Varian Millennium-MLC导槽镀膜升级前后性能比较

曹忠，罗广文，金明信，张焜毅

1.海南省肿瘤医院 放疗科，海南 海口 570312；2.中山大学肿瘤防治中心 华南肿瘤学国家重点实验室 肿瘤医学协同创新中心 放疗科，广东 广州 510060

Varian Millennium-MLC导槽镀膜升级前后性能比较

曹忠1，罗广文2，金明信1，张焜毅2

1.海南省肿瘤医院 放疗科，海南 海口 570312；2.中山大学肿瘤防治中心 华南肿瘤学国家重点实验室 肿瘤医学协同创新中心 放疗科，广东 广州 510060

目的 通过跟踪Varian Millennium-多页准直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）导槽镀膜升级前后叶片驱动电机PWM值以及MLC故障次数，对比分析镀膜升级前后MLC的性能变化。方法 对一台多页准直器导槽镀膜升级，分别记录和分析升级前后的各叶片驱动电机的PWM值和升级前后半年的MLC故障次数。结果 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之间的叶片增加30%，且升级后无PWM最大值大于16的叶片；半年比较发现MLC故障次数下降61.5%。结论 对多页准直器导槽镀膜升级可以有效减少叶片运动阻力，进而减少MLC故障频率，从而达到减少治疗过程中停机时间的目的。

多页准直器；调强放疗；驱动电机；驱动电流；故障频率

引言

调强放射治疗技术在临床应用中越来越普及，通常采用多页准直器（Multi-Leaf Collimator，MLC）来实现。常用的多页准直器调强方式：静态调强和动态调强。前者是叶片静止时出束，后者是叶片运动时出束，不管哪种方式，它们都是将许多子野合成大野[1-3]。由于野数的增多，多页准直器叶片的运动也相应增加，叶片运动的增加导致相关零件的磨损也增加，因此多页准直器的故障随着使用频率增加而增加[4-5]。

MLC故障在Varian加速器上非常常见，根据Varian MLC的日常维护经验可知，MLC系统故障多发生于叶片的机械运动区域，最常见的是叶片运行阻力的报错[6-7]。阻力增加的原因最常见的是灰层、油脂以及摩擦产生的残骸的影响，这通过清洁可以解决。另外导槽长期磨损也会变得凹凸不平，从而使阻力增加。目前有一种对MLC导槽进行镀膜升级的方法，采用特殊材料在导槽上镀一层润滑膜，可以减少叶片运行阻力，从而达到减少MLC故障的目的。通过实践证明该方法具有较好的效果，下文对该方法的实现和执行后的实际结果通过PWM阻力测量和故障统计的方法进行分析。

1 设备与材料

设备：美国Varian Trilogy高能医用电子直线加速器所配备的Millennium多叶准直器。

材料：镀膜溶液（溶液挥发，溶质沉淀在导槽表面形成一层润滑膜），清洁溶剂，夹板、垫圈和螺栓，尺子，热风枪，紫外光灯及紫外光防护眼镜，盆子，漏斗、滤纸和溶剂瓶（用来回收清洁溶剂），硬毛刷子，纱布，手套，口罩，维修工具以及备用的T型螺母、电机和丝杆。

2 升级方法

（1）机架旋转至180°，小机头旋转至0°，在4D ITC桌面点击“park”按钮使叶片全部收回。

（2）拆开机头外壳，将A、B两面上下两层的叶片全部拆下并按顺序排放。

（3）将Carriage部件拆出，将Carriage box分离出来。

（4）清洁导槽。将Carriage box里面的导槽用干燥的刷子刷一遍后放入盆子中，倒入清洁溶剂，使导槽能被全部浸泡，然后用刷子将导槽刷洗干净（清洁过导槽的溶剂通过滤纸过滤，还可以重复使用）。

（5）用夹板和螺栓将垫圈固定在Carriage box上，垫圈紧贴导槽边缘并超出导槽一些，以防止镀膜溶液漏出或溢出；用尺子测量两夹板之间的距离，通过调节螺栓使距离达到设定值，以使溶液不易从导槽与垫圈间隙漏出；将装好垫圈的Carriage box按导槽水平位置放入盆子中，准备镀膜。

（6）开始镀膜。取镀膜溶液一瓶，摇匀后均匀倒在导槽上，左右前后晃动Carriage box，以使溶液均匀分布到导槽各个位置；然后用热风枪对着溶液表面左右均匀地吹（注意保持一定距离），以加快溶剂挥发，同时用紫外光灯照射液体表面以便镀膜者观察液体表面是否水平；当溶剂全部蒸发后镀膜完成。如此将上下导槽完成镀膜。

