西門子SOMATOM Definition AS 128層CT常見故障檢修

勝利油田中心醫院放射科 （山東 東營 257034）

內容提要：目前128層CT機是醫院影像科重要檢查設備，已經廣泛應用于臨床多種疾病的診斷，很多疾病的診治工作有賴于CT檢查圖像和診斷報告。這就要求技術人員需要持續關注多層螺旋CT的運行狀態，其工作中出現的常見故障應以最快的速度解決，同時要求醫院維修工程師具備一定的理論和豐富的實踐維修經驗，能從故障CT的報錯代碼中找到根源，及時處理修復。

從2004年首臺64排128層CT的誕生，使CT掃描成像診斷擴展到心臟血管造影功能，它具有造影操作簡單，風險小等特點，極大方便了心血管疾病的診斷，來自HIA《中國首部公立醫院成本報告》[1]中的數據顯示，2014年CT室以152%的成本收益率高居榜首。因128層CT檢查結果具有更高的診斷價值，CT設備本身具備高資金回報率，因此64排128層CT普及率不斷提高。一旦CT因故障停止工作，會對臨床工作的開展和醫院創收產生嚴重影響，技術人員及時高效地修復CT的常見故障，對于醫院的正常運營至關重要。本院影像科于2017年引進西門子SOMATOM Definition AS 64排128層，期間陸續出現過各種故障，主要以ICS、IRS計算機和各種電路板故障最為常見。每次故障發生后，在醫院和廠家工程師的共同努力下都能得到及時修復，有力保障了臨床科室醫療工作開展，現把這幾年的維修工作經驗總計如下。

1.CT球管打火原因及SOMATOM Definition AS CT曝光過程中出現打火故障的檢查處理

1.1 球管打火概念及常見打火部位

管球在加載高壓出射X射線過程中，瞬間發生類似短路的這種現象叫做球管打火。從概念中可以看出打火一般發生在連接高壓發生器輸出的通路和器件中，從圖1中可以看出常見的打火現象有：高壓插座打火，球管絕緣油打火，管芯打火，陽極啟動器打火。

圖1. 球管打火位置示意圖

1.2 打火發生的概率及原因

根據西門子公司的統計，球管管芯打火約占10%，絕緣油打火約占60%，球管漏油滲入空氣打火約占20%，還有旋轉陽極故障約占10%。

由于管球老化，燈絲、陽極靶面金屬蒸發及旋轉陽極軸承卡頓而導致的金屬原子顆粒進入管芯，造成管芯真空度不良，就會發生打火現象；由于掃描成像時曝光時間長，球管會產生高溫，使循環散熱油被碳化，絕緣度下降，就容易造成打火；球管密封性能下降，造成絕緣油泄漏，空氣進入管套，在高壓作用下，使空氣電離打火[2]；還有旋轉陽極故障造成絕緣油性能改變或旋轉陽極部件分離使得球管絕緣性能下降。另外，管球長時間閑置不用也會有少量氣滲入管球引起打火。

1.3 打火后系統的反應

打火發生時，D400板會在正極或負極高壓降落超過30kV時送出HV_drop信號，使逆變器停止工作，然后2ms之內又從新啟動工作，防止高壓錯誤，同時HV_drop傳給MAR標記打火的reading，允許IRS對壞數據做差值運算D400板的內置程序在300ms之內對打火計數，數量超過一定數值就會給出報錯，錯誤代碼為：CT_XRS_47，CT_XRS_1047，CT_XRS_3047，CT_GRA_79，CT_GRA_86，正極或負極打火時一端出現高壓掉落，另一端就會去升壓補償。如120kV掃描，正極、負極各是60kV，當另一端升壓補償超過82kV時，系統報錯終止射線，防止單邊出現120kV的危險狀態。

1.4 打火后CT應該做的工作

新管球有輕微打火可以做Gettering使之恢復到正常狀態。這是因為Gettering是從低壓開始一步步升到高壓，打火粒子一旦進入陰、陽極之間要么被電離而加速，要么被電子束流而加速，從而吸附在撞擊的物質表面而達到清場恢復真空的效果，低壓打火嚴重的管子只能更換。

1.5 打火的判定過程

實際使用中高壓部分故障時通常SOMATOM Definition AS 128系統可以啟動到正常的待機狀態Standby，在高壓部分報錯時，可以看到報錯信息來自D400_MCB板，所以是XRS部分。比如錯誤信息：CT_XRS_47，CT_XRS_1047，CT_XRS_3047，CT_GRA_79，CT_GRA_86。出現高壓打火線性時，必須需要做高壓HVC01的測試，用西門子廠家附帶的假負載Dummy，而且在管球多角度實驗，移動CT的機架在多角度測試。

