西门子Primus H直线加速器多叶准直器故障排除与维修

惠州市中心人民医院 （广东 惠州 516001）

内容提要：多叶准直器从1965年诞生并用于产生很好的适形辐射野后，便获得了快速地发展，现已广泛应用于主流的放射治疗技术中，成为现代医用直线加速器治疗准直器的重要组成部分。MLC的稳定工作对放疗计划实施和治疗效果具有重要的影响作用，本文对西门子Primus H直线加速器出现的不常见的三例多叶准直器故障及排除方法进行分析，以供参考。

肿瘤病灶的形状是不规则的，传统的方法是使用铅挡块，把肿瘤病灶外射线遮挡掉，以减少周围正常组织的受照剂量，保护重要器官和正常组织，制作铅挡块过程繁杂且射野适形效果不理想。

随着现代精确放射治疗技术的快速发展，多叶准直器（Multi-leaf Collimator，MLC）已经成为数字化直线加速器的重要组成部分，取代了传统的挡块，在计算机的自动控制下进行精确运动，形成与肿瘤靶区高度适形的不规则照射野，提高了治疗摆位的效率[1]。与传统的低熔点铅挡块相比，适形方面更具优势，不会产生对人体有害粉尘或气体。MLC不局限应用于射野适形，还广泛应用容积旋转调强、立体定向放疗等主流放疗手段，调节照射野形状，实现理想的剂量分布。由于生成子野数相对较多，MLC的正常与否对治疗效果起到重要作用。

现在医学中，医用直线加速器在肿瘤的放射治疗方面无可质疑的成为主导放疗设备，本院肿瘤放疗科在2005年引进一台Siemens Primus H型医用直线电子加速器，使用至今已有15年余，投入临床应用后，极大地减轻了惠州市肿瘤患者的痛苦，提高了肿瘤的治愈率和患者的生存质量。2014年4月本科室加装了MLC，代替加速器的下叶准直器（lowerjaw replacement），与原准直器X轴平行，但只支持静态调强，该MLC共有41对叶片，最大照射面积达40×40cm2，每片叶片的宽度是相差无几的，41对叶片在等中心平面的投影宽度约为1cm。叶片宽度越窄，MLC形成的不规则射野与靶区（PTV）形状的几何适形度越好。但是，考虑到剂量沉积函数对剂量分布的影响，即使使用无限窄的叶片，能达到的剂量分布精度也是有限的[2]，而且加工制造的难度要求更高和成本变得更加高昂。每片叶片最大及最小顶端位置的值是一样的，分别为20cm及-10cm。

西门子的MLC结构相对于瓦里安、医科达的内置式MLC较为复杂。虽然不同厂家生产的MLC采取不同的叶片控制方式，以使叶片达到准确的位置，但必须包括下述三项重要内容和步骤：①叶片位置的监测；②叶片控制逻辑；③驱动叶片到位的机构。西门子Primus H直线加速器MLC每片叶片运动控制组件都是由一个高精度线性编码器、1kΩ电阻的电位器、有刷电机和相应齿轮传动机构集合在一个模块上，机头上还装有三块探头板和驱动板，共同完成了对多叶准直器控制的作用[1]。

由于本科室西门子直线加速器长期高压使用，一天治疗时长达21h，在治疗过程中MLC处于持续运动状态，再加上使用年限长，难免折旧损耗。金属运动部件磨损，塑料电线老化，电线焊点脱落，均可能发生故障，难以检修。目前，这款机型在国内有一定的装机量，在使用过程中，可能会遇到与本科室MLC类似的故障，因此，把我遇到的部分故障和检修方法总结供同行参考。

1.故障一

1.1 故障现象

2017年8月为了确保所有的叶片在治疗过程中达到精确走位的效果，我们对MLC进行常规的质量保证（Quality Assurance，QA），先把治疗床升到等中心100cm处，用一张50×50cm的座桥纸，插入十字板找好等中心点，对X2整组叶片进行四点位（-10、0、10、20）的位置校准[3]，再对整个X2组的叶片进行走位测试，校准过程中，发现第01号叶片的走位相对于该组其他叶片有所偏差，但是机器并没有报108或122联锁，然后进入“SERVICE”（ALT+S）模式，按U键进入“MLC Calibration”子菜单，选择D键（DISPLAY），用上下键翻滚选中X2-01，查看当前叶片的Pot和Encoder的电位数值是相同的。进入机房用手控盒单独选中此叶片进行走位测试，发现在走位过程中，偶尔出现“Sensor Mismatch”，用螺丝刀去拨动该叶片，发现有点松动。转动机头到180°，发现在转动过程中，在重力影响下误差有4mm之多。

1.2 故障分析与维修

该叶片能行走，且Pot和Encoder的电位数值相同，故排除电机和电位器故障，而编码器是一个不容易坏的部件，因此，初步判定可能是上一次维修相邻MLC叶片的模块后，X2-01所处的运动控制组件模块在拆卸后未安装到位，导致齿轮传动打滑，从而引起该叶片位置发生偏差。

