醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器MLC常見故障及分析

萬思明，張懷文，洪 潮

江西省腫瘤醫(yī)院放療中心，南昌市，330029

醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器MLC常見故障及分析

【作 者】萬思明，張懷文，洪 潮

江西省腫瘤醫(yī)院放療中心，南昌市，330029

該文介紹了醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器MLC常見故障，詳細(xì)分析總結(jié)了故障產(chǎn)生的原因，維修思路及處理方法，希望為廣大直線加速器維修同行提供一定參考。

直線加速器；MLC；故障維修

0 引言

不論SBRT還是IMRT、cRT等照射技術(shù)，都需要通過MLc的運(yùn)動(dòng)控制照射野形狀，保證靶區(qū)劑量的同時(shí)避免正常組織受到誤照。直線加速器執(zhí)行任何一個(gè)治療處方都離不開MLc的運(yùn)動(dòng)，MLc是直線加速器日常治療中運(yùn)動(dòng)最多的部件。因此MLc葉片運(yùn)動(dòng)故障也是加速器最常見的問題之一[1-2]。直線加速器MLc由機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分和光學(xué)組件組成[3]。我們?cè)谌粘＞S修中觀察總結(jié)得出MLc故障主要可分為機(jī)械故障、光學(xué)組件、電子電路故障以及相對(duì)應(yīng)的軟件上校準(zhǔn)錯(cuò)誤引起相關(guān)故障等[4-5]。由于軟件問題引發(fā)的故障相對(duì)較少見，一般解決措施也是通過重新安裝或恢復(fù)系統(tǒng)軟件來處理，因此在這里不做敘述。

1 工作原理[6]

要了解加速器MLc工作原理，首先要明白醫(yī)科達(dá)加速器位置監(jiān)測(cè)機(jī)制，在leafbank上面有四個(gè)參考反光點(diǎn)，它確定整個(gè)MLc系統(tǒng)的坐標(biāo)系，leafbank不動(dòng)，那么整個(gè)MLc坐標(biāo)系都不會(huì)變化，每個(gè)MLc的內(nèi)前端，靠近楔形塊方向有一小片長(zhǎng)方形的反光點(diǎn)，通過射野燈在它上面反光，經(jīng)過鏡子的反射，被攝像頭收集，再經(jīng)過ccU處理，發(fā)送回主機(jī)經(jīng)LIB板再在MLc framegrabber處理之后在顯示器顯示出來。在實(shí)際工作中，主機(jī)發(fā)送處方位置信息通過導(dǎo)線傳送到BLD electronic assembly, ccU時(shí)刻處理收集攝像頭采集葉片位置信息，當(dāng)MLc位置和處方給出坐標(biāo)不同時(shí)，那么BLD electronic assembly中的程序控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板，然后馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板控制馬達(dá)運(yùn)動(dòng)，直到MLc到達(dá)指定位置。

