影響螺旋CT機X射線球管壽命的主要因素及排除方法分析

顧焰民

摘 要：CT為臨床常用設備儀器，是當前臨床檢查人體內部組織器官解剖形態結構的主要手段，特別是在形態變化或有密度的疾病敏感病灶中應用十分普遍，它的出現大幅度推動了醫學技術的發展。CT機主要組成包括信號接收系統、X線發生系統、照相機與監視器等輔助設備以及電子計算機處理系統，CT球管為其核心裝置。為延長CT機使用壽命，使其更好為臨床服務，需找出影響螺旋CT機X射線球管壽命的因素，并及時排除。

關鍵詞：螺旋CT機；X射線球管；影響因素；排除方法

CT球管構成主要包括散熱器、附屬配件、管芯、管套、絕緣油等。其中管芯為核心部件，主要組成為陰極燈絲、高速軸承、旋轉陽極鉬基鎢靶以及附屬散熱裝置等。CT球管本質為陰極射線二極管，高真空且大，X線主要由此產生，先由電流對陰極燈絲予以加熱，自由電子云集產生后添加40～150kV高電壓至陰陽兩極時會驟然增加電勢差，受到高壓強電場驅動后自由電子束本處于活躍狀態，陰極速高速撞后擊陽極并轉換能量，X線由1%電能形成，發射自窗口，99%向熱能轉變，散熱系統將其發散。由于CT球管為CT機的核心部件，最貴重也最重要，分析其壽命影響因素并及時解決可有效減少醫院費用支出，詳述如下。

1 CT球管壽命影響因素

1）熱容量。于結構上看X射線管為真空二極管，但有較特殊的陽極構造。因靶面有較低的X射線效率，電子打靶后向X射線轉化的能量僅為0.2%，其他均為熱量。受到連續負載作用，溫度向陽極擴散后會持續升高，即生熱過程，此時陽極靶面需有高熔點，陽極盤輻射熱量為高溫靶面主要散熱方式。在套管中放置X射線管且在絕緣油中浸沒，陽極熱量會向油傳遞，絕緣油降溫途徑主要為油泵風扇與冷凝器，此為冷卻過程。若生熱過程比冷卻過程要大，會導致球管達到極限溫度，將球管損壞，最大熱容量即此時球管中儲存的所有熱量。未合理控制球管熱容量會損傷其旋轉陽極部件，縮短球管壽命。

2）高壓電源穩定性。確保X射線管可正常工作離不開如下電源：X射線產生過程中的140kV超高壓直流電源，旋轉陽極加速過程中的560kV旋轉陽極電源，球管燈絲加熱過程中的160kV直流燈絲變壓器電源及風扇與油泵所需的115kV交流電。大功率元器件比如高壓保險出現老化現象或輸入電壓不具備穩定性會燒壞電路板，進而導致球管受損。

3）球管管電流。單位時間內射向旋轉陽極靶面的電子流是管電流，即X線量數量。通常而言管電流越高燈絲就有越高的工作溫度，蒸發速度就會越快，燈絲壽命就越短。據報道[ 1 ]，燈絲工作電流比標稱值要低時CT值標準誤差會超過20%，若等低電流高于標稱值5%則會縮短燈絲一半壽命；在更換球管時燈絲有40%的故障發生率，為此一定要合理排除。

4）球管機械強度穩定性。在CT機中X射線管為重要部件，亦為信號源。X射線管將扇形射線發出后，射線束范圍內包含被掃描者，射束從人體穿過后檢測器陣列將其接受，該列陣組成為128個檢測器源。于該掃描體制中射線束寬度全部包含斷層人體，掃描系統運動主要為旋轉，無需平移，由此對高速旋轉的球管質量穩定性提出較高要求。管芯為玻璃殼，將真空抽走，在大機架中高壓發生器探測器與球管部件快速旋轉，對機械部件間的緊固程度與運轉通暢性提出較高要求。

5）電絕緣性能。高壓電絕緣方法包括氣體、真空及機油等，CT機應用機油絕緣法。長期應用高壓發生器與CT機球管后會降低其性能，若未及時更換會致使高壓打火。

2 排除方法

2.1 熱容量排除方法

其一，控制室內溫度約為20℃，濕度為40～60%。開機前線預熱球管，避免連續掃描患者時導致溫度過快上升，降低球管芯性能導致爆裂。為此科室需對患者予以合理安排，避免連續增強掃描大量特檢患者，一般而言每天掃描人數需控制在不超過40人[ 2 ]。禁止極限條件下球管長期工作，出現最大允許熱容量后應暫停工作，充分休息后再開始。結合管套、管芯冷熱曲線與生熱曲線設定球管曝光參數，盡量不要修改，在使用時嚴格依據X射線管復雜特性，可促使使用壽命延長。其二，避免油泵過熱，可強化保護功能，將70℃超溫開關安裝在油泵金屬泵體上，并與球管過壓過溫回來串接，油泵性能降低后泵體處于過熱狀態，此時會自動發送信號，出束停止后為球管提供保護。

2.2 穩定高壓電源方法

其一，開機檢查患者前需晨檢預熱，用低豪安高電壓，并對event log記載予以檢查。依據PMI步驟定時將各板啟動，觀察有無異常，并對X線高壓發生器、穩壓柜輸出輸入值進行檢查，定期校準體膜與空氣，每兩年將大功率保險換掉，每年用乙醇清洗機架滑環并擦干，將磨損碳刷更換，減少損傷電路板幾率。其二，調控球管。合理校準并訓練新管，超過3次，且電壓為80kV～140kV，對參考值與測量值誤差予以記錄觀察，合理調試，將其使用壽命延長。

2.3 管電流調控方法

CT機工作中不會對圖像質量產生影響時需將毫安量最大限度減少。安裝調試新CT機時技術人員需控制毫安量在3%廠家規定標準值內，可最大減少檢查標準誤差。因球管燈絲連接于高壓，無法直接測量，因此多等同燈絲電流為加熱Heater板電流，而該電流主要受到CPU控制，為此一定要定期對燈絲予以檢查并快速調整。

2.4 穩定球管機械方法

每年依據PMI要求檢查旋轉機架，手正反方向將機架轉動，阻力變大需用彈簧秤調節。將運轉的所有螺帽與螺釘加固，每年更換關鍵排線、部件、電源線線卡及信號線，每年將潤滑油添加至機架活動軸承與部件中，每年重新調節機架剎車與加速部件。及時更換絕緣油，避免高壓打火，延長壽命。

3 結語

綜上所述，有諸多因素會影響螺旋CT機X射線球管壽命，為此每年需監測檢查，及時排除故障與危險因素，延長其使用壽命，提升醫院經濟效益。

參考文獻：

[1] 李春生，趙占城，江浪等.萬東X射線機故障維修兩例[J].中國醫療設備，2015，（11）：163-164.

[2] 張振光.X射線球管的結構，原理及常見故障分析[J].醫療衛生裝備，2011，32（3）：124-125.