Varian多葉準(zhǔn)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(zhǔn)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(shù)快速發(fā)展，尤其以適形和調(diào)強(qiáng)放射治療最為突出，這兩項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf collimator，MLC)密不可分。由于其取代了傳統(tǒng)制作鉛模的方法，使得這兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(zhǔn)確匹配，這就要求MLC的每個(gè)葉片保證精確到位[2]。

Varian Millennium MLC托架位置，附著在加速器機(jī)頭上下準(zhǔn)直器的下面，為三級(jí)準(zhǔn)直器。MLC分A、B兩面，每面有一個(gè)整體可運(yùn)動(dòng)的滑塊(Carriage)，所有的葉片均在滑塊上做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。葉片最終運(yùn)動(dòng)位置是由Carriage和葉片位置矢量相加得到。為了提高M(jìn)LC的可靠性，Varian公司對(duì)MLC Carriage和葉片分別采用了兩套獨(dú)立的位置讀數(shù)系統(tǒng)，即主位置讀數(shù)系統(tǒng)(Primary Feedback)和次位置讀數(shù)系統(tǒng)(Secondary Feedback)[3]。兩套系統(tǒng)分別采集Carriage和葉片的位置數(shù)據(jù)，然后兩者相互比較，當(dāng)差值＞10 mm，就會(huì)報(bào)MLC聯(lián)鎖，葉片制動(dòng)，加速器停止出束[4]。

1 主讀數(shù)系統(tǒng)(Primary Feedback)

Varian多葉光柵的葉片和Carriage的主讀數(shù)均由附著在每個(gè)葉片和Carriage馬達(dá)上的正交編碼器來完成，正交編碼器只能表示出運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)位置而不能直接讀出位置的絕對(duì)值。在Varian MLC的A、B兩面各有一組固定加速器機(jī)頭上的紅外線發(fā)射器和接受器，用來作為葉片絕對(duì)位置值的參照點(diǎn)，紅外線發(fā)射器發(fā)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(gè)含有兩個(gè)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(shù)系統(tǒng)示意圖

在每次MLC關(guān)機(jī)重起或復(fù)位后均需進(jìn)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(gè)葉片在MLC控制器的控制下慢慢地向紅外線光束移動(dòng)，當(dāng)葉片的前端擋住紅外線的光束，而未擋住進(jìn)入光電二極管2的光束時(shí)葉片停下，此時(shí)控制系統(tǒng)即可知道葉片的絕對(duì)位置，之后每個(gè)葉片均采用同樣的方法進(jìn)行初始化，從而建立了整個(gè)葉片主讀數(shù)系統(tǒng)的參考點(diǎn)，加上附著在所有葉片和Carriage馬達(dá)上的編碼器即可得出最終葉片的讀數(shù)[6-7]。

2 次讀數(shù)系統(tǒng)(Secondary Feedback)

2.1 Carriage的次讀數(shù)系統(tǒng)

在Varian MLC的A、B兩面各有一個(gè)和Carriage同步運(yùn)動(dòng)的次讀數(shù)控制板和固定在加速器機(jī)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(shù)板上有一發(fā)光二極管，其發(fā)出的光通過塑料條到達(dá)次讀數(shù)板上的光電二極管，這樣當(dāng)Carriage運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于塑料條上不透光的黑線，光電二極管則產(chǎn)生了一系列代表運(yùn)動(dòng)距離的脈沖信號(hào)，從而計(jì)算出Carriage運(yùn)動(dòng)的距離。

2.2 葉片的次讀數(shù)系統(tǒng)

每個(gè)葉片的次讀數(shù)系統(tǒng)利用一個(gè)軟電位器，當(dāng)葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)，附著在葉片上的塑料小球在軟電位器上滑動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生代表葉片位置的電壓信號(hào)，經(jīng)過控制系統(tǒng)的處理得出葉片的次讀數(shù)。由于MLC在完成校準(zhǔn)后，其葉片最終的位置是以紅外線光束為基準(zhǔn)，因此在日后維修和保養(yǎng)MLC時(shí)，如果動(dòng)了紅外線的發(fā)射和接受裝置，一定要對(duì)MLC重新做校準(zhǔn)，否則葉片的位置就會(huì)出現(xiàn)偏差，影響治療的準(zhǔn)確性。