2 機(jī)械故障

機(jī)械故障產(chǎn)生主要是MLc日常運(yùn)動(dòng)造成的機(jī)械磨損造成，機(jī)械部分包含Leaf-bank，葉片、絲桿以及驅(qū)動(dòng)絲杠的馬達(dá)。若MLc不能運(yùn)動(dòng)但軟件未報(bào)錯(cuò)（419 MLc not ready除外）我們就要考慮MLc有機(jī)械故障。在日常工作中我院加速器常見機(jī)械故障有以下幾種：①馬達(dá)絲桿故障。進(jìn)入維修模式拉動(dòng)葉片觀察那些葉片不能運(yùn)動(dòng)。通過十字膜發(fā)現(xiàn)沒有葉片碰撞，用專用工具將馬達(dá)卸下后換上醫(yī)院備用的新馬達(dá)之后MLc還是不運(yùn)動(dòng)，而將卸下的馬達(dá)裝到可以正常運(yùn)動(dòng)的葉片該葉片能正常運(yùn)動(dòng)所以該馬達(dá)沒問題，用一字螺絲刀輕輕旋轉(zhuǎn)，感覺力度比較大。將絲桿取出發(fā)現(xiàn)絲杠變形有一定彎曲，更換絲桿后故障消失。此處需要注意的是，在安裝新的絲桿時(shí)候，一定要手動(dòng)方式把絲桿擰到最里面，即MLc位置處于最外的位置，再緊上絲桿固定套，再手動(dòng)方式來回走動(dòng)絲桿，檢查運(yùn)動(dòng)是否順暢。假若不這樣安裝，葉片處于最里面，由于重力作用，葉片可能稍微下沉，絲桿底座中心和NUT中心不在同一個(gè)水平面，容易磨損絲桿。②碰撞故障。葉片碰撞在一起。首先用專用工具將馬達(dá)卸下，然后用一字螺絲刀旋轉(zhuǎn)絲桿將葉片分開，并查看葉片的到位精度，發(fā)現(xiàn)一切正常，重新裝上馬達(dá)后，MLc恢復(fù)正常工作。③鎢門運(yùn)動(dòng)故障。常見主要有fine pot offset、ten turn pot和check pot，這類故障通過更換對(duì)應(yīng)電位器再做相應(yīng)的校準(zhǔn)處理就會(huì)得到解決。還有一種是鎢門皮帶斷裂而引起的鎢門不能正常運(yùn)動(dòng)。我們拆開小機(jī)頭外殼將斷裂的皮帶清理出來后，通過十字膜發(fā)現(xiàn)鎢門仍有一定的傾斜（鎢門傾斜時(shí)不能通過軟件直接驅(qū)動(dòng)以防損壞鎢門）。首先用坐標(biāo)紙放在十字膜上，將坐標(biāo)紙中的一條線對(duì)齊小機(jī)頭十字線后手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)鎢門使鎢門在十字膜上的投影與坐標(biāo)紙中的其它線重合后來使鎢門恢復(fù)正常，然后再重新更換新的皮帶后開機(jī)發(fā)現(xiàn)MLc可以正常工作。

3 光學(xué)組件燈部分的常見故障

故障主要有以下幾種：①射野燈損壞。建議射野燈每三到四個(gè)月更換一次。更換后燈泡電壓一般檔位調(diào)到9，電壓12.7 V左右。對(duì)于5.0版本軟件，選擇一個(gè)Minor offset野后點(diǎn)擊clear，調(diào)節(jié)光圈使反光點(diǎn)看起來達(dá)到似連非連的狀態(tài)；對(duì)于5.0以上版本軟件，則需要通過MLc優(yōu)化葉片到最佳工作狀態(tài)，平均值在13～15最好。②聚酯薄膜鏡損壞。鏡子在輻射場(chǎng)中會(huì)變脆，常見表現(xiàn)為破裂，若在MLc屏幕中觀察到有反光點(diǎn)扭曲，中間有一部分MLc沒有反光點(diǎn)則鏡子為損壞，更換鏡子并做調(diào)節(jié)以達(dá)到最佳效果。③攝像頭故障。表現(xiàn)為剛開機(jī)工作良好，工作一段時(shí)間后，采光變差，明顯看到MLc變暗，MLc屏幕中顯示葉片寬度變小，通過調(diào)節(jié)又能恢復(fù)正常，但一段時(shí)間后這個(gè)故障現(xiàn)象報(bào)錯(cuò)越來越頻繁。由于ccU出現(xiàn)故障也會(huì)產(chǎn)生此現(xiàn)象，所以我們判斷攝像頭好壞時(shí)還要參考它的Party 2217 item 101的值，這個(gè)值越接近2100就表明攝像頭越接近壽命的終點(diǎn)，性能越差，就需要更換新的攝像頭。④軟件報(bào)錯(cuò)Lost leaf Y 1/2 Too narrow、Too wide。觀察MLc屏幕上有紅點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)攝像頭的光圈并優(yōu)化MLc或者檢查校準(zhǔn)后一般可解決此類問題。如果一段時(shí)間后反復(fù)又報(bào)錯(cuò)，但其它硬件如攝像頭，射野燈等正常的話則需要通知廠家維修部門更換反光點(diǎn)（更換反光點(diǎn)需要特殊工具一般由廠家完成）。我院的反光點(diǎn)大概2年左右換一次。光學(xué)系統(tǒng)的灰塵積累也會(huì)對(duì)MLc造成影響，所以要定時(shí)清潔，清潔后要對(duì)相應(yīng)的組件及時(shí)進(jìn)行校正，先用mylar mirror調(diào)整光垂直，然后再調(diào)節(jié)攝像頭和鏡子，最后在軟件上調(diào)節(jié)參考反光點(diǎn)和Video-line等，在放射物理師參與下做好葉片校準(zhǔn)，以保證臨床治療中葉片處于正常準(zhǔn)確工作狀態(tài)。建議在MLc反光點(diǎn)壽命的中后期常檢查MLc到位精度，因?yàn)镸Lc隨著使用，反光效果變差，反光片有的部分反光效果變差，遠(yuǎn)離射野燈的葉片影響較大，可能需要對(duì)位置微調(diào)，所以需要常做校準(zhǔn)保證位置準(zhǔn)確性。

