醫科達Precise直線加速器MLC常見故障及分析

萬思明，張懷文，洪 潮

江西省腫瘤醫院放療中心，南昌市，330029

醫科達Precise直線加速器MLC常見故障及分析

【作 者】萬思明，張懷文，洪 潮

江西省腫瘤醫院放療中心，南昌市，330029

該文介紹了醫科達Precise直線加速器MLC常見故障，詳細分析總結了故障產生的原因，維修思路及處理方法，希望為廣大直線加速器維修同行提供一定參考。

直線加速器；MLC；故障維修

0 引言

不論SBRT還是IMRT、cRT等照射技術，都需要通過MLc的運動控制照射野形狀，保證靶區劑量的同時避免正常組織受到誤照。直線加速器執行任何一個治療處方都離不開MLc的運動，MLc是直線加速器日常治療中運動最多的部件。因此MLc葉片運動故障也是加速器最常見的問題之一[1-2]。直線加速器MLc由機械運動部分和光學組件組成[3]。我們在日常維修中觀察總結得出MLc故障主要可分為機械故障、光學組件、電子電路故障以及相對應的軟件上校準錯誤引起相關故障等[4-5]。由于軟件問題引發的故障相對較少見，一般解決措施也是通過重新安裝或恢復系統軟件來處理，因此在這里不做敘述。

1 工作原理[6]

要了解加速器MLc工作原理，首先要明白醫科達加速器位置監測機制，在leafbank上面有四個參考反光點，它確定整個MLc系統的坐標系，leafbank不動，那么整個MLc坐標系都不會變化，每個MLc的內前端，靠近楔形塊方向有一小片長方形的反光點，通過射野燈在它上面反光，經過鏡子的反射，被攝像頭收集，再經過ccU處理，發送回主機經LIB板再在MLc framegrabber處理之后在顯示器顯示出來。在實際工作中，主機發送處方位置信息通過導線傳送到BLD electronic assembly, ccU時刻處理收集攝像頭采集葉片位置信息，當MLc位置和處方給出坐標不同時，那么BLD electronic assembly中的程序控制馬達驅動板，然后馬達驅動板控制馬達運動，直到MLc到達指定位置。

2 機械故障

機械故障產生主要是MLc日常運動造成的機械磨損造成，機械部分包含Leaf-bank，葉片、絲桿以及驅動絲杠的馬達。若MLc不能運動但軟件未報錯（419 MLc not ready除外）我們就要考慮MLc有機械故障。在日常工作中我院加速器常見機械故障有以下幾種：①馬達絲桿故障。進入維修模式拉動葉片觀察那些葉片不能運動。通過十字膜發現沒有葉片碰撞，用專用工具將馬達卸下后換上醫院備用的新馬達之后MLc還是不運動，而將卸下的馬達裝到可以正常運動的葉片該葉片能正常運動所以該馬達沒問題，用一字螺絲刀輕輕旋轉，感覺力度比較大。將絲桿取出發現絲杠變形有一定彎曲，更換絲桿后故障消失。此處需要注意的是，在安裝新的絲桿時候，一定要手動方式把絲桿擰到最里面，即MLc位置處于最外的位置，再緊上絲桿固定套，再手動方式來回走動絲桿，檢查運動是否順暢。假若不這樣安裝，葉片處于最里面，由于重力作用，葉片可能稍微下沉，絲桿底座中心和NUT中心不在同一個水平面，容易磨損絲桿。②碰撞故障。葉片碰撞在一起。首先用專用工具將馬達卸下，然后用一字螺絲刀旋轉絲桿將葉片分開，并查看葉片的到位精度，發現一切正常，重新裝上馬達后，MLc恢復正常工作。③鎢門運動故障。常見主要有fine pot offset、ten turn pot和check pot，這類故障通過更換對應電位器再做相應的校準處理就會得到解決。還有一種是鎢門皮帶斷裂而引起的鎢門不能正常運動。我們拆開小機頭外殼將斷裂的皮帶清理出來后，通過十字膜發現鎢門仍有一定的傾斜（鎢門傾斜時不能通過軟件直接驅動以防損壞鎢門）。首先用坐標紙放在十字膜上，將坐標紙中的一條線對齊小機頭十字線后手動轉動鎢門使鎢門在十字膜上的投影與坐標紙中的其它線重合后來使鎢門恢復正常，然后再重新更換新的皮帶后開機發現MLc可以正常工作。