（7）镀膜完后将Carriage box装回Carriage，然后将整个Carriage装回机头。

（8）清洁叶片并更换T型螺母（尤其注意叶片凹槽处的清理）。

（9）将叶片装回Carriage box。

（10）全部叶片装好后进行MLC初始化，初始化成功后将机头外壳装上。

（11）进行Auto Cycle测试。

（12）升级完成。

3 结果

在电机控制中，PWM信号用来控制开关功率器件的通断时间，传递所需能量给电机绕组[8]。在镀膜升级前后进行PWM测试，可以反映各个叶片在不同位置的运动阻力。通过在MLC控制终端Hyper Terminal中运行PWM诊断测试命令“diagLeafPWMTestMlc 01”，系统执行该命令进行自动检测，检测完毕后输出每个叶片在4个位置的电机PWM值。4个位置分别为：叶片在初始位置、距中心3/4位置、距中心1/2位置和距中心1/4位置。该值≤20即视为正常[9]，最佳值是8。

通过统计升级前后A、B两面各60片叶片4个位置的PWM平均值，其分布和变化分别见图1、图2。

图1 A面MLC镀膜升级前后PWM比较

图2 B面MLC镀膜升级前后PWM比较

MLC升级前后A、B面PWM值对照，见表1。

表1 MLC升级前后A、B面PWM值对照

通过图1、图2我们可以直观地看到，升级前叶片PWM值较为分散，数值较大，升级后叶片PWM值更为集中，多数叶片的平均PWM值大幅降低。表1从A、B面整体情况比较，可以看出升级后A面平均PWM下降13%，B面平均PWM下降9.7%，PWM值也更集中。由于多页准直器全宽叶片（A1-10，A51-60，B1-10，B51-60）运动范围小、运动频率较低、磨损较少、所以升级前后差别不大；而半宽叶片（A11-50，B11-50）运动范围大、运动频率高，所以磨损多，升级后改善明显[9-10]。

多页光栅在使用中，只要叶片在任何一个位置PWM值较大就会出现故障。为了统计方便，将叶片驱动电机在四个位置PWM最大值在8～10之间的叶片设为优等叶片，在11～15之间的叶片设为良好叶片，在16～20之间的叶片设为中等叶片，大于20的叶片设为差等叶片，统计结果，见表2。

表2 MLC升级前后叶片状态比较（片）

从表2中可以看出，升级前有2片叶片PWM值已经超过20，这类叶片很快就会因为PWM值过大而报错；PWM值在16～20之间的叶片有9片，它们在使用一段时间后PWM值就会升到20以上；另外一定数量的叶片在11～15之间，它们的PWM值随着使用时间增加也会慢慢变大。升级后几乎全部叶片的PWM值都在8～10之间，叶片可以在较长时间内维持在低PWM区间，即较长一段时间内不出故障。升级后PWM最大值在8～10之间的叶片占叶片总数（160片）的97.5%，增加30%，且没有PWM最大值超过16的叶片，叶片均处于低阻力运行状态。

同时，我们对升级前后的MLC分别进行6个月的故障跟踪，故障情况统计，见表3。

表3 MLC升级前后6个月的MLC故障情况

升级后MLC故障次数下降61.5%，升级效果显著，大大减少了治疗中断和维修频数。

4 讨论

Varian Millennium多叶准直器系统配置在各类C系列瓦里安加速器中，其软硬件功能强大，技术性能成熟，在各大医院放疗科应用广泛[11]。关于MLC到位精度对IMRT、VMAT以及无均整块射束（FFF射束）治疗的剂量学影响已经有广泛研究，无一不得出MLC质控的重要性[12-16]。各种高精度放疗技术对MLC的到位精度提出更高的要求。Varian 多页准直器在使用一定时间后，叶片的运行阻力增加，进而导致T型螺母磨损加快而松动以及电机负荷加重以至于损坏，甚至造成丝杆变形，上述情况都可能会导致叶片不能精确到位，影响治疗。

对每天连续工作12 h以上的加速器MLC，通过通常的MLC保养方法（清洁叶片与导槽并更换全部叶片的T型螺母）一般能维持两个月左右不出现阻力过大的问题。一般保养方法由于工作量较大，需要两个工作日时间，因此对于繁忙的放射治疗临床科室来说，保养频次仍然过高，不够理想。而MLC升级除了进行保养的工作之外还对导槽进行镀膜润滑，使导槽几乎能达到出厂时的状态，对每天连续工作12 h以上的加速器，一般能维持6个月左右而不出现阻力过大的问题。一般遇到MLC阻力过大问题后需要将相应叶片拆出来进行清洁，通过此升级便可大大减少日常繁琐简单的清洁工作。另外，为了减少叶片阻力，要注意加速器机房的防尘，也可以给在叶片与导槽接触的凹槽里面加适量润滑油，但是必须要用能够防辐射的润滑油，不然在射线照射下润滑油会变硬增加阻力。如果在升级后的有效期内出现MLC报错，通常不用先考虑导槽阻力方面的问题，而要考虑T型螺母、驱动电机、软电位器以及相关PCB的原因。

总之，MLC导槽镀膜升级可以大大地减少MLC故障次数，减少治疗中断和维修频数，让放射治疗临床工作可以更加顺利地进行，提高设备使用效率。

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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

罗广文，高级工程师，主要研究方向为医学物理和放疗设备的维护与质控。

通讯作者邮箱：luogw@sysucc.org.cn

本文编辑 袁隽玲