4 電路故障

電路故障是MLc維修中最為復(fù)雜的。涉及的東西比較多，要熟悉MLc工作供電來源，MLc運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中有2個(gè)電源，其中一個(gè)位于12區(qū)，叫做MLc Signal PSU，提供±15 V、+5 V和0 V輸出，±15 V對(duì)攝像頭、風(fēng)扇和電路板上模數(shù)轉(zhuǎn)換塊子提供電源，+5 V多用于電路板上集成芯片等供電。MLc Signal PSU 通過25區(qū)的交接板，然后用retractile a/B（扁平電纜）傳遞電信號(hào)到小機(jī)頭上MLc electronic assembly給上述介紹的零部件供電。另一個(gè)電源位于15區(qū)，叫做Leaf-bank PSU，提供±15 V的電壓，主要用于MLc葉片馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)板上相關(guān)回路的供電。在維修過程中我們常見以下幾種故障：①軟件報(bào)錯(cuò)snapper error。這個(gè)報(bào)錯(cuò)與MLc Signal PSU有關(guān)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)攝像頭不正常工作，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，觀察MLc electronic assembly的VPoS和VNeG的相關(guān)LeD燈不亮（正常狀態(tài)為綠色），我們判斷MLc Signal PSU損壞，更換新的電源重啟后恢復(fù)正常。②MLc一邊或者兩邊的葉片都不能運(yùn)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)單個(gè)葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)整個(gè)leafbank一起運(yùn)動(dòng)。出現(xiàn)這個(gè)問題，首先考慮是否leaf-bank PSU損壞，查看leafbank PSU指示燈發(fā)現(xiàn)顯示不正常（正常也是綠色的），進(jìn)入維修模式edit machine item中輸入item 2218/2219 Part4查看15 V電壓發(fā)現(xiàn)不正常，由此判斷l(xiāng)eaf-bank psu損壞，更換新的電源重啟后恢復(fù)正常。③葉片走位速度不一致，快慢不一。在排除機(jī)械問題情況下，葉片走到位置后仍出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)紅點(diǎn)，考慮馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板有問題，通過左右互調(diào)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板后發(fā)現(xiàn)相應(yīng)問題轉(zhuǎn)移到另一邊的MLc，確認(rèn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板損壞，需要更換。④MLc在轉(zhuǎn)動(dòng)小機(jī)頭時(shí)突然紅屏，再轉(zhuǎn)動(dòng)后MLc屏幕顯示又恢復(fù)正常。由于在小機(jī)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，而retractile a/B跟隨小機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生拉伸和卷屈，故應(yīng)首先應(yīng)查看扁平電纜狀況。經(jīng)更換扁平電纜后發(fā)現(xiàn)問題解決。⑤MLc沒有圖像。MLc圖像是由射野燈發(fā)出光源經(jīng)過反光鏡和反光點(diǎn)折射后被攝像頭采集傳送到LIB 板上的BNc接口接收，經(jīng)過LIB板初步處理分離出單獨(dú)的信號(hào)通過DIN接口傳送到MLc framegrabber電路板，經(jīng)進(jìn)一步處理后變?yōu)槲覀內(nèi)庋勰芸吹降腗Lc圖像。發(fā)現(xiàn)MLc沒有圖像后，首先查看鏡子攝像頭問題，前面在光學(xué)部分以經(jīng)有檢查方法這里不敘述。而在確定鏡子攝像頭正常后，懷疑隨機(jī)架一起轉(zhuǎn)動(dòng)的JJ（視頻線）線有問題。通過萬用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)JJ線正?；蛘吆椭車渌€對(duì)調(diào)來排除，然后懷疑LIB板或MLc framegrabber損壞。將LIB板上的BNc線聯(lián)接到外用監(jiān)視器上發(fā)現(xiàn)MLc有圖像，去掉LIB板直接將MLc視頻線接到MLc framegrabber上面發(fā)現(xiàn)也有圖像。由此推斷MLc framegrabber正常，是LIB板損壞導(dǎo)致MLc沒有圖像，更換LIB板后發(fā)現(xiàn)問題得到解決。

