NORLAND骨密度儀X射線源維修

王慧

北京誠達興盛醫療器械有限公司，北京　102600

NORLAND骨密度儀X射線源維修

王慧

北京誠達興盛醫療器械有限公司，北京102600

[摘要]本文主要介紹雙能X線骨密度儀原理及X射線源結構組成，根據X線控制板原理圖，為元器件或板級維修提供理論依據，從而達到維修快速、節約費用、維修結果更優、保障醫療診斷的目的。

[關鍵詞]雙能X線骨密度儀；骨質疏松癥；X線源

1　雙能X線骨密度儀檢測原理和雙能X線源結構分析

雙能X線吸收技術（DEXA）是利用骨骼和軟組織對不同的主要能譜段45（keV）和80（keV）產生不同的能量強度衰減而將骨皮質與骨松質區分開的原理檢測骨骼中骨礦物質含量[1]。

X射線源是骨密度儀中最重要的部件，NORLAND骨密度儀X射線源（圖1）按結構分為[2]：① 油箱外控制部分；② 射線保護裝置和雙能X射線發生控制器；③ X射線控制電路；④ 油箱內組成部分；⑤ 冷卻系統；⑥ 高壓發生電路和燈絲電路；⑦ X射線球管。

圖1　X射線源的組成

2　X射線源系統油箱外故障與維修

2.1射線保護裝置和雙能X射線發生控制器故障

2.1.1故障一

2.1.1.1故障現象

做日常校準時，定好A、B點后機器死機，提示掃描床沒有響應。

2.1.1.2故障分析及處理

觀察機器停止在確定A、B校準點之后，按照程序，此時機器應測試X射線后運行確定質控體模的C、D點。判斷機器沒有檢測到X射線，檢測X射線沒有問題。分析應該在射線路線上控制部分有故障。在油箱和過濾片之間有X線保護裝置--關閉器。在沒有檢測掃描指令時，關閉器處于關閉狀態。關閉器是由1個微型馬達帶動含鉛阻擋片組成，可擋住或離開射線窗口，它的狀態由1個微動傳感器傳給控制中心[3]。每次掃描時，機器都會給指令讓關閉器開關射線窗。正常的開關時間在6ms之內，超過時間控制中心沒有收到指令反饋，機器就會因為超時而停機。觀察微動傳感器一直被關閉器壓著，彈性變小，不能迅速彈開。更換微動傳感器，故障排除。更換時切記要瞬間焊接，防止融化傳感器管腳。

2.1.2故障二

2.1.2.1故障現象

日常校準偶爾不通過，質控體模準度、精度不好。檢測重復性也不好。

2.1.2.2故障分析及處理

此現象表明儀器的各個檢測和掃描功能正常。懷疑影響準確度的雙能X射線和探測器部分性能不穩定。在維修程序中檢測探測器和雙能X線穩定性正常。由于維修程序檢測的是靜態性能，而實際掃描是動態的，即X射線能量會根據檢測物體的厚度調整。該調整是利用1個動態過濾片系統進行的(圖1)。每個過濾片都是由釤粉固定在直徑0.8cm的圓形過濾片內。根據釤粉的厚度分為高、中、低衰減過濾片，X射線通過它后會按比例衰減到一定值，這樣對不同體重的病人都能夠達到探測器（NaI晶體+光電倍增管）工作的有效線性范圍而不在飽和區[3]。過濾片的檢測特性有兩點：① 進出X線路徑的速度；② 衰減X線計數值。利用維修程序FILTERTEST檢測過濾片進出X線的時間達到系統要求的6ms；觀察高、中、低衰減值比例應為4：2：1；而實際卻達到2：2：1；且高衰減數值不穩定。拆開過濾片系統觀察，透明塑料片夾層中的固體釤餅已經粉化了。經過常年使用，過濾片高速進出X線路徑撞擊定位橡膠，使固態的釤餅變成松軟的釤粉。在進出檢測路徑時，粉化的釤粉會在兩片塑料片中間晃動，使X線的衰減每次不一致。

NORLAND廠家對于任何動態過濾片系統（包含3組過濾片和馬達、驅動板、X線關閉器及傳感器）故障，都只允許整體更換，價格昂貴。采取手工維修，掀開上面的塑料片，將釤粉聚集到中心2～3mm處，滴入快干膠如502，蓋上塑料片，用硬物品壓平。在X線測試路徑上測量衰減值，如果衰減太多說明過厚，輕掀開塑料后打磨掉一些釤粉后再測試，至衰減值在允許的范圍內即可。

2.2X射線控制電路故障

X線控制電路板位于油箱外部，包含電源部分、高壓控制及監測電路、毫安控制監測電路、溫度控制監測電路、燈絲電壓初級驅動電路、故障監測報警電路等[4]。

2.2.1故障現象

無X射線。

2.2.2故障分析及處理

拆卸X線源系統的油箱部分非常復雜費工，因此先從控制電路檢查。觀察X射線高壓控制板上的電源指示燈不亮。測量該板總輸入電壓38V正常。檢測各路輸出測試點5、±15、±10V，只有+15V電壓為0。+15V是38V經過1個L M7812CT降壓后產生的（圖2）。測量L M7812CT芯片的輸出端和地阻抗為無窮大。更換7812芯片，故障解決。

