Siemens Primus直線加速器多葉光柵故障排除一例

陳利軍，谷曉華，楊留勤

新鄉市中心醫院 放療科，河南 新鄉 453000

Siemens Primus直線加速器多葉光柵故障排除一例

陳利軍，谷曉華，楊留勤

新鄉市中心醫院 放療科，河南 新鄉 453000

本文通過分析檢修Siemens Primus直線加速器常見多葉光柵（Multi Leaf Collimator，MLC）聯鎖故障一例，為直線加速器維修提供借鑒經驗。對于出現的MLC聯鎖故障，通過逐個葉片測試發現故障隱患，將葉片的驅動齒輪位置互換，在連接葉片齒輪間加1.5 mm厚的耐磨墊圈，減小由于軸承損壞引起的匡動間隙。經過一年的運行監測，MLC葉片運動正常。針對此類故障現象，該維修方法可行，且維修成本低。

直線加速器；放射治療；多葉光柵；葉片齒輪；控制電源

引言

醫用加速器是一種用來對腫瘤進行放射治療的粒子加速裝置，簡稱為“加速器”。目前國際上，在放射治療中使用最多的是電子直線加速器[1]。Siemens Primus直線加速器實現三維適形調強的核心是因為內置有單/雙聚焦的多葉光柵（Multi Leaf Collimator，MLC），光柵運動速度達到25 mm/s，計算機通過來自計劃系統的文件控制MLC實現各種特殊腫瘤靶區形狀和非線性楔型板等的效果[2-3]。計算機通過控制多個微型電機實現驅動每個葉片單獨運動，達到射野動態或靜態成形的目的，由于葉片頻繁運動會導致微型電機、電位器、編碼器等元器件的損壞及機械運動結構磨損。隨著設備使用時間的推移，加速器各部件逐步老化，容易出現各類故障，影響設備的正常運行。我院于2008年開始使用Siemens Primus Plus（K）直線加速器，使用7年，出現MLC聯鎖故障較多[4-5]，近期一例常見MLC聯鎖故障的排除值得使用單位注意。現將故障匯總如下，供同行參考。

1 設備基本情況和工作原理

1.1 設備基本情況

直線加速器基本參數，見表1。

表1 直線加速器參數

1.2 設備工作原理

醫用電子加速器是采用微波電場將電子加速到高能的一類射線裝置，它能夠根據患者病變部位治療深度的要求提供不同能量的光子和電子，從而輸出不同的輻射劑量以達到治愈疾病的目的[6-7]。加速器主要由加速管、微波功率源、微波傳輸系統、電子槍、束流系統、真空系統、恒溫水冷卻系統、電源及控制系統、照射頭、治療床等組成[8]。

2 設備故障

2.1 故障現象

頻繁出107#、108#、122#聯鎖，提示MLC控制器錯誤。錯誤代碼107#為1072：overlapping leaf pair data received （一對葉片的數據重疊）；108#為1494：leaf can not move（葉片不能移動）（圖1a）。準直器由0°轉動到90°時該聯鎖反復出現，復位后聯鎖消除，重新下發計劃即可執行。

2.2 故障檢查與分析

首先懷疑MLC數據存儲板上的3 V電壓不對，經測量為兩塊電池的電壓分別為3.1、0.5 V，更換電壓不足的電池后，聯鎖故障依舊；測量MLC機架控制電源的輸出電壓之一為5 V，正常；輸出電壓之 二為±17.2 V（正常值為±15 V），立即更換該電源（系半年前出107#聯鎖時更換的國產電源），MLC機架控制電源的電壓恢復5、±15 V正常值，聯鎖故障排除。

對MLC做四點法位置校準時發現41對葉片中大多數葉片運行不暢，少數葉片有停頓感。隨即對葉片進行逐個清灰（使用純酒精），處理過程中X1一側的單葉片最大范圍運行尚可，處理后葉片運行順暢。

在處理X2一側、清理 X2-30葉片時發現葉片由20位置移動到-10位置時出現2～3次的停頓，無任何聯鎖出現，重新確認命令，該葉片移動到指定位置。清理X2-31葉片時也有卡頓現象 ，在清理移動X2-40葉片時發現X2-41葉片有運動跡象，而清理移動X2-41葉片時發現葉片運動狀態及軌跡極不正常、且X2-40葉片不定時隨動。

