Varian Millennium-MLC導(dǎo)槽鍍膜升級(jí)前后性能比較

曹忠，羅廣文，金明信，張焜毅

1.海南省腫瘤醫(yī)院 放療科，海南 海口 570312；2.中山大學(xué)腫瘤防治中心 華南腫瘤學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 腫瘤醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心 放療科，廣東 廣州 510060

Varian Millennium-MLC導(dǎo)槽鍍膜升級(jí)前后性能比較

曹忠1，羅廣文2，金明信1，張焜毅2

1.海南省腫瘤醫(yī)院 放療科，海南 海口 570312；2.中山大學(xué)腫瘤防治中心 華南腫瘤學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 腫瘤醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心 放療科，廣東 廣州 510060

目的 通過跟蹤Varian Millennium-多頁(yè)準(zhǔn)直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）導(dǎo)槽鍍膜升級(jí)前后葉片驅(qū)動(dòng)電機(jī)PWM值以及MLC故障次數(shù)，對(duì)比分析鍍膜升級(jí)前后MLC的性能變化。方法 對(duì)一臺(tái)多頁(yè)準(zhǔn)直器導(dǎo)槽鍍膜升級(jí)，分別記錄和分析升級(jí)前后的各葉片驅(qū)動(dòng)電機(jī)的PWM值和升級(jí)前后半年的MLC故障次數(shù)。結(jié)果 A面平均PWM值下降13%，B面平均PWM值下降9.7%，PWM最大值在8～10之間的葉片增加30%，且升級(jí)后無PWM最大值大于16的葉片；半年比較發(fā)現(xiàn)MLC故障次數(shù)下降61.5%。結(jié)論 對(duì)多頁(yè)準(zhǔn)直器導(dǎo)槽鍍膜升級(jí)可以有效減少葉片運(yùn)動(dòng)阻力，進(jìn)而減少M(fèi)LC故障頻率，從而達(dá)到減少治療過程中停機(jī)時(shí)間的目的。

多頁(yè)準(zhǔn)直器；調(diào)強(qiáng)放療；驅(qū)動(dòng)電機(jī)；驅(qū)動(dòng)電流；故障頻率

引言

調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)在臨床應(yīng)用中越來越普及，通常采用多頁(yè)準(zhǔn)直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）來實(shí)現(xiàn)。常用的多頁(yè)準(zhǔn)直器調(diào)強(qiáng)方式：靜態(tài)調(diào)強(qiáng)和動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)。前者是葉片靜止時(shí)出束，后者是葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)出束，不管哪種方式，它們都是將許多子野合成大野[1-3]。由于野數(shù)的增多，多頁(yè)準(zhǔn)直器葉片的運(yùn)動(dòng)也相應(yīng)增加，葉片運(yùn)動(dòng)的增加導(dǎo)致相關(guān)零件的磨損也增加，因此多頁(yè)準(zhǔn)直器的故障隨著使用頻率增加而增加[4-5]。

MLC故障在Varian加速器上非常常見，根據(jù)Varian MLC的日常維護(hù)經(jīng)驗(yàn)可知，MLC系統(tǒng)故障多發(fā)生于葉片的機(jī)械運(yùn)動(dòng)區(qū)域，最常見的是葉片運(yùn)行阻力的報(bào)錯(cuò)[6-7]。阻力增加的原因最常見的是灰層、油脂以及摩擦產(chǎn)生的殘骸的影響，這通過清潔可以解決。另外導(dǎo)槽長(zhǎng)期磨損也會(huì)變得凹凸不平，從而使阻力增加。目前有一種對(duì)MLC導(dǎo)槽進(jìn)行鍍膜升級(jí)的方法，采用特殊材料在導(dǎo)槽上鍍一層潤(rùn)滑膜，可以減少葉片運(yùn)行阻力，從而達(dá)到減少M(fèi)LC故障的目的。通過實(shí)踐證明該方法具有較好的效果，下文對(duì)該方法的實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行后的實(shí)際結(jié)果通過PWM阻力測(cè)量和故障統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行分析。