将多叶光栅的X1整组叶片开到20，X2整组叶片开到+5，此时X2-01电位器的阻值刚好为512Ω左右，Y铅门手控盒输入0数值即完全闭合，可防止东西掉入机头内部。将机架转到180°，按照MLC排布图（见图1），在机头找到X2-01所处的运动控制组件，即X2-01和X2-11整套的控制组件，松开螺丝，推动齿轮重新咬合，拧紧螺丝，用螺丝刀拨动X2-01。但该叶片仍出现轻微打滑现象，重新寻找故障原因。再次拆下该运动控制组件，稍微转动电机，但电位器并未转动，拆开该运动控制组件后发现其电机传动轴承磨损严重，传动结构齿合不良。考虑到从备用的运动控制组件模块中拆下一个轴承进行更换，新旧传动齿轮咬合的松紧度欠佳，动力传输效果不好，耗时长，因此，我们将用厂家组装好的X2-01叶片所对应的整个运动控制组件模块（编码器、电位器、电机传动及固定装置）进行更换，重新安装，校准MLC后，位置精度达到误差要求，X2-01叶片恢复正常，重力下无误差。

图1.MLC排布图

2.故障二

2.1 故障现象

在治疗出束过程中发现X2的第2叶片到第9叶片运动速率明显慢于其他叶片，偶尔还出现卡顿或不到位的现象，需要控制键盘操作进入“X JAWS”输入数值走动叶片，偶尔还会报122“MLC MOTION”联锁。

2.2 故障分析与维修

进入机房，将大机架角度转至90°，用手控盒控制X2整排MLC运动，并查看其运动状况，发现叶片X2-02至X2-09的叶片卡顿不到位。打开手电筒，发现X2-07叶片突出明显，槽榫有锈斑。回顾前次维修过程，在治疗时直线加速器出现漏水现象，经查为靶水管老化漏水，有可能是靶水管漏水时，刚好大机架在0°左右，导致部件生锈，铁锈顺水流而下，滴落至X2-02至X2-09 MLC叶片槽榫中，从而引起MLC运动阻力增大，增加了电机的运动负荷，影响叶片运动。因此，拆下X2-02至X2-09 MLC叶片，用95%的乙醇擦拭叶片上的锈斑，并用2000目的砂纸打磨，再涂上抗辐射、抗氧化润滑剂，组装好后，故障排除。

3.故障三

3.1 故障现象

在治疗过程中同时出现X1-14和X1-32电位值异常、X2-32叶片不走动的MLC故障，我们进行X1-14和X1-32控制组件电位器、X2-32控制组件的电机进行更换，在操作取下电机和电位器相应的固定装置以及转轴上的传动齿轮时，因螺钉的硬度均较低，需要特别注意力度的控制以及工具的选择，防止出现滑丝，从而导致无法进行拆装。每次更换完电位器，在回装控制组件之前，须用万用表测量新电位器的阻值，拨动其前端的转轴，使其阻值刚好为512Ω。所有因更换电机和电位器产生的新焊点都需要用热塑管进行绝缘包裹和加固。控制组件回装时，齿轮咬合，同时调整页片的松紧度。过紧导致叶片和齿轮间磨损加大，过松则叶片运动精度达不到要求。开机测试上述叶片运动均正常，因X1和X2两组MLC中都有叶片故障，需对两组82片光栅重新进行四点位（-10、0、10、20）的位置校准，接着发现X1-20叶片运动一会后，处于卡死状态，无法打开或闭合，并且报108、122联锁，复位后108、122联锁消失可以输入一个方野（10cm×10cm），发现X1-20叶片仍不能移动，反复输入不同的方野发现都是不能移动。利用加速器手控盒单独操作此叶片进行开关，亦无法完成。

3.2 故障分析与维修

查看MLC排布图，查找X1-20运动控制组件所处位置，发现该组件紧邻X1-14运动控制组件，初步判定此故障可能是由于安装X1-14组件过程中，未捋顺X1-20运动控制组件的电线，引起X1-20控制组件的电线被卡入X1-14运动齿轮，从而发生电线断路。我们拆下X1-20运动控制组件发现有一根电线卡入X1-14运动控制组件中，遂对X1-14运动控制组件也进行同步拆卸，拆下此根电线发现为扁平状态，芯已裸露，用万用表探针测量该线路中断。剪掉扁平段线路并焊接，热塑管包扎，故障解除。

4.总结

本科室西门子直线加速器MLC运动控制组件有五十套之多，往往维修某一块MLC运动控制组件时，需先拆除机头上的所有附属配件，找到故障组件所处位置，再一块块拆卸相对位置靠外的组件后才能更换故障的组件，该过程情况复杂、耗时较长。控制组件最常见的故障就是编码器、电位器、电机损坏，如果遇到一些特殊故障，将耗时更久。特别是遇到本文提到的故障三情况时，由于其属于安装失误，不能单从相关的设备资料获取信息，因此，在维修过程中要仔细观察，认真分析，结合故障发生特点和频次进行综合分析，尽可能通过自身维修经验，以及同行之间的分享，尽快分析出故障原因并解决，减少故障的排除时间与维修时间，保证设备的正常运行，让西门子直线加速器更好地为患者服务。