圖1b為準直器葉片驅動電機位置圖，根據圖1b所示，X2-30/40、31/41、33、39驅動組件位置相鄰，隨即將4個驅動組件卸下，使葉片失去動力，使用外力單個移動葉片發現X2-33、39移動順暢，X2-30、31稍有阻力，尚可獨立移動， X2-40葉片獨立移動困難且阻力大，X2-41移動時X2-40葉片大部分位置隨動（圖1c）。

經過仔細排查發現由于X2-39葉片驅動齒輪的長期磨損導致其軸承損壞，出現1～2 mm的匡動間隙，再者X2- 33、39葉片的驅動齒輪與31/ 41葉片齒輪連接件一體結構 （圖2a），導致31/41葉片齒輪整體偏向束流中心方向稍微移位，加之40、41兩葉片間為無縫銜接，導致41葉片的連接葉片齒輪同時銜接了41、40兩個葉片（圖2b、2c）。

2.3 故障解決方案

由于購買不到此類小軸承，避免加重磨損，將X2-33、39葉片的驅動齒輪位置互換，并在X2-31、33葉片的連接葉片齒輪間加1.5 mm厚的耐磨墊圈，減小由于軸承損壞引起的匡動間隙，將31/41葉片齒輪整體向束流中心反方向稍微移位，使41葉片的連接葉片齒輪只連接了41葉片（圖2d）；使用外力逐個移動X2-30、31、33、39、40、41葉片，使之移動順暢、互不影響。將X2-30/40、31/41、33、39驅動組件安裝到位，逐個移動葉片順暢、互不影響。

圖1 MLC葉片圖

圖2 X2-39葉片驅動齒輪圖

通過對近期的維修記錄回顧分析發現半年前由于同樣的故障現象更換了一塊MLC機架控制電源，再者根據圖1b所示X2-30/40、31/41、33、39驅動組件位置相鄰，X2-41葉片在最外側且最為厚重（圖1c）。由于X2-39葉片驅動齒輪磨損導致其軸承損壞，出現1～2 mm的匡動間隙的原因，導致31/41葉片齒輪整體偏向束流中心方向稍微移位，加之40、41兩葉片間為無縫銜接，導致41葉片的連接葉片齒輪同時銜接了41、40兩個葉片（圖2）。由于X2-40、41葉片在最外側，再者幾乎沒有超過38 cm的調強子野能使兩葉片不在同一位置，故而延緩故障突發的機率；由于41葉片的連接葉片齒輪同時銜接了41、40兩個葉片，再者40葉片驅動齒輪的作用，二者運動頻率不一致使41葉片的驅動馬達阻力增大出現葉片的停頓現象導致自動保護，與準直器轉動無關。半年前出現同樣的故障現象，更換了一塊MLC機架控制電源也與此有關。

3 討論

雖然Siemens加速器已停售，但目前還有加速器在正常使用。我院加速器經過7年多的運行，運行到第5年后更換MLC部件較頻繁。發現與MLC相關故障，要根據故障現象及故障錯誤代碼與廠家維修工程師及時溝通對應處理，掌握常規處理方法、避免由于處理不當引發繼發故障[9-10]。

就本次故障而言，在更換MLC機架控制電源聯鎖故障排除后，如果不做MLC位置校準，沒有發現葉片運動不暢的現象，就不會對葉片進行清灰防護處理，肯定不會發現X2-30、31、40、41單個葉片運動的不正常現象，隱瞞故障隱患，有可能引發更嚴重的繼發故障增加維修成本[11]。

就齒輪磨損情況分析，該現象出現時間不超過半年，由于此次故障發現MLC運動不暢，對葉片進行維護的過程中發現的重大隱患故障，及時處理維護，避免不必要的經濟損失，降低停機率，保證患者正常治療盡量不受影響[12]。經過一年多的運行監測，以及在更換MLC葉片部件時，隨機觀察X2-31、33葉片的連接葉片齒輪間耐磨墊圈的磨損程度及匡動間隙的變化，未發現明顯異常，證明該維修方法可行[13-14]。經查閱近5年相關故障文獻，多為介紹如何診斷MLC故障及常規維護方面的經驗報道，未發現由于同類原因導致MLC故障的報道；咨詢廠家維修工程師，截止目前還在運行的西門子直線加速器，也未發現有同類原因導致MLC故障出現。直線加速器要按國家相關規定定期維護，及時更換易損元器件同時，加大對多葉光柵的維護，每周檢測多葉光柵的到位精度，定期觀察單葉片運動順暢程度、有無異常現象，每季度定期清灰，確保醫療質量[15-19]。

[1] 林治學,王忠文,譚力等.瓦里安2300C/D 直線加速器GFIL聯鎖維修一例[J].中華放射腫瘤學雜志,2016,(3):287.