1.6 處理

一旦判斷球管損壞時，則應立刻上報設備科，分管院領導處，訂購新球管爭取快速恢復CT的正常運行。更換球管時，在做比較長的項目校準時，為了防止球管過熱發生打火現象，要多次中斷，一般中斷2、3次，每次中斷10min左右，否則球管熱量聚集，溫度升高，容易出現打火[3]。

2.CT掃描成像中偽影產生的原因分析及SOMATOM Definition AS 128層CT成像偽影問題的解決方法

CT掃描圖像中出現的偽影是指由于設備或患者所造成的，不屬于被掃描物體的影像[4]。它在圖像中表現出各種不同的形狀，并且會可影響診斷的準確性，偽影有多種原因引起，根據這幾年的維修經驗，結合CT成像原理，總結圖像偽影種類及原因如下[5]。

2.1 人為的偽影，金屬異物偽影

金屬異物產生的放射狀異物偽影嚴重時影像診斷，在掃描前應去除患者體外隨帶的金屬物質，而患者體內無法去除的金屬物質，如假牙或牙內填充物、假肢、各類金屬支架等，可采用傾斜機架或者掃描線的角度盡可能避開。目前也有研究才有算法抑制此類偽影。腹部常規掃描一般服溫開水，盡量不要服用含碘造影劑[6]。在本院西門子CT使用中可以才用智能的自動曝光控制技術，CAREDose4D技術就在計算最佳mAs設置過程中最大化排除了金屬物體的影響，雙能量掃描方式同樣也可以通過計算單能譜圖像的方式（一種形式的高級射線硬化校正算法）有效地消除金屬偽影。

2.2 運動偽影

在掃描過程中，如果患者體位發生變化，可造成圖像數據排列紊亂。重建圖像結構模糊，無法分辨。運動偽影又分為自主運動偽影和生理性運動偽影。①自主運動是指那些患者可以控制的運動，如呼吸運動、體位移動等。②生理性運動是隨機的，不能由患者自主控制，如心臟管搏動、胃腸蠕動等。

系統的時間分辨率的提升會抑制此類偽影。

2.3 射線束硬化偽影

射線束硬化使X射線光子吸收不均衡，相應產生部分高信號。如果這種非線性衰減不作補償，會產生條狀或環狀偽影[7]。抑制的方法是在X射線源與人體之間加裝濾過裝置，使X射線能雖分布均勻，射線束硬化效應得到補償，從而消除偽影。技術人員在設置掃描計劃，盡可能避開骨性結構，減小硬化效應可能導致的偽影。

硬化偽影效應的程度取決于物質的原子組成、尺寸、以及成像球管電壓。與軟組織相比高原子量的物質，例如骨骼中的鈣質，對射線硬化的影響更加顯著。低球管電壓產生的光子峰值能量較低，這也會加重硬化偽影。除了致密骨，高濃度碘對比劑或金屬植入物也可能會造成嚴重的硬化偽影。

為了獲得均勻的軟組織圖像，硬化偽影校正算法已經被常規應用于軟組織部分的CT圖像數據處理。但同時對軟組織、骨骼等進行硬化偽影校正還需要使用更加復雜的算法，例如迭代重建。

2.4 部分容積效應偽影

部分容積效應偽影的形狀可因物體的不同而不一樣，一般在重建后橫斷面圖像上可見條形、環形或大片干擾的偽像[8]。最常見和典型的現象是在頭顱橫斷面時的顳部出現的條狀偽影，又稱亨氏偽影。該偽影現象可采用薄層掃描而減弱。

部分容積偽影發生于當高對比度結構邊緣（例如骨或金屬）部分進入到探測器單元，并影響某一探測通道的時候。這時該探測器單元記錄的信號是投影束經過的高對比度物體以及背景組織的累積衰減。這種現象既存在于掃描平面內，也同樣會發生在Z方向上。這樣得到的圖像并不準確，因為信號雖然是經測量得到的，但CT圖像卻是由投影衰減總和經濾波反投影算法獲得的。因此，部分容積偽影會呈現為典型的條狀偽影，與射線硬化偽影看上去十分類似。

目前多層CT探測器單元寬度很小，欠采樣偽影僅發生金屬和高密度鈣化物體邊緣。因此，建議使用更小的準直寬度，因為對物體邊緣進行更精細數據采樣可以顯著減少部分容積偽影。所有西門子CT系統都配備了亞毫米（層厚＜1mm的）準直掃描模式，在采集高密結構時應當得到使用。