1 設(shè)備與材料

設(shè)備：美國(guó)Varian Trilogy高能醫(yī)用電子直線加速器所配備的Millennium多葉準(zhǔn)直器。

材料：鍍膜溶液（溶液揮發(fā)，溶質(zhì)沉淀在導(dǎo)槽表面形成一層潤(rùn)滑膜），清潔溶劑，夾板、墊圈和螺栓，尺子，熱風(fēng)槍，紫外光燈及紫外光防護(hù)眼鏡，盆子，漏斗、濾紙和溶劑瓶（用來回收清潔溶劑），硬毛刷子，紗布，手套，口罩，維修工具以及備用的T型螺母、電機(jī)和絲桿。

2 升級(jí)方法

（1）機(jī)架旋轉(zhuǎn)至180°，小機(jī)頭旋轉(zhuǎn)至0°，在4D ITC桌面點(diǎn)擊“park”按鈕使葉片全部收回。

（2）拆開機(jī)頭外殼，將A、B兩面上下兩層的葉片全部拆下并按順序排放。

（3）將Carriage部件拆出，將Carriage box分離出來。

（4）清潔導(dǎo)槽。將Carriage box里面的導(dǎo)槽用干燥的刷子刷一遍后放入盆子中，倒入清潔溶劑，使導(dǎo)槽能被全部浸泡，然后用刷子將導(dǎo)槽刷洗干凈（清潔過導(dǎo)槽的溶劑通過濾紙過濾，還可以重復(fù)使用）。

（5）用夾板和螺栓將墊圈固定在Carriage box上，墊圈緊貼導(dǎo)槽邊緣并超出導(dǎo)槽一些，以防止鍍膜溶液漏出或溢出；用尺子測(cè)量?jī)蓨A板之間的距離，通過調(diào)節(jié)螺栓使距離達(dá)到設(shè)定值，以使溶液不易從導(dǎo)槽與墊圈間隙漏出；將裝好墊圈的Carriage box按導(dǎo)槽水平位置放入盆子中，準(zhǔn)備鍍膜。

（6）開始鍍膜。取鍍膜溶液一瓶，搖勻后均勻倒在導(dǎo)槽上，左右前后晃動(dòng)Carriage box，以使溶液均勻分布到導(dǎo)槽各個(gè)位置；然后用熱風(fēng)槍對(duì)著溶液表面左右均勻地吹（注意保持一定距離），以加快溶劑揮發(fā)，同時(shí)用紫外光燈照射液體表面以便鍍膜者觀察液體表面是否水平；當(dāng)溶劑全部蒸發(fā)后鍍膜完成。如此將上下導(dǎo)槽完成鍍膜。

（7）鍍膜完后將Carriage box裝回Carriage，然后將整個(gè)Carriage裝回機(jī)頭。

（8）清潔葉片并更換T型螺母（尤其注意葉片凹槽處的清理）。

（9）將葉片裝回Carriage box。

（10）全部葉片裝好后進(jìn)行MLC初始化，初始化成功后將機(jī)頭外殼裝上。

（11）進(jìn)行Auto Cycle測(cè)試。

（12）升級(jí)完成。

3 結(jié)果

在電機(jī)控制中，PWM信號(hào)用來控制開關(guān)功率器件的通斷時(shí)間，傳遞所需能量給電機(jī)繞組[8]。在鍍膜升級(jí)前后進(jìn)行PWM測(cè)試，可以反映各個(gè)葉片在不同位置的運(yùn)動(dòng)阻力。通過在MLC控制終端Hyper Terminal中運(yùn)行PWM診斷測(cè)試命令“diagLeafPWMTestMlc 01”，系統(tǒng)執(zhí)行該命令進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)完畢后輸出每個(gè)葉片在4個(gè)位置的電機(jī)PWM值。4個(gè)位置分別為：葉片在初始位置、距中心3/4位置、距中心1/2位置和距中心1/4位置。該值≤20即視為正常[9]，最佳值是8。