[2] 萬思明,張懷文,洪潮,等.醫科達Precise直線加速器MLC常見故障及分析[J].中國醫療器械雜志,2016,40(3):232-234.

[3] 潘繼鵬.瓦里安23EX醫用直線加速器故障維修2例[J].中國醫療設備,2016,31(4):165-166.

[4] 李伶,梁玉新,胡勝文,等.醫科達Precise直線加速器MLC故障維修5例[J].中國醫療器械信息,2016,22(14):119.

[5] 桂龍剛,石苗,李軍,等.VARIAN IX直線加速器7例故障維修與分析[J].中國醫療器械雜志,2016,40(5):388-390.

[6] 袁志,石先偉,唐組閣,等.西門子加速器OPTIFOCUS多葉準直器故障檢修三例[J].中國醫療器械雜志,2016,40(4):311-312.

[7] 陳善鳳,吳一曉,葉銘蘭,等.VARIAN CX直線加速器在治療過程中的故障維修[J].醫療裝備,2016,29(21):41-42.

[8] 楊愛建,楊智祥,吳海波,等.醫科達Synergy醫用直線加速器運動故障分析與處理[J].中國醫學裝備,2016,13(11):156-159.

[9] 鄧錦明,徐小虎,張懷文.醫科達Precise直線加速器多葉光柵控制系統原理與維修[J].醫療裝備,2015,15:43-44.

[10] 王艷菊,高峰,房彤,譚春榮.瓦里安21EX直線加速器多葉準直器維護與維修[J].醫療衛生裝備,2015,(05):150-152.

[11] 張瑞友.西門子直線加速器機械系統出現故障的維修對策分析[J].世界最新醫學信息文摘(連續型電子期刊),2015,(48): 145-145.

[12] 吳宇.西門子PRIMUS-M醫用直線加速器劑量率連鎖維修實例[J].醫療裝備,2015,(7):132-133.

[13] 劉江.SIEMENS PRIUMS M 5176醫用直線加速器維護保養[J].航空航天醫學雜志,2015,(3):371-372.

[14] 李永.醫科達加速器電動多葉光柵(MLC)的維修和保養[J].醫療裝備,2015,28(17):73.

[15] 于金科,孫波.Clinac 23EX醫用直線加速器多葉光柵故障維修案例[J].中國醫療設備,2016,(11):170-171.

[16] 王良.VARIAN 6EX MLC葉片的維護及故障維修一例[J].醫療裝備,2015,(16):53-54.

[17] 于成浩.幾種水準測量方法在電子直線加速器測量中的應用[J].北京測繪,2005,(2):22-25.

[18] 趙旭娜,黃斐增,趙洪斌,等.醫用電子直線加速器機頭散射X射線的分析[J].中國醫學物理學雜志,2003,20(3):134-136.

[19] 谷曉華,楊留勤.SIEMENS直線加速器聯鎖故障排除與分析[J].現代腫瘤醫學,2012,20(11):2414-2415.

本文編輯 劉峰

One Case of Troubleshooting for Siemens Primus Linear Accelerator Multi-Leaf Collimator

CHEN Lijun, GU Xiaohua, YANG Liuqin
Department of Radiotherapy, Xinxiang Central Hospital, Xinxiang Henan 453000, China

According to the troubleshooting course of a common fault case of Siemens Primus Linear Accelerator Multi-leaf Collimator (MLC) interlock fault, this paper can offer reference for the maintenance of linear accelerator. The leaves were inspected one by one to find the cause of the malfunction, then, the drive gear positions of the blades were interchanged and one wear pads with thickness of 1.5 mm were placed between the blade gear to reduce moving clearance caused by bearing damage. MLC runs normally within one year inspection, this method is feasible for such malfunction, and can reduce the maintenance cost.

linear accelerator; radiotherapy; multi-leaf collimator; blade gear; control power

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.09.023

1674-1633(2017)09-0093-03

2016-12-14

2017-03-07

楊留勤，主任醫師，主要研究方向為腫瘤的放射治療。

通訊作者郵箱：yangliuqin8888@163.com