5 總結(jié)

綜上所述，引起MLc故障原因多種多樣，對(duì)于MLc故障維修我們要通過一步一步的排查最終找到問題并解決。除了解決故障報(bào)錯(cuò)問題外，加速器器的日常維護(hù)保養(yǎng)我們也不能忽視。盡可能保證機(jī)房溫濕度恒定，對(duì)多葉準(zhǔn)直器要定期維護(hù)保養(yǎng)，從而使MLc 能持久準(zhǔn)確更好的為病患服務(wù)。

[1] 劉凱. 醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器 MLc維修二例[J]. 醫(yī)療裝備, 2014, 11(1): 95.

[2] 屠波. 醫(yī)科達(dá)Precise直線加速器MLc的日常維護(hù)與常見故障[J].內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)雜志, 2009, 41(5): 189.

[3] 常宗強(qiáng), 張東. 醫(yī)科達(dá)precise 型直線加速器多葉光柵常見故障分析[J]. 醫(yī)療裝備, 2009, 22(11): 70.

[4] 錢建升. 醫(yī)科達(dá)Precise(105753)加速器運(yùn)行情況的分析探討[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2015, 12(8): 60-63.

[5] 王京陵. Precise醫(yī)用加速器多葉準(zhǔn)直器反光點(diǎn)故障的判斷分析和維修要點(diǎn)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備, 2013, 34(1):134.

[6] 王可壽. 醫(yī)科達(dá)直線加速器多葉準(zhǔn)直器的故障分析[J]. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備, 2011, 26(10): 142.

下面是畸變校正前后效果對(duì)比如圖5、圖6所示。

圖5 未做畸變校正前圖片F(xiàn)ig.5 Picture before distortion correction

圖6 畸變校正后圖片F(xiàn)ig.6 Picture after distortion correction

從圖5中明顯可以看出圖像在未做幾何失真校正之前，圖像邊沿有明顯彎曲變形，經(jīng)過幾何失真校正后彎曲變形明顯消除，如圖6所示。

從校正的結(jié)果來看，通過一階形式的徑向幾何失真校正后，圖像變形有了明顯的改善，尤其是圖像邊緣處，變形基本消除。由此可見，經(jīng)面陣ccD 鏡頭幾何失真校正后，圖像的幾何失真基本沒有了。

綜上所述，本文提出一個(gè)常見的幾何失真校正的方法。該方法利用直線的透視的不變性來求解鏡頭的幾何失真參數(shù)，不需要光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部的任何參數(shù)，也不要制定的坐標(biāo)系統(tǒng)。只需要一套簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備用于求出光學(xué)系統(tǒng)的幾何失真系數(shù)。該算法能夠?qū)崿F(xiàn)圖像幾何失真的快速準(zhǔn)確校正，從而大大提高了臨床圖像診斷效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 榮長(zhǎng)軍, 趙會(huì)超, 韓衛(wèi)華. 面陣ccD鏡頭畸變校正[J]. 光電技術(shù)應(yīng)用, 2007, 22(4): 18-20, 55.

The Analysis of MLC Failure in Elekta Precise Linear Accelerator

【 Writer 】WAN Siming, ZHANG Huaiwen, HONG Chao
Department of Radiation Oncology, Jiangxi Province Cancer Hospital, Nanchang, 330029

linear accelerator, multileaf collimator, breakdown maintenance

R318.6

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2016.04.022

1671-7104(2016)03-0232-03

2016-01-22

江西省衛(wèi)生廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（20141125）；江西省自然科學(xué)基金（20151BBG70135）

萬思明，e-mail: 254843492@qq.com

張懷文，e-mail: wuming830822@163.com

【 Abstract 】The causes of common MLC failure in Elekta Precise linear accelerator were detailed analyzed. And the methods of repairing and handling MLC faults were also presented in detail. It is hoped that some repairing experience for the maintenance engineers of linear accelerator can be provided by this paper.