2.5 螺旋偽影

CT系統采集的數據來自于有限的探測器通道。螺旋CT重建算法需要在Z方向上插值以獲得軸位平面投影。與用理想無限精確網格采集的數據相比，有限數據插值會在高對比度物體處（比如骨骼等）不可避免地引入誤差。偽影表現為在高密度物體附近的風車狀偽影，并且當沿軸向翻閱圖像時出現偽影繞中心旋轉的現象。

螺旋偽影可以通過改進Z方向的采樣方式進行有效抑制。因本院CT專有的z-Sharp技術采用先進的z軸雙倍采樣技術徹底克服了困擾多層CT的這一技術難題。z-Sharp技術允許螺距在大范圍內連續調節以適應臨床需求的掃描速度。消除螺旋偽影效果更佳。z-Sharp在配備在STRATON球管上。

2.6 機器故障偽影

機器故障偽影是由于設備運行不穩定或某一元器件損壞所造成。如通道模塊損壞可產生環狀偽影；焦點控制部分損壞可導致指紋狀偽影；球管也可產生直線狀偽影；射線干擾，探測器故障則可導致多樣化偽影。依照CT的構成，機器故障偽影大致來自以下幾個方面：①數據采集及傳輸系統，包括探測器、通道模塊、光電轉換器、控制和傳輸系統等。②X射線掃描系統，包括XRS高壓部分、球管、準直器FOC，濾線裝置等。X射線輸出不穩定或是不能均勻排布都會引起數據的紊亂。③數據重建系統。④圖像顯示系統（顯示器故障）。

2.7 硬件偽影的調整

系統調整步驟：根據系統報錯，比如球打火無報錯經驗判斷，指紋形狀偽影通常為TCO問題，系統調整能否消除，z-adjust調整準直器（FOC準直器），focusAli調焦點CCR通道調整，空氣校正，水模調整等必要調整，DMS測試（defective channel，系統軟件的basical表格是否有問題(offset value& singal value，datalink掃描野是否有物體）。

2.8 圖像質量保證的條件和措施

為了保證獲得的每幅掃描圖像符合臨床診斷質量要求，每天需要對CT進行開機檢查，如果長時間沒有掃描患者，要做start up開機檢查，2h后做空氣校正，另外要保證機房環境達到設備正常運行所要求的溫度濕度，一般溫度控制在21～23°C，濕度40RH%～70RH%。對于CT中的風冷部件，如探測器等，需要定期檢查，濾網需要按時更換[9]。

3.PACS圖像回傳至CT名稱亂碼的問題

本院的PACS圖像存儲和后處理系統不是由西門子公司提供，當這臺西門子Definiton AS 128層CT檢查完患者后，圖像自動發送至PACS系統，PACS系統處理完患者圖像后，重回傳至CT處，此時CT顯示的患者名稱出現亂碼，此次問題解決過程如下。

①將PACS系統存儲的圖像回傳至CT，大部分患者名稱的確都出現如圖二的亂碼，但還是有一些患者并未出現亂碼；②分析發現出現亂碼的患者都經過PACS學習和歸檔，未出現亂碼患者都是未經過學習和歸檔的患者；③懷疑出現亂碼問題應該是PACS系統在學習和歸檔動作中改變了原來的文件名或者字節，需要進一步驗證；④調出回傳的非亂碼圖像，放置“Local Service”的“File Image Tools”顯示“Header”名；⑤調出亂碼的圖像，放置“Local Service”的“File Image Tools”顯示“Header”名。

從圖2可以發現，從回傳的亂碼的圖像的Header名稱由原來的“CT201511****”格式，經過PACS學習和歸檔后變成了“Study#0”，因此導致回傳圖像亂碼，這是PACS系統的問題，而與SOMATOM Definition AS 128層CT本身無關，問題的根源在于PACS系統。醫院的PACS系統將圖像回傳Definition AS CT以及MMWP，顯示結果出現錯誤，檢查網絡連接和配置，沒有發現問題，與PACS技術支持進行討論分析得出：西門子SYNGO軟件拒絕接收此醫院PACS系統回傳的圖像，因為PACS對該圖像進行了修改，通過分析merge_stu logs信息如下：

圖2. 亂碼圖像顯示的Header名稱

發現CT傳輸給PACS的兩個數值經PACS系統歸檔時發生了紊亂，修改該PACS系統軟件bug后，此問題解決。從這次故障中得出的經驗：當類似的PACS圖像傳輸問題涉及到PACS公司和西門子公司，如果沒有明確的證據說明，很容易導致雙方對問題的困擾推脫，醫院要居中全程參與此類問題的解決，積極溝通PACS系統提供商和西門子公司解決問題。

4.小結

隨著本院Definition AS 128層CT的使用，在跟隨廠家維修工程師過程中，醫院的技術工程師也在理論和實踐使用方面有了自己的技術積累。能夠在CT使用過程中出現常規故障時，現場迅速處理。