通過統(tǒng)計(jì)升級(jí)前后A、B兩面各60片葉片4個(gè)位置的PWM平均值，其分布和變化分別見圖1、圖2。

圖1 A面MLC鍍膜升級(jí)前后PWM比較

圖2 B面MLC鍍膜升級(jí)前后PWM比較

MLC升級(jí)前后A、B面PWM值對(duì)照，見表1。

表1 MLC升級(jí)前后A、B面PWM值對(duì)照

通過圖1、圖2我們可以直觀地看到，升級(jí)前葉片PWM值較為分散，數(shù)值較大，升級(jí)后葉片PWM值更為集中，多數(shù)葉片的平均PWM值大幅降低。表1從A、B面整體情況比較，可以看出升級(jí)后A面平均PWM下降13%，B面平均PWM下降9.7%，PWM值也更集中。由于多頁(yè)準(zhǔn)直器全寬葉片（A1-10，A51-60，B1-10，B51-60）運(yùn)動(dòng)范圍小、運(yùn)動(dòng)頻率較低、磨損較少、所以升級(jí)前后差別不大；而半寬葉片（A11-50，B11-50）運(yùn)動(dòng)范圍大、運(yùn)動(dòng)頻率高，所以磨損多，升級(jí)后改善明顯[9-10]。

多頁(yè)光柵在使用中，只要葉片在任何一個(gè)位置PWM值較大就會(huì)出現(xiàn)故障。為了統(tǒng)計(jì)方便，將葉片驅(qū)動(dòng)電機(jī)在四個(gè)位置PWM最大值在8～10之間的葉片設(shè)為優(yōu)等葉片，在11～15之間的葉片設(shè)為良好葉片，在16～20之間的葉片設(shè)為中等葉片，大于20的葉片設(shè)為差等葉片，統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表2。

表2 MLC升級(jí)前后葉片狀態(tài)比較（片）

從表2中可以看出，升級(jí)前有2片葉片PWM值已經(jīng)超過20，這類葉片很快就會(huì)因?yàn)镻WM值過大而報(bào)錯(cuò)；PWM值在16～20之間的葉片有9片，它們?cè)谑褂靡欢螘r(shí)間后PWM值就會(huì)升到20以上；另外一定數(shù)量的葉片在11～15之間，它們的PWM值隨著使用時(shí)間增加也會(huì)慢慢變大。升級(jí)后幾乎全部葉片的PWM值都在8～10之間，葉片可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持在低PWM區(qū)間，即較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不出故障。升級(jí)后PWM最大值在8～10之間的葉片占葉片總數(shù)（160片）的97.5%，增加30%，且沒有PWM最大值超過16的葉片，葉片均處于低阻力運(yùn)行狀態(tài)。

同時(shí)，我們對(duì)升級(jí)前后的MLC分別進(jìn)行6個(gè)月的故障跟蹤，故障情況統(tǒng)計(jì)，見表3。

表3 MLC升級(jí)前后6個(gè)月的MLC故障情況

升級(jí)后MLC故障次數(shù)下降61.5%，升級(jí)效果顯著，大大減少了治療中斷和維修頻數(shù)。

4 討論

Varian Millennium多葉準(zhǔn)直器系統(tǒng)配置在各類C系列瓦里安加速器中，其軟硬件功能強(qiáng)大，技術(shù)性能成熟，在各大醫(yī)院放療科應(yīng)用廣泛[11]。關(guān)于MLC到位精度對(duì)IMRT、VMAT以及無均整塊射束（FFF射束）治療的劑量學(xué)影響已經(jīng)有廣泛研究，無一不得出MLC質(zhì)控的重要性[12-16]。各種高精度放療技術(shù)對(duì)MLC的到位精度提出更高的要求。Varian 多頁(yè)準(zhǔn)直器在使用一定時(shí)間后，葉片的運(yùn)行阻力增加，進(jìn)而導(dǎo)致T型螺母磨損加快而松動(dòng)以及電機(jī)負(fù)荷加重以至于損壞，甚至造成絲桿變形，上述情況都可能會(huì)導(dǎo)致葉片不能精確到位，影響治療。