3 光學組件燈部分的常見故障

故障主要有以下幾種：①射野燈損壞。建議射野燈每三到四個月更換一次。更換后燈泡電壓一般檔位調到9，電壓12.7 V左右。對于5.0版本軟件，選擇一個Minor offset野后點擊clear，調節光圈使反光點看起來達到似連非連的狀態；對于5.0以上版本軟件，則需要通過MLc優化葉片到最佳工作狀態，平均值在13～15最好。②聚酯薄膜鏡損壞。鏡子在輻射場中會變脆，常見表現為破裂，若在MLc屏幕中觀察到有反光點扭曲，中間有一部分MLc沒有反光點則鏡子為損壞，更換鏡子并做調節以達到最佳效果。③攝像頭故障。表現為剛開機工作良好，工作一段時間后，采光變差，明顯看到MLc變暗，MLc屏幕中顯示葉片寬度變小，通過調節又能恢復正常，但一段時間后這個故障現象報錯越來越頻繁。由于ccU出現故障也會產生此現象，所以我們判斷攝像頭好壞時還要參考它的Party 2217 item 101的值，這個值越接近2100就表明攝像頭越接近壽命的終點，性能越差，就需要更換新的攝像頭。④軟件報錯Lost leaf Y 1/2 Too narrow、Too wide。觀察MLc屏幕上有紅點，通過調節攝像頭的光圈并優化MLc或者檢查校準后一般可解決此類問題。如果一段時間后反復又報錯，但其它硬件如攝像頭，射野燈等正常的話則需要通知廠家維修部門更換反光點（更換反光點需要特殊工具一般由廠家完成）。我院的反光點大概2年左右換一次。光學系統的灰塵積累也會對MLc造成影響，所以要定時清潔，清潔后要對相應的組件及時進行校正，先用mylar mirror調整光垂直，然后再調節攝像頭和鏡子，最后在軟件上調節參考反光點和Video-line等，在放射物理師參與下做好葉片校準，以保證臨床治療中葉片處于正常準確工作狀態。建議在MLc反光點壽命的中后期常檢查MLc到位精度，因為MLc隨著使用，反光效果變差，反光片有的部分反光效果變差，遠離射野燈的葉片影響較大，可能需要對位置微調，所以需要常做校準保證位置準確性。

4 電路故障

電路故障是MLc維修中最為復雜的。涉及的東西比較多，要熟悉MLc工作供電來源，MLc運動系統中有2個電源，其中一個位于12區，叫做MLc Signal PSU，提供±15 V、+5 V和0 V輸出，±15 V對攝像頭、風扇和電路板上模數轉換塊子提供電源，+5 V多用于電路板上集成芯片等供電。MLc Signal PSU 通過25區的交接板，然后用retractile a/B（扁平電纜）傳遞電信號到小機頭上MLc electronic assembly給上述介紹的零部件供電。另一個電源位于15區，叫做Leaf-bank PSU，提供±15 V的電壓，主要用于MLc葉片馬達驅動，以及驅動板上相關回路的供電。在維修過程中我們常見以下幾種故障：①軟件報錯snapper error。這個報錯與MLc Signal PSU有關。經檢查發現攝像頭不正常工作，風扇不轉，觀察MLc electronic assembly的VPoS和VNeG的相關LeD燈不亮（正常狀態為綠色），我們判斷MLc Signal PSU損壞，更換新的電源重啟后恢復正常。②MLc一邊或者兩邊的葉片都不能運動或者驅動單個葉片運動時整個leafbank一起運動。出現這個問題，首先考慮是否leaf-bank PSU損壞，查看leafbank PSU指示燈發現顯示不正常（正常也是綠色的），進入維修模式edit machine item中輸入item 2218/2219 Part4查看15 V電壓發現不正常，由此判斷leaf-bank psu損壞，更換新的電源重啟后恢復正常。③葉片走位速度不一致，快慢不一。在排除機械問題情況下，葉片走到位置后仍出現報錯紅點，考慮馬達驅動板有問題，通過左右互調馬達驅動板后發現相應問題轉移到另一邊的MLc，確認馬達驅動板損壞，需要更換。④MLc在轉動小機頭時突然紅屏，再轉動后MLc屏幕顯示又恢復正常。由于在小機頭的轉動時出現報錯，而retractile a/B跟隨小機頭轉動產生拉伸和卷屈，故應首先應查看扁平電纜狀況。經更換扁平電纜后發現問題解決。⑤MLc沒有圖像。MLc圖像是由射野燈發出光源經過反光鏡和反光點折射后被攝像頭采集傳送到LIB 板上的BNc接口接收，經過LIB板初步處理分離出單獨的信號通過DIN接口傳送到MLc framegrabber電路板，經進一步處理后變為我們肉眼能看到的MLc圖像。發現MLc沒有圖像后，首先查看鏡子攝像頭問題，前面在光學部分以經有檢查方法這里不敘述。而在確定鏡子攝像頭正常后，懷疑隨機架一起轉動的JJ（視頻線）線有問題。通過萬用表測量發現JJ線正常或者和周圍其他線對調來排除，然后懷疑LIB板或MLc framegrabber損壞。將LIB板上的BNc線聯接到外用監視器上發現MLc有圖像，去掉LIB板直接將MLc視頻線接到MLc framegrabber上面發現也有圖像。由此推斷MLc framegrabber正常，是LIB板損壞導致MLc沒有圖像，更換LIB板后發現問題得到解決。