圖2　部分控制電路圖

3　X射線源系統油箱故障與維修

3.1冷卻系統故障

3.1.1故障一

3.1.1.1故障現象

掃描時出現間歇性停頓。有時會徹底死機，提示掃描床沒響應。

3.1.1.2.故障分析及處理

機器在掃描時是滿電壓和滿電流工作，出現間歇性停頓考慮是X射線內高壓放電所致。觀察故障出現時，X射線源高壓控制電路板上過壓、過流報警指示燈閃動。利用維修模式，連續加載滿電壓和滿電流2h使X射線源內的油熱起來后進行掃描檢測，儀器一切正常。但涼機狀態進行掃描，故障又出現。判斷是電氣絕緣冷卻使絕緣油阻抗系數降低、絕緣性能下降。

更換電氣絕緣油。值得注意的是，更換X射線源油箱內部的任何配件都要無塵操作，更換電氣絕緣油并進行球管的訓練[5]。訓練程序為階梯式持續對球管逐漸升壓、升電流至滿電壓、電流，這樣同時會提高絕緣油溫度。經過持續8h的滿電壓和電流訓練，球管運行更加穩定，壽命也得到延長。同時排空了新電氣絕緣油中的水分，X射線源正常工作。

3.1.1.3經驗小結

電氣絕緣油的選擇非常重要，必須具有高絕緣耐壓、高電阻系數、低功率因素、高度化學穩定性、低粘度、優異的熱交換性能，不易揮發、顏色透明、油中不含有化學類物質和硫成分物質（不腐蝕絕緣器件和銅類金屬）等特性。經過實驗和驗證，可以勝任的電氣絕緣油性能指標，見表1。

3.2高壓發生器及燈絲變壓器故障

3.2.1故障現象

執行掃描檢測時，掃描床自動斷電保護。

3.2.2故障分析及處理

考慮高壓放電原因，觀察執行掃描時過壓過流報警燈一直亮著。瞬間即自動斷電保護。說明油箱內部放電嚴重。一定有元器件或球管損壞。油箱內有高壓發生器電路板和燈絲變壓器、球管（圖3）。拆卸封閉的油箱，測量燈絲變壓器和高壓變壓器均正常；觀察倍頻電路板上電容C 1已經燒壞，2個引腳處發黑（明顯的放電燒焦痕跡）。測量該電容無窮大。更換同型號電容，故障消失。

圖3　高壓發生器及球管電路示意圖

3.2.3經驗小結

高壓發生器電路全部由倍頻電容和二極管及電阻等分離元件組成，很容易測量判斷好壞。關鍵是更換故障元件時一定要將燒焦的電路板處理干凈，恢復后的X線源要嚴格按照冷卻系統故障中更換電氣絕緣油的程序執行。

3.3X射線球管故障

3.3.1故障現象

日常校準失敗，檢測結果不準確。

3.3.2故障分析及處理

調取校準失敗報告，查看報警信息提示低能計數值偏離初始化校準計數值超過15%。這時需要重新初始化校準。但觀察低能計數值為480K，低于儀器正常檢測精度允許的低能計數值550K[6]。提高低能檢測器的高壓后，計數值變化不大。由此判斷X射線量不夠。拆卸X射線油箱部分，觀察X射線球管。發現球管靶面已經不光滑，產生的X射線必然減少并且方向不集中。更換新的球管，故障解決。

3.3.3經驗小結

NORLAND骨密度儀采用的X線球管是東芝公司固定陽極D-051型球管，管電壓50～100kV，電流1.3mA。替換型號為D-063S：焦點0.6mm，工作電壓40～110kV,具有絕緣封套，油浸（最高60℃）熱交換油冷卻方式。由于選擇更換的球管具有絕緣封套，所以便于連接線路和固定。出廠時已經把X線管固定在絕緣封套內，尺寸規格一致，只要把X線窗對準X線源的蓋板窗口即可。

[參考文獻]

[1] 顧本立.定量X-CT技術測量骨密度[J].中國醫療器械雜志, 1995,19(5):267-269.

[2] 劉忠厚.骨質疏松學[M].北京:科學出版社,1998.

[3] 徐順清,包克光.一種單片機控制的X片人體骨礦物質含量測量儀的研制[J].中國醫療器械雜志,1995,(5):271-273.

[4] 朱曉穎,朱漢民,張雪梅.關于Wa r d s三角區的探討[J].中國骨質疏松雜志社,2005,11(4):460-463.

[5] 祖賀飛,王衛東,吳昊,等.基于振動分析的X射線管工作狀態無損傷檢測技術研究[J].中國醫療設備,2011,26(4):22-25.

[6] 楊建,侯新生,鄭永明,等.基于非介入式X射線管電壓測量的研究[J].中國測量技術,2008,(5):110-112.

作者郵箱：genrous_china@163.com

[中圖分類號]TH776；R814.5

[文獻標志碼]B

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.047

[文章編號]1674-1633(2014)02-0138-03

收稿日期：2013-04-25

Maintenance of X-ray Resource in NORLAND Bone Densitometry System

WANG Hui
Beijing Chengda Xingsheng Medical Equipment Co., Ltd., Beijing 102600, China