對(duì)每天連續(xù)工作12 h以上的加速器MLC，通過通常的MLC保養(yǎng)方法（清潔葉片與導(dǎo)槽并更換全部葉片的T型螺母）一般能維持兩個(gè)月左右不出現(xiàn)阻力過大的問題。一般保養(yǎng)方法由于工作量較大，需要兩個(gè)工作日時(shí)間，因此對(duì)于繁忙的放射治療臨床科室來說，保養(yǎng)頻次仍然過高，不夠理想。而MLC升級(jí)除了進(jìn)行保養(yǎng)的工作之外還對(duì)導(dǎo)槽進(jìn)行鍍膜潤(rùn)滑，使導(dǎo)槽幾乎能達(dá)到出廠時(shí)的狀態(tài)，對(duì)每天連續(xù)工作12 h以上的加速器，一般能維持6個(gè)月左右而不出現(xiàn)阻力過大的問題。一般遇到MLC阻力過大問題后需要將相應(yīng)葉片拆出來進(jìn)行清潔，通過此升級(jí)便可大大減少日常繁瑣簡(jiǎn)單的清潔工作。另外，為了減少葉片阻力，要注意加速器機(jī)房的防塵，也可以給在葉片與導(dǎo)槽接觸的凹槽里面加適量潤(rùn)滑油，但是必須要用能夠防輻射的潤(rùn)滑油，不然在射線照射下潤(rùn)滑油會(huì)變硬增加阻力。如果在升級(jí)后的有效期內(nèi)出現(xiàn)MLC報(bào)錯(cuò)，通常不用先考慮導(dǎo)槽阻力方面的問題，而要考慮T型螺母、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、軟電位器以及相關(guān)PCB的原因。

總之，MLC導(dǎo)槽鍍膜升級(jí)可以大大地減少M(fèi)LC故障次數(shù)，減少治療中斷和維修頻數(shù)，讓放射治療臨床工作可以更加順利地進(jìn)行，提高設(shè)備使用效率。

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Comparative Analysis of Performance for Varian Millennium-MLC Before and After Carriage Lubricant Filming

CAO Zhong1, LUO Guangwen2, JIN Mingxin1, ZHANG Kunyi2
1.Department of Radiotherapy, Hainan Cancer Hospital, Haikou Hainan 570312, China;2.Department of Radiotherapy, Sun Yat-sen University Cancer Center, State Key Laboratory of Oncology in South China,Collaborative Innovation Center of Cancer Medicine, Guangzhou Guangdong 510060, China

Objective To analyze the change of performance of Varian Millennium-MLC before and after lubricant filming, including the PWM of each leaf’s driving motor and failures. Methods Lubricant filming was performed on a Millennium-MLC carriage,PWM of each leaf’s motor was tested and recorded before and after lubricant filming. failure frequency of six months for multi-leaf collimator before and after lubricant filming was collected. Results The average PWM of all leaves decreased 13% and 9.7% for side A and side B, respectively. Number of leaves which maximum PWM between 8 and 10 increased 30%, and none of them exceed 16.Six months failures decreased 61.5%. Conclusion Lubricant filming on Millennium-MLC reduces movement friction of leaves and MLC failures significantly. Therefore, the purpose of reducing downtime during treatment is achieved.

multi-leaf collimator; intensity modulated radiotherapy; driving motor; driving current; failure frequency

TH741.1

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.12.026

1674-1633(2017)012-0106-03

2017-02-16

2017-03-19

羅廣文，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)獒t(yī)學(xué)物理和放療設(shè)備的維護(hù)與質(zhì)控。

通訊作者郵箱：luogw@sysucc.org.cn

本文編輯 袁雋玲