长时间运转，温度过高或电机负荷太大而损坏，因此当出现某叶片不能正常运动到指定位置，首先应考虑对应的小驱动电机故障。

2.2 故障案例2

2.2.1 故障现象

正常放疗过程中，突然中断射线出束，报MLC 联锁，观察4DTC 工作站并非是单个叶片不运动，而是全部叶片均不能到达指定射野形状位置（图3）。当出现MLC 故障时，首先要排除MLC 机头部件是否进入异物后方可进行自检操作。发现均能通过MLC 自检并且叶片均能重新正常运作，但使用时间不长，约几小时又重新出现上述现象。

图3 MLC 全部叶片故障

2.2.2 故障分析和维修

查看MLC 工作站中MLC Controller VT记录文本，信息提示：“Crg B trajectory deviation of 2.173 mm at Crg Pos=-66.8.Limit=2.000.”WARNING：Possible carriage collision，信息判断指向是二次反馈板B 面的故障。

多叶光栅系统含有一次反馈装置和二次反馈装置两个系统，一次反馈装置安装在驱动电机尾端，尾端的旋转编码器能根据驱动电机旋转的圈数和叶片的对应位移关系进行监测运动距离情况。但当电机反馈装置或者传递装置失效，叶片运动即使偏差，主反馈也不能接收到错误。为了提高对叶片位移监测的精确度，在叶片侧端配置了二次反馈装置，该系统包括二次反馈接收板、导电板沿叶片移动方向设置有电压变阻编码条和设置在导电板上方可与叶片随动的导电杆，导电杆在随叶片移动的过程中，与不同的编码点接触，反馈接收板获取到不同位置的电压值从而判断叶片的位置。二次反馈板接收到的电压值转换成信号传输到MLC 头部组件和一次反馈系统数据对比，信息不一致则报错停止运动，所以根据报错提示考虑的故障有两个：①二次反馈系统编码条故障；②二次反馈接收板故障。

先排查编码条是否故障，查阅手册知道，编码条由平行排列的电阻条印刷在透明的薄膜板上，薄膜编码条如图4 所示，薄膜编码条结构原理和滑动变阻器大体一致，因透明薄膜板比较薄，容易出现损坏，如某些位置有损坏则会导致整个导轨失效。把机头旋转到180°，拆开机壳，拆除准直器保护板，找到薄膜编码条，检查是否有异物存在，仅发现有陈旧性的划痕迹象，根据经验判断此划痕已存在良久，而且划痕位置表浅并不影响使用，随即清洁导轨，清理擦拭减少划痕，初步修复完毕，继续治疗观察，约2 h 后再次出现上述同样故障。

图4 薄膜编码条

排除编码条损坏的情况，接着排查反馈板B 面的损坏问题。首先拆下外壳找到B 面反馈板，反馈接收板如图5 所示。使用多用表测试tp2和tp4 两个测试点的电源电压，结果电压显示5 V 属于正常值，说明电源是正常的。现考虑是反馈板B 面损坏，无法获取信息。因瓦里安加速器二次反馈板有A 面和B 面，规格和尺寸是完全一样，可互相替换使用，若B 面是故障更换到A 面位置，则控制器应该是无法接收到A 面的正确信息或者是报错A 面[3-5]。原A 面板替换到B 面应该是正常运作不会报错。经过对换验证A 面报错，故障提示：“Crg A trajectory deviation of 2.173mm at Crg Pos=-66.8.Limit=2.000.”WARNING：Possible carriage collision，说明和假设一致，同样的报错故障转移到A面。证明是原来的B 面反馈板故障，随即更换新的反馈板，最后故障解除。

图5 反馈接收板

3 结束语

瓦里安Trilogy直线加速器每一次治疗运行叶片都必须走多个不同的射野形状，使用频率很高，故障问题也特别多且不尽相同，在维修前需掌握大致判断故障方向。瓦里安Trilogy 医用直线加速器均拥有独立的MLC 控制器，并提供MLC 运行记录，因此针对此类MLC 的维修，可通过MLC Controller VT 记录文本来明晰故障点。在充分理解机器的原理后，按照先易后难步骤，逐步排查故障点，判断大致方向方可拆卸设备，尽量缩短维修时间，恢复临床治疗。