西门子加速器OPTIFOCUS多叶准直器故障检修三例
2016-02-09石先伟唐组阁
袁 志，石先伟，唐组阁，王 丽，任 杰
四川省南充市中心医院放疗中心，南充市，63700
西门子加速器OPTIFOCUS多叶准直器故障检修三例
【作者】袁 志，石先伟，唐组阁，王 丽，任 杰
四川省南充市中心医院放疗中心，南充市，63700
该文简单介绍了OPTIFOCUS多叶准直器的工作原理，针对常见的三种故障作出了具体的分析及维修。
直线加速器：多叶准直器；电位器；编码器；模数转换
0 引言
三维适形放疗和调强放疗已经成为现代放射治疗的主要手段，多叶准直器（multileaf -collimator，MLC）因其具有效率高 ，简化不规则照射野的塑形过程，增加照射野的数目等优点，而成为进行精确放疗的必备设备[1]，在国内外放疗中心普遍采用。但是由于多叶准直器的结构复杂，又是一个长期处于运动状态的部件，故障率非常高。现在将我院近年来的几例典型故障进行了总结。
1 西门子OPTIFOCUS多叶准直器工作原理
OPTIFOCUS采用双聚焦结构的设计，41个叶片对，允许每一叶片以弧线轨迹运动，为了将相邻叶片之间的泄露几率降至最低 ，叶片采用了双聚焦设计和舌片沟槽外形。OPTIFOCUS由高精度电机驱动，使用2个传感器 、1个电位器和1个相对编码器来确定叶片位置。电位器有叶片位置的绝对值，而编码器是相对值并在每次开启 MLC 电源时进行初始化。编码器的采样率较高，反馈间隔大约为 20 ms，而电位器为100 ms。编码器值会用于 MLC 的正常工作，而电位器用作辅助传感器。由于电位器使用的是绝对值，因此它检测通过编码器计算出的叶片位置值。每片叶片的高精度电机、电位器、编码器集成为一个模块安装于加速器机头上。常见故障连锁为108（MLC ERROR）MLC错误、112(MLC H/W FAILURE) MLC控制器故障、122(MLC MOTION)MLC 意外移动。
2 常见故障维修
2.1 故障一
2.1.1 故障现象
单片叶片卡死不能运动，机器连锁报108和122连锁。
2.1.2 故障分析
由于是单片叶片卡死，其他叶片工作正常，首先排除公用电路及驱动板问题，问题范围缩小至单片叶片线路、电机、传感器、编码器、及电位器问题。
2.1.3 故障维修
关机，拆下卡死叶片所对应电机、编码器、及电位器模块，用手转动电机齿轮，发现齿轮能比较轻松的运动，证明机械部分为正常状态。将该组模块的线路和旁边线路模块的线路进行对调，开机测试发现该组叶片运动正常，而旁边的叶片处于卡死状态。初步断定此故障由线路引起。检查该组线路发现有一根线为扁平状态，估计是安装时被卡入螺钉内所至。用探针测量该线路通断为断路，将该线路扁平段剪掉并焊接，包扎固定后开机测试，一切正常。
2.2 故障二
2.2.1 故障现象
机器运行时偶然出现108和122连锁，强行运动叶片后复位机器故障消失，之后反复出现。进行叶片校准也无济于事[2]。
2.2.2 故障分析与维修
考虑到108和122连锁可以复位消除，把故障范围缩小至编码器数据和电位器数据不匹配上面。机器故障时，进入机器维修模式，按ALT+S进入维修菜单，按U进入MLC Calibration子菜单，按D显示MLC叶片当前状态[3]，用上下键逐个检查叶片编码器和电位器数值，发现其中有某个叶片编码器数值和电位器数值出现0.5 mm偏差，用手控盒强行运动该叶片，发现运动1 cm后编码器数值和电位器数值吻合，初步断定为电位器故障，MLC电位器为高精度电位器，其阻值必须为线性变化，一旦某一点的阻值不线性了，就会发生编码器数值与电位器数值偏差。更换该叶片对应电位器，开机进行叶片校准后，故障消失。
2.3 故障三
2.3.1 故障现象
机器运行中出现108和122连锁，复位无效，强行运动叶片时发现X2方向第30到41片叶片无法运动，关机重启故障依旧。进入维修模式查看，发现X2方向第30到41片叶片电位器数据混乱[4]，无法进行叶片校准。
2.3.2 故障分析
考虑到叶片数据的整体变化，排除掉单个叶片电位器和编码器的问题，问题应当从MLC控制柜和MLC数据处理板处来。查阅电路图，找出了X2 30到41片的信号通路见图1。
图1 MLC叶片信号通路结构图Fig.1 Structure of the MLC signaling pathways