5 總結

綜上所述，引起MLc故障原因多種多樣，對于MLc故障維修我們要通過一步一步的排查最終找到問題并解決。除了解決故障報錯問題外，加速器器的日常維護保養我們也不能忽視。盡可能保證機房溫濕度恒定，對多葉準直器要定期維護保養，從而使MLc 能持久準確更好的為病患服務。

[1] 劉凱. 醫科達Precise直線加速器 MLc維修二例[J]. 醫療裝備, 2014, 11(1): 95.

[2] 屠波. 醫科達Precise直線加速器MLc的日常維護與常見故障[J].內蒙古醫學雜志, 2009, 41(5): 189.

[3] 常宗強, 張東. 醫科達precise 型直線加速器多葉光柵常見故障分析[J]. 醫療裝備, 2009, 22(11): 70.

[4] 錢建升. 醫科達Precise(105753)加速器運行情況的分析探討[J].中國醫學裝備, 2015, 12(8): 60-63.

[5] 王京陵. Precise醫用加速器多葉準直器反光點故障的判斷分析和維修要點[J].醫療衛生裝備, 2013, 34(1):134.

[6] 王可壽. 醫科達直線加速器多葉準直器的故障分析[J]. 中國醫療設備, 2011, 26(10): 142.

下面是畸變校正前后效果對比如圖5、圖6所示。

圖5 未做畸變校正前圖片Fig.5 Picture before distortion correction

圖6 畸變校正后圖片Fig.6 Picture after distortion correction

從圖5中明顯可以看出圖像在未做幾何失真校正之前，圖像邊沿有明顯彎曲變形，經過幾何失真校正后彎曲變形明顯消除，如圖6所示。

從校正的結果來看，通過一階形式的徑向幾何失真校正后，圖像變形有了明顯的改善，尤其是圖像邊緣處，變形基本消除。由此可見，經面陣ccD 鏡頭幾何失真校正后，圖像的幾何失真基本沒有了。

綜上所述，本文提出一個常見的幾何失真校正的方法。該方法利用直線的透視的不變性來求解鏡頭的幾何失真參數，不需要光學系統內部的任何參數，也不要制定的坐標系統。只需要一套簡單的實驗設備用于求出光學系統的幾何失真系數。該算法能夠實現圖像幾何失真的快速準確校正，從而大大提高了臨床圖像診斷效果。

參考文獻

[1] 榮長軍, 趙會超, 韓衛華. 面陣ccD鏡頭畸變校正[J]. 光電技術應用, 2007, 22(4): 18-20, 55.

The Analysis of MLC Failure in Elekta Precise Linear Accelerator

【 Writer 】WAN Siming, ZHANG Huaiwen, HONG Chao
Department of Radiation Oncology, Jiangxi Province Cancer Hospital, Nanchang, 330029

linear accelerator, multileaf collimator, breakdown maintenance

R318.6

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2016.04.022

1671-7104(2016)03-0232-03

2016-01-22

江西省衛生廳科技計劃項目（20141125）；江西省自然科學基金（20151BBG70135）

萬思明，e-mail: 254843492@qq.com

張懷文，e-mail: wuming830822@163.com

【 Abstract 】The causes of common MLC failure in Elekta Precise linear accelerator were detailed analyzed. And the methods of repairing and handling MLC faults were also presented in detail. It is hoped that some repairing experience for the maintenance engineers of linear accelerator can be provided by this paper.