Varian多葉準直器連鎖故障分析與排除

孟令廣 雷宏昌 馬蕾杰 劉 冰 劉秀英

Varian多葉準直器連鎖故障分析與排除

孟令廣①雷宏昌②馬蕾杰②劉 冰②劉秀英③

近年來，放射治療技術快速發展，尤其以適形和調強放射治療最為突出，這兩項技術的實現與多葉準直器(multi-leaf collimator，MLC)密不可分。由于其取代了傳統制作鉛模的方法，使得這兩項技術實現起來更方便和精確[1]。在使用MLC的過程中，臨床希望MLC的葉片形成射野與臨床要求的射野準確匹配，這就要求MLC的每個葉片保證精確到位[2]。

Varian Millennium MLC托架位置，附著在加速器機頭上下準直器的下面，為三級準直器。MLC分A、B兩面，每面有一個整體可運動的滑塊(Carriage)，所有的葉片均在滑塊上做相對運動。葉片最終運動位置是由Carriage和葉片位置矢量相加得到。為了提高MLC的可靠性，Varian公司對MLC Carriage和葉片分別采用了兩套獨立的位置讀數系統，即主位置讀數系統(Primary Feedback)和次位置讀數系統(Secondary Feedback)[3]。兩套系統分別采集Carriage和葉片的位置數據，然后兩者相互比較，當差值＞10 mm，就會報MLC聯鎖，葉片制動，加速器停止出束[4]。

1 主讀數系統(Primary Feedback)

Varian多葉光柵的葉片和Carriage的主讀數均由附著在每個葉片和Carriage馬達上的正交編碼器來完成，正交編碼器只能表示出運動時的相對位置而不能直接讀出位置的絕對值。在Varian MLC的A、B兩面各有一組固定加速器機頭上的紅外線發射器和接受器，用來作為葉片絕對位置值的參照點，紅外線發射器發出紅外線通過一窄縫形成一束很窄的光束射向接受器，接受器利用一個含有兩個相距約90μm光敏探頭的光電二極管工作(如圖1所示)[5]。

圖1 主讀數系統示意圖

在每次MLC關機重起或復位后均需進行初始化。在初始化過程中，所有葉片和Carriage均被打開到極限位置，然后第一個葉片在MLC控制器的控制下慢慢地向紅外線光束移動，當葉片的前端擋住紅外線的光束，而未擋住進入光電二極管2的光束時葉片停下，此時控制系統即可知道葉片的絕對位置，之后每個葉片均采用同樣的方法進行初始化，從而建立了整個葉片主讀數系統的參考點，加上附著在所有葉片和Carriage馬達上的編碼器即可得出最終葉片的讀數[6-7]。

2 次讀數系統(Secondary Feedback)

2.1 Carriage的次讀數系統

在Varian MLC的A、B兩面各有一個和Carriage同步運動的次讀數控制板和固定在加速器機頭上的塑料條，此塑料有一些不透光的平行等距的黑線(5 line/ mm)。在次讀數板上有一發光二極管，其發出的光通過塑料條到達次讀數板上的光電二極管，這樣當Carriage運動時，由于塑料條上不透光的黑線，光電二極管則產生了一系列代表運動距離的脈沖信號，從而計算出Carriage運動的距離。

2.2 葉片的次讀數系統

每個葉片的次讀數系統利用一個軟電位器，當葉片運動時，附著在葉片上的塑料小球在軟電位器上滑動，進而產生代表葉片位置的電壓信號，經過控制系統的處理得出葉片的次讀數。由于MLC在完成校準后，其葉片最終的位置是以紅外線光束為基準，因此在日后維修和保養MLC時，如果動了紅外線的發射和接受裝置，一定要對MLC重新做校準，否則葉片的位置就會出現偏差，影響治療的準確性。

3 故障案例

3.1 故障案例一

(1)故障現象。MLC自檢時，B面的第14根葉片總是伸進射野到最大位置，而不能自動回位報MLC聯鎖。

(2)故障分析。打開MLC的Service Panel PCB板，選擇B14葉片，可以單獨的伸縮。將Motor Cable Interface板接入Service Panel PCB板的Stand-Alone Mode模式，驅動電機電流為40 mA，表明驅動部分正常，考慮是讀數系統出現問題。