由图1可以看出，X2方向的叶片信号是经由机头上的SENSOR I/F NO.2板到Collimator板到SENSOR I/ F NO.1号板到机柜[5]。而X2叶片的信号是混合交叉传入SENSOR I/F NO.2板，线路应该是没有问题的，因为如果线路有问题的话，X2 1-29中也应该有叶片出错。而X1和X2的数据分别经过SENSOR I/F NO.2号、SENSOR I/F NO.3号板进行处理后进入SENSOR I/F NO.1号板进行数据处理后再传到MLC机柜。那么故障最大可能性应出在SENSOR I/F NO.2号板。再查看SENSOR I/F NO.2的结构图，见图2。
图2 SENSOR I/F NO.2结构图Fig.2 Structure of SENSOR I/F NO.2
虚线内为SENSOR I/F NO.2板，信号进入后，分成了三组，X2 1-16 、X2 17-29、 X2 30-41三组信号分别通过三块ADG506A模拟转换开关电路后，又分为了X2 1-30和 X2 30-41两组信号分别通过两块AD1674模拟数字转换电路进行模数转换。现在是X2 30-41这组信号出现问题，极有可能是AD1674坏掉，几乎不可能是ADG506A坏掉，因为开关电路是坏掉是不可能引起数据错误的。
2.3.3 故障维修
拆开机头，取下SENSOR I/F NO.2板，剪断AD1674芯片脚，烙铁取下芯片脚，吸掉残留在板孔里的焊锡，再换上芯片焊好。这里特别要说明的是不能用热风枪吹，因为电路板为印刷电路，而且旁边芯片众多，多为贴片，热风枪吹不一定能取下芯片，而且可能使电路板受损，造成不可弥补的损失。装上SENSOR I/F NO.2板，开机测试，叶片可以强行运动了，只是数据还是混乱，进行了叶片数据校准后，一切正常。
3 总结
总体来看西门子PRIMUS加速器OPTIFOCUS多叶准直器出现故障的位置不外乎线路连接部份、编码器电位器部份、控制处理板部份等，前面两个部位最为常见，后一个部位较少见。只要能够了解到MLC的结构及其信号通路，做到具体问题具体分析，就能很快找到故障点并加以解决。
[1] 胡逸民, 张红志, 戴建荣, 等. 肿瘤放射物理学[M]. 北京: 原子能出版社, 1999: 123-125.
[2] 赵书学, 廖福锡. 西门子直线加速器ONCOR MLC-82故障浅析[J]. 中国医疗设备, 2013, 28(11): 139-140.
[3] 袁一戈, 王小虎, 高力英. 西门子PRIMUS-H型直线加速器多叶准直器故障排除[J]. 中国医学装备, 2012, 9(11):93-94.
[4] 朱海生, 董永英, 严浩林，等. 西门子直线加速器多叶光阑系统的系列故障分析[J]. 中国医疗设备, 2011, 26(7):135, 140.
[5] 何海, 陈伟, 黄强. 西门子医用加速器多叶光栅(MLC)故障维修[J].中国医学装备, 2015, 30(1): 161-163.
Three Cases of Troubleshooting for Multi Leaf Collimator of Siemens Accelerator OPTIFOCUS
【Writers】YUAN Zhi, SHI Xianwei, TANG Zuge, WANG Li, REN Jie
Sichuan Nanchong central hospital radiotherapy center Nanchong Sichuan 637900
This paper simply introduces the working principle of OPTIFOCUS multi leaf collimator, made a concrete analysis and maintenance for three cases of troubleshootimg .
linear accelerator, multileaf collimator, Potentiometer, encoder，Analog-to-digital conversion
R730.55
A
10.3969/j.issn.1671-7104.2016.04.022
1671-7104(2016)04-0311-02
2016-03-29
袁志，E-mail: 1272676@qq.com
