西門子Primus H直線加速器多葉準直器故障排除與維修

惠州市中心人民醫院 （廣東 惠州 516001）

內容提要：多葉準直器從1965年誕生并用于產生很好的適形輻射野后，便獲得了快速地發展，現已廣泛應用于主流的放射治療技術中，成為現代醫用直線加速器治療準直器的重要組成部分。MLC的穩定工作對放療計劃實施和治療效果具有重要的影響作用，本文對西門子Primus H直線加速器出現的不常見的三例多葉準直器故障及排除方法進行分析，以供參考。

腫瘤病灶的形狀是不規則的，傳統的方法是使用鉛擋塊，把腫瘤病灶外射線遮擋掉，以減少周圍正常組織的受照劑量，保護重要器官和正常組織，制作鉛擋塊過程繁雜且射野適形效果不理想。

隨著現代精確放射治療技術的快速發展，多葉準直器（Multi-leaf Collimator，MLC）已經成為數字化直線加速器的重要組成部分，取代了傳統的擋塊，在計算機的自動控制下進行精確運動，形成與腫瘤靶區高度適形的不規則照射野，提高了治療擺位的效率[1]。與傳統的低熔點鉛擋塊相比，適形方面更具優勢，不會產生對人體有害粉塵或氣體。MLC不局限應用于射野適形，還廣泛應用容積旋轉調強、立體定向放療等主流放療手段，調節照射野形狀，實現理想的劑量分布。由于生成子野數相對較多，MLC的正常與否對治療效果起到重要作用。

現在醫學中，醫用直線加速器在腫瘤的放射治療方面無可質疑的成為主導放療設備，本院腫瘤放療科在2005年引進一臺Siemens Primus H型醫用直線電子加速器，使用至今已有15年余，投入臨床應用后，極大地減輕了惠州市腫瘤患者的痛苦，提高了腫瘤的治愈率和患者的生存質量。2014年4月本科室加裝了MLC，代替加速器的下葉準直器（lowerjaw replacement），與原準直器X軸平行，但只支持靜態調強，該MLC共有41對葉片，最大照射面積達40×40cm2，每片葉片的寬度是相差無幾的，41對葉片在等中心平面的投影寬度約為1cm。葉片寬度越窄，MLC形成的不規則射野與靶區（PTV）形狀的幾何適形度越好。但是，考慮到劑量沉積函數對劑量分布的影響，即使使用無限窄的葉片，能達到的劑量分布精度也是有限的[2]，而且加工制造的難度要求更高和成本變得更加高昂。每片葉片最大及最小頂端位置的值是一樣的，分別為20cm及-10cm。

西門子的MLC結構相對于瓦里安、醫科達的內置式MLC較為復雜。雖然不同廠家生產的MLC采取不同的葉片控制方式，以使葉片達到準確的位置，但必須包括下述三項重要內容和步驟：①葉片位置的監測；②葉片控制邏輯；③驅動葉片到位的機構。西門子Primus H直線加速器MLC每片葉片運動控制組件都是由一個高精度線性編碼器、1kΩ電阻的電位器、有刷電機和相應齒輪傳動機構集合在一個模塊上，機頭上還裝有三塊探頭板和驅動板，共同完成了對多葉準直器控制的作用[1]。

由于本科室西門子直線加速器長期高壓使用，一天治療時長達21h，在治療過程中MLC處于持續運動狀態，再加上使用年限長，難免折舊損耗。金屬運動部件磨損，塑料電線老化，電線焊點脫落，均可能發生故障，難以檢修。目前，這款機型在國內有一定的裝機量，在使用過程中，可能會遇到與本科室MLC類似的故障，因此，把我遇到的部分故障和檢修方法總結供同行參考。

1.故障一

1.1 故障現象

2017年8月為了確保所有的葉片在治療過程中達到精確走位的效果，我們對MLC進行常規的質量保證（Quality Assurance，QA），先把治療床升到等中心100cm處，用一張50×50cm的座橋紙，插入十字板找好等中心點，對X2整組葉片進行四點位（-10、0、10、20）的位置校準[3]，再對整個X2組的葉片進行走位測試，校準過程中，發現第01號葉片的走位相對于該組其他葉片有所偏差，但是機器并沒有報108或122聯鎖，然后進入“SERVICE”（ALT+S）模式，按U鍵進入“MLC Calibration”子菜單，選擇D鍵（DISPLAY），用上下鍵翻滾選中X2-01，查看當前葉片的Pot和Encoder的電位數值是相同的。進入機房用手控盒單獨選中此葉片進行走位測試，發現在走位過程中，偶爾出現“Sensor Mismatch”，用螺絲刀去撥動該葉片，發現有點松動。轉動機頭到180°，發現在轉動過程中，在重力影響下誤差有4mm之多。

1.2 故障分析與維修

該葉片能行走，且Pot和Encoder的電位數值相同，故排除電機和電位器故障，而編碼器是一個不容易壞的部件，因此，初步判定可能是上一次維修相鄰MLC葉片的模塊后，X2-01所處的運動控制組件模塊在拆卸后未安裝到位，導致齒輪傳動打滑，從而引起該葉片位置發生偏差。

