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(xiāng)市中心醫(yī)院 放療科，河南 新鄉(xiāng) 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(xiāng)市中心醫(yī)院 放療科，河南 新鄉(xiāng) 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(lián)鎖故障一例，為直線加速器維修提供借鑒經(jīng)驗。對于出現(xiàn)的MLC聯(lián)鎖故障，通過逐個葉片測試發(fā)現(xiàn)故障隱患，將葉片的驅(qū)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(jīng)過一年的運(yùn)行監(jiān)測，MLC葉片運(yùn)動正常。針對此類故障現(xiàn)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(yī)用加速器是一種用來對腫瘤進(jìn)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(xiàn)三維適形調(diào)強(qiáng)的核心是因為內(nèi)置有單/雙聚焦的多葉光柵（Multi Leaf Collimator，MLC），光柵運(yùn)動速度達(dá)到25 mm/s，計算機(jī)通過來自計劃系統(tǒng)的文件控制MLC實現(xiàn)各種特殊腫瘤靶區(qū)形狀和非線性楔型板等的效果[2-3]。計算機(jī)通過控制多個微型電機(jī)實現(xiàn)驅(qū)動每個葉片單獨(dú)運(yùn)動，達(dá)到射野動態(tài)或靜態(tài)成形的目的，由于葉片頻繁運(yùn)動會導(dǎo)致微型電機(jī)、電位器、編碼器等元器件的損壞及機(jī)械運(yùn)動結(jié)構(gòu)磨損。隨著設(shè)備使用時間的推移，加速器各部件逐步老化，容易出現(xiàn)各類故障，影響設(shè)備的正常運(yùn)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(xiàn)MLC聯(lián)鎖故障較多[4-5]，近期一例常見MLC聯(lián)鎖故障的排除值得使用單位注意。現(xiàn)將故障匯總?cè)缦?，供同行參考?/p>

1 設(shè)備基本情況和工作原理

1.1 設(shè)備基本情況

直線加速器基本參數(shù)，見表1。

表1 直線加速器參數(shù)

1.2 設(shè)備工作原理

醫(yī)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(jù)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(dá)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(tǒng)、電子槍、束流系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、恒溫水冷卻系統(tǒng)、電源及控制系統(tǒng)、照射頭、治療床等組成[8]。

2 設(shè)備故障

2.1 故障現(xiàn)象

頻繁出107#、108#、122#聯(lián)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(shù)據(jù)重疊）；108#為1494：leaf can not move（葉片不能移動）（圖1a）。準(zhǔn)直器由0°轉(zhuǎn)動到90°時該聯(lián)鎖反復(fù)出現(xiàn)，復(fù)位后聯(lián)鎖消除，重新下發(fā)計劃即可執(zhí)行。

2.2 故障檢查與分析

首先懷疑MLC數(shù)據(jù)存儲板上的3 V電壓不對，經(jīng)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(lián)鎖故障依舊；測量MLC機(jī)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(lián)鎖時更換的國產(chǎn)電源），MLC機(jī)架控制電源的電壓恢復(fù)5、±15 V正常值，聯(lián)鎖故障排除。

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

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

圖1b為準(zhǔn)直器葉片驅(qū)動電機(jī)位置圖，根據(jù)圖1b所示，X2-30/40、31/41、33、39驅(qū)動組件位置相鄰，隨即將4個驅(qū)動組件卸下，使葉片失去動力，使用外力單個移動葉片發(fā)現(xiàn)X2-33、39移動順暢，X2-30、31稍有阻力，尚可獨(dú)立移動， X2-40葉片獨(dú)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(jīng)過仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)由于X2-39葉片驅(qū)動齒輪的長期磨損導(dǎo)致其軸承損壞，出現(xiàn)1～2 mm的匡動間隙，再者X2- 33、39葉片的驅(qū)動齒輪與31/ 41葉片齒輪連接件一體結(jié)構(gòu) （圖2a），導(dǎo)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(dǎo)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(qū)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(qū)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(qū)動齒輪圖

通過對近期的維修記錄回顧分析發(fā)現(xiàn)半年前由于同樣的故障現(xiàn)象更換了一塊MLC機(jī)架控制電源，再者根據(jù)圖1b所示X2-30/40、31/41、33、39驅(qū)動組件位置相鄰，X2-41葉片在最外側(cè)且最為厚重（圖1c）。由于X2-39葉片驅(qū)動齒輪磨損導(dǎo)致其軸承損壞，出現(xiàn)1～2 mm的匡動間隙的原因，導(dǎo)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(dǎo)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(cè)，再者幾乎沒有超過38 cm的調(diào)強(qiáng)子野能使兩葉片不在同一位置，故而延緩故障突發(fā)的機(jī)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(qū)動齒輪的作用，二者運(yùn)動頻率不一致使41葉片的驅(qū)動馬達(dá)阻力增大出現(xiàn)葉片的停頓現(xiàn)象導(dǎo)致自動保護(hù)，與準(zhǔn)直器轉(zhuǎn)動無關(guān)。半年前出現(xiàn)同樣的故障現(xiàn)象，更換了一塊MLC機(jī)架控制電源也與此有關(guān)。

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(jīng)過7年多的運(yùn)行，運(yùn)行到第5年后更換MLC部件較頻繁。發(fā)現(xiàn)與MLC相關(guān)故障，要根據(jù)故障現(xiàn)象及故障錯誤代碼與廠家維修工程師及時溝通對應(yīng)處理，掌握常規(guī)處理方法、避免由于處理不當(dāng)引發(fā)繼發(fā)故障[9-10]。

就本次故障而言，在更換MLC機(jī)架控制電源聯(lián)鎖故障排除后，如果不做MLC位置校準(zhǔn)，沒有發(fā)現(xiàn)葉片運(yùn)動不暢的現(xiàn)象，就不會對葉片進(jìn)行清灰防護(hù)處理，肯定不會發(fā)現(xiàn)X2-30、31、40、41單個葉片運(yùn)動的不正常現(xiàn)象，隱瞞故障隱患，有可能引發(fā)更嚴(yán)重的繼發(fā)故障增加維修成本[11]。

就齒輪磨損情況分析，該現(xiàn)象出現(xiàn)時間不超過半年，由于此次故障發(fā)現(xiàn)MLC運(yùn)動不暢，對葉片進(jìn)行維護(hù)的過程中發(fā)現(xiàn)的重大隱患故障，及時處理維護(hù)，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，降低停機(jī)率，保證患者正常治療盡量不受影響[12]。經(jīng)過一年多的運(yùn)行監(jiān)測，以及在更換MLC葉片部件時，隨機(jī)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(fā)現(xiàn)明顯異常，證明該維修方法可行[13-14]。經(jīng)查閱近5年相關(guān)故障文獻(xiàn)，多為介紹如何診斷MLC故障及常規(guī)維護(hù)方面的經(jīng)驗報道，未發(fā)現(xiàn)由于同類原因?qū)е翸LC故障的報道；咨詢廠家維修工程師，截止目前還在運(yùn)行的西門子直線加速器，也未發(fā)現(xiàn)有同類原因?qū)е翸LC故障出現(xiàn)。直線加速器要按國家相關(guān)規(guī)定定期維護(hù)，及時更換易損元器件同時，加大對多葉光柵的維護(hù)，每周檢測多葉光柵的到位精度，定期觀察單葉片運(yùn)動順暢程度、有無異常現(xiàn)象，每季度定期清灰，確保醫(yī)療質(zhì)量[15-19]。

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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(yī)師，主要研究方向為腫瘤的放射治療。

通訊作者郵箱：yangliuqin8888@163.com