(3)故障排除。打開Hyper Terminal軟件，查看Primary and secondary position and interlocks功能，計劃值Plan與Act值(即Primary值)均為111.15；而Sec值(即secondary值)為89.10，表明Sec值報錯引起MLC聯鎖。次級報錯有可能是B14軟電位器故障引起的，打開Soft-pot PCB板，用紗布慢慢擦拭B14的軟電位器，重新自檢偶爾能夠通過。由于B面葉片的所有軟件器鏈接在一起，無辦法單獨更換，只有整塊更換。其后更換軟電位器，自檢順利完成。遇到此種問題，應查找是主讀數系統還是次讀數系統報錯，然后再分析是系統的那個部分出現了問題。

3.2 故障案例二

(1)故障現象。MLC自檢時，A面的第一根葉片自動伸進射野最大位置，不能自動回位從而觸發MLC聯鎖。

(2)故障分析。此現象表明與故障案例一相似，應當采用相同的思路分析。

(3)故障排除。查看Primary and secondary position and interlocks功能，計劃值Plan為111.15；Act(即Primary值)值為72.30；Sec值(即secondary值)為111.15。表明主讀數系統報錯，出現此類故障時一般與葉片的編碼器損壞有關，更換A1馬達后自檢通過，故障排除。

3.3 故障案例三

(1)故障現象。患者治療過程中，設備突然報MLC聯鎖，且多次自檢無法通過。

(2)故障分析。查看Primary and secondary position and interlocks功能，發現很多葉片的位置信息報錯。測量Power Distribution PCB上的+5 V直流電壓，測量值為4.43，再測量Head Transceiver PCB板上TP3與TP7之間的電壓，測量值為4.40。表明馬達編碼器供電電壓較低，編碼器不能正常工作。

(3)故障排除。調節Power Supply Assy上的+5 VDC電源調節點，使TP3與TP7之間的電壓為4.95，重新自檢MLC，故障消除。

3.4 故障案例四

(1)故障現象。初始化失敗，控制計算機顯示：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。打開Hyper Terminal軟件，發現Carriage A的Pri=1078，Sec=978，MLC初始化過程中Carriage檢測從Carriage的最初位置移動10 mm，并與反饋電路板上反饋的信號比較，若是誤差＞0.15 mm，則顯示測試失敗。根據電路圖分析，MLC的Carriage Pri信號來自Carriage馬達的編碼器，而Carriage Sec信號來自Second feedback電路板，這兩類信號分別傳出到Head Transceiver電路板。

(3)故障排除。交換Carriage A與Carriage B的信號反饋電路板，故障現象轉移到Carriage B。更換Carriage B的信號反饋電路板，故障排除。

4 小結

在詳細了解Varian Millennium MLC結構的基礎上，認知其位置讀數系統工作原理，有助于幫助解決位置讀數報錯引起的聯鎖。分清主讀數系統報錯還是次讀數系統報錯是解決此類聯鎖問題的關鍵，善于利用控制軟件中的日志文件有助于快速解決MLC系統聯鎖。

[1]吳昊，任民，黃斐增，等.不同探測器在多葉準直器質量保證中的定位精度比較[J].中國醫學物理雜志，2010，27(4)：1960-1962.

[2]楊瑞杰，王俊杰，張喜樂，等.多葉準直器透射對調強放療劑量計算準確性影響觀察[J].中華放射腫瘤學雜志，2013，22(2)：157.

[3]戴振暉，王學濤，朱琳，等.Varian23EX加速器多葉準直器的蒙特卡羅模擬及測量驗證[J].南方醫科大學學報，2013，33(12)：1771-1774.

[4]何自懷，戴國勝，劉豐華.高能大恒KB1800直線加速器MOD連鎖故障維修[J].中國醫學裝備，2013，10(6)：89-90.

[5]楊紹洲，陳龍華，張樹軍，等.醫用電子直線加速器[M].北京：人民軍醫出版社，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.

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1672-8270(2015)08-0124-03

R197.39

B

孟令廣,男,(1980- ),碩士，工程師。河南省腫瘤醫院醫療裝備部，從事醫療設備管理工作。

2014-11-23

①河南省腫瘤醫院醫療裝備部 河南 鄭州 450003

②河南省腫瘤醫院放療中心 河南 鄭州 450003

③河南工業大學理學院 河南 鄭州 450001

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.08.040