將多葉光柵的X1整組葉片開到20，X2整組葉片開到+5，此時X2-01電位器的阻值剛好為512Ω左右，Y鉛門手控盒輸入0數值即完全閉合，可防止東西掉入機頭內部。將機架轉到180°，按照MLC排布圖（見圖1），在機頭找到X2-01所處的運動控制組件，即X2-01和X2-11整套的控制組件，松開螺絲，推動齒輪重新咬合，擰緊螺絲，用螺絲刀撥動X2-01。但該葉片仍出現輕微打滑現象，重新尋找故障原因。再次拆下該運動控制組件，稍微轉動電機，但電位器并未轉動，拆開該運動控制組件后發現其電機傳動軸承磨損嚴重，傳動結構齒合不良。考慮到從備用的運動控制組件模塊中拆下一個軸承進行更換，新舊傳動齒輪咬合的松緊度欠佳，動力傳輸效果不好，耗時長，因此，我們將用廠家組裝好的X2-01葉片所對應的整個運動控制組件模塊（編碼器、電位器、電機傳動及固定裝置）進行更換，重新安裝，校準MLC后，位置精度達到誤差要求，X2-01葉片恢復正常，重力下無誤差。

圖1.MLC排布圖

2.故障二

2.1 故障現象

在治療出束過程中發現X2的第2葉片到第9葉片運動速率明顯慢于其他葉片，偶爾還出現卡頓或不到位的現象，需要控制鍵盤操作進入“X JAWS”輸入數值走動葉片，偶爾還會報122“MLC MOTION”聯鎖。

2.2 故障分析與維修

進入機房，將大機架角度轉至90°，用手控盒控制X2整排MLC運動，并查看其運動狀況，發現葉片X2-02至X2-09的葉片卡頓不到位。打開手電筒，發現X2-07葉片突出明顯，槽榫有銹斑。回顧前次維修過程，在治療時直線加速器出現漏水現象，經查為靶水管老化漏水，有可能是靶水管漏水時，剛好大機架在0°左右，導致部件生銹，鐵銹順水流而下，滴落至X2-02至X2-09 MLC葉片槽榫中，從而引起MLC運動阻力增大，增加了電機的運動負荷，影響葉片運動。因此，拆下X2-02至X2-09 MLC葉片，用95%的乙醇擦拭葉片上的銹斑，并用2000目的砂紙打磨，再涂上抗輻射、抗氧化潤滑劑，組裝好后，故障排除。

3.故障三

3.1 故障現象

在治療過程中同時出現X1-14和X1-32電位值異常、X2-32葉片不走動的MLC故障，我們進行X1-14和X1-32控制組件電位器、X2-32控制組件的電機進行更換，在操作取下電機和電位器相應的固定裝置以及轉軸上的傳動齒輪時，因螺釘的硬度均較低，需要特別注意力度的控制以及工具的選擇，防止出現滑絲，從而導致無法進行拆裝。每次更換完電位器，在回裝控制組件之前，須用萬用表測量新電位器的阻值，撥動其前端的轉軸，使其阻值剛好為512Ω。所有因更換電機和電位器產生的新焊點都需要用熱塑管進行絕緣包裹和加固。控制組件回裝時，齒輪咬合，同時調整頁片的松緊度。過緊導致葉片和齒輪間磨損加大，過松則葉片運動精度達不到要求。開機測試上述葉片運動均正常，因X1和X2兩組MLC中都有葉片故障，需對兩組82片光柵重新進行四點位（-10、0、10、20）的位置校準，接著發現X1-20葉片運動一會后，處于卡死狀態，無法打開或閉合，并且報108、122聯鎖，復位后108、122聯鎖消失可以輸入一個方野（10cm×10cm），發現X1-20葉片仍不能移動，反復輸入不同的方野發現都是不能移動。利用加速器手控盒單獨操作此葉片進行開關，亦無法完成。

3.2 故障分析與維修

查看MLC排布圖，查找X1-20運動控制組件所處位置，發現該組件緊鄰X1-14運動控制組件，初步判定此故障可能是由于安裝X1-14組件過程中，未捋順X1-20運動控制組件的電線，引起X1-20控制組件的電線被卡入X1-14運動齒輪，從而發生電線斷路。我們拆下X1-20運動控制組件發現有一根電線卡入X1-14運動控制組件中，遂對X1-14運動控制組件也進行同步拆卸，拆下此根電線發現為扁平狀態，芯已裸露，用萬用表探針測量該線路中斷。剪掉扁平段線路并焊接，熱塑管包扎，故障解除。

4.總結

本科室西門子直線加速器MLC運動控制組件有五十套之多，往往維修某一塊MLC運動控制組件時，需先拆除機頭上的所有附屬配件，找到故障組件所處位置，再一塊塊拆卸相對位置靠外的組件后才能更換故障的組件，該過程情況復雜、耗時較長。控制組件最常見的故障就是編碼器、電位器、電機損壞，如果遇到一些特殊故障，將耗時更久。特別是遇到本文提到的故障三情況時，由于其屬于安裝失誤，不能單從相關的設備資料獲取信息，因此，在維修過程中要仔細觀察，認真分析，結合故障發生特點和頻次進行綜合分析，盡可能通過自身維修經驗，以及同行之間的分享，盡快分析出故障原因并解決，減少故障的排除時間與維修時間，保證設備的正常運行，讓西門子直線加速器更好地為患者服務。