3 故障案例

3.1 故障案例一

(1)故障現(xiàn)象。MLC自檢時(shí)，B面的第14根葉片總是伸進(jìn)射野到最大位置，而不能自動(dòng)回位報(bào)MLC聯(lián)鎖。

(2)故障分析。打開MLC的Service Panel PCB板，選擇B14葉片，可以單獨(dú)的伸縮。將Motor Cable Interface板接入Service Panel PCB板的Stand-Alone Mode模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流為40 mA，表明驅(qū)動(dòng)部分正常，考慮是讀數(shù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

(3)故障排除。打開Hyper Terminal軟件，查看Primary and secondary position and interlocks功能，計(jì)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(bào)錯(cuò)引起MLC聯(lián)鎖。次級(jí)報(bào)錯(cuò)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(dú)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(yīng)查找是主讀數(shù)系統(tǒng)還是次讀數(shù)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，然后再分析是系統(tǒng)的那個(gè)部分出現(xiàn)了問題。

3.2 故障案例二

(1)故障現(xiàn)象。MLC自檢時(shí)，A面的第一根葉片自動(dòng)伸進(jìn)射野最大位置，不能自動(dòng)回位從而觸發(fā)MLC聯(lián)鎖。

(2)故障分析。此現(xiàn)象表明與故障案例一相似，應(yīng)當(dāng)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(jì)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(shù)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，出現(xiàn)此類故障時(shí)一般與葉片的編碼器損壞有關(guān)，更換A1馬達(dá)后自檢通過，故障排除。

3.3 故障案例三

(1)故障現(xiàn)象?；颊咧委熯^程中，設(shè)備突然報(bào)MLC聯(lián)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(fā)現(xiàn)很多葉片的位置信息報(bào)錯(cuò)。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(dá)編碼器供電電壓較低，編碼器不能正常工作。

(3)故障排除。調(diào)節(jié)Power Supply Assy上的+5 VDC電源調(diào)節(jié)點(diǎn)，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(xiàn)象。初始化失敗，控制計(jì)算機(jī)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(fā)現(xiàn)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(dòng)10 mm，并與反饋電路板上反饋的信號(hào)比較，若是誤差＞0.15 mm，則顯示測試失敗。根據(jù)電路圖分析，MLC的Carriage Pri信號(hào)來自Carriage馬達(dá)的編碼器，而Carriage Sec信號(hào)來自Second feedback電路板，這兩類信號(hào)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(hào)反饋電路板，故障現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到Carriage B。更換Carriage B的信號(hào)反饋電路板，故障排除。

4 小結(jié)

在詳細(xì)了解Varian Millennium MLC結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，認(rèn)知其位置讀數(shù)系統(tǒng)工作原理，有助于幫助解決位置讀數(shù)報(bào)錯(cuò)引起的聯(lián)鎖。分清主讀數(shù)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)還是次讀數(shù)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)是解決此類聯(lián)鎖問題的關(guān)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(tǒng)聯(lián)鎖。

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

[2]楊瑞杰，王俊杰，張喜樂，等.多葉準(zhǔn)直器透射對(duì)調(diào)強(qiáng)放療劑量計(jì)算準(zhǔn)確性影響觀察[J].中華放射腫瘤學(xué)雜志，2013，22(2)：157.

[3]戴振暉，王學(xué)濤，朱琳，等.Varian23EX加速器多葉準(zhǔn)直器的蒙特卡羅模擬及測量驗(yàn)證[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，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(yī)學(xué)裝備，2013，10(6)：89-90.

[5]楊紹洲，陳龍華，張樹軍，等.醫(yī)用電子直線加速器[M].北京：人民軍醫(yī)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.

[7]査玉華，李巍，荊斌，等.MLC-120多葉準(zhǔn)直器清潔保養(yǎng)前后馬達(dá)電流對(duì)比[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2012，9(10)：39-40.

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R197.39

B

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

2014-11-23

①河南省腫瘤醫(yī)院醫(yī)療裝備部 河南 鄭州 450003

②河南省腫瘤醫(yī)院放療中心 河南 鄭州 450003

③河南工業(yè)大學(xué)理學(xué)院 河南 鄭州 450001

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.08.040