GE Lunar Prodigy 雙能X 線骨密度儀的基本原理及故障維修

徐勛

中國科學院大學寧波華美醫院設備科 （浙江寧波 315000）

隨著人們生活水平的提高及人均壽命的延長，發病率不斷提高的骨質疏松癥愈加得到醫學界的重視。骨密度是骨質量的重要評價指標，反映了骨質疏松的程度，是預測骨折危險性的重要依據。骨密度儀則是測量人體骨礦物質并獲得各項相關數據的醫療檢測設備[1]。21世紀初，市場上主流的骨密度儀分為雙能X 線骨密度儀和超聲骨密度儀兩類，其中雙能X 線骨密度儀是世界衛生組織采用的骨密度測量金標準[2]，在骨質疏松癥的診斷中起到非常重要的作用[3]。目前市場上最主流的雙能X 線骨密度儀是GE Lunar Prodigy 骨密度儀，占據了一半以上的市場份額[4]。本文即介紹了我院引進的GE Lunar Prodigy 雙能X 線骨密度儀的基本原理及常見故障維修方法，以供同行參考。

1 基本原理

GE Lunar Prodigy 雙能X 線骨密度儀主要由X 線發生器、探測器、高壓發生器、主控制板、C 型掃描臂機械移動系統及工作站軟件系統等組成，見圖1。該設備通過K邊緣濾板對球管發出的X線進行轉換，得到40 keV 和80 keV 兩種能量，以窄角度扇形X 線束的形式穿過人體相關組織后，被探測器接收。由于不同的人體組織對X 線的吸收量不同，因此到達探測器的X 線的強度不同，通過掃描系統將能量強度信號送至計算機處理，可以得到精確的骨礦含量、肌肉量和脂肪量等數據。設備在工作時，首先由軟件控制機械部分使C 型掃描臂移動至默認初始位，患者就位后由操作人員借助紅色定位光在面板上微調確認初始掃描位置，開始掃描；掃描過程中X 線發生器和探測器持續工作，由機械電機帶動X 線發生器和探測器同步移動，完成對患者預定部位的整體掃描，得出患者骨密度數據。為保證測量結果的準確性，該設備內置有質量保證（quality assurance，QA）程序，執行過程中會對整個設備的機械性能、電路性能、X 線性能等進行系統檢測，并通過掃描標準模塊（體模）對掃描結果進行準確性比對，該程序可保障設備正常運行和準確檢測，應于每日開機時執行1次。

圖1 GE Lunar Prodigy 雙能X 線骨密度儀的硬件模塊

2 常見故障

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

在執行QA測試過程中，曝光燈在第一次亮起后出現報錯，提示“掃描儀復位錯誤”，反復測試多次，報錯相同。

2.1.2 故障分析及維修

查看錯誤日志，發現日志中報錯提示為“X線電流斜升降失敗”或“正向電流偏離”；進入軟件菜單“工具”，選擇“用戶和選項”，通過廠家維修密碼進入工程師服務菜單，選擇X線控制面板，點擊“Warmup”按鈕進行預熱測試，過程中發現在曝光燈亮起后出現報錯，此時界面顯示電壓的目標值和設置值為41 kV，但反饋值為0，因此可以將故障范圍限定在高壓系統；由于球管、高壓發生器及高壓電纜都會引起高壓系統運行錯誤，因此我們需要進行逐一排查，首先對高壓發生器進行單獨測試，先拔掉高壓發生器的高壓電纜，用絕緣材料包裹住高壓發生器輸出口，然后打開軟件，再次進入工程師服務菜單，選擇“掃描儀X-ray”，然后將電流設置為0，電壓設置為41 kV，執行斜面測試，查看右側提示框，發現無報錯及高壓偏離，判定高壓發生器無故障，接下來，將高壓電纜重新接回高壓發生器，并斷開高壓電纜連接球管處的接口，同樣用絕緣材料封住高壓電纜接口，再次執行上述步驟，仍然無報錯，且高壓數值正常，至此，判定球管出現故障，向廠家購買球管，更換后連續多次嘗試QA測試，不再報錯，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

在執行QA 測試過程中，測試“X 線/探測器”項目時報錯，提示“掃描儀復位錯誤”，反復嘗試QA 測試后，發現偶爾會出現不報錯而順利完成QA 測試的情況。

2.2.2 故障分析及維修

查看錯誤日志，發現日志中報錯提示為“探測器初始化失敗”，故障指向探測器，因此我們對探測器部分進行排查；根據廠家提供的技術資料，探測器的電源是由主板提供的+5 V 電壓，正常值為4.98～5.08 V，使用萬用表對主板相應輸出點（TP43與TP78之間）進行測量，發現實際電壓為5.01 V，經多次測量，均在正常范圍內，但在對探測器的輸入端測量時卻發現電壓值為4.73 V，較主板輸出端有較大壓降，反復插拔導線或重啟設備后多次測量，該電壓僅在4.69～4.91 V 之間波動，因此判斷兩者間的導線老化導致電阻過大，向廠家購買導線（地線與+5 V 電線一起）并更換后開機，再次測量探測器輸入端電壓為5.01 V，屬于正常范圍，執行數次QA 測試均正常完成，無報錯，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

在執行QA測試過程中，測試“機械”項目時出現報錯，提示“掃描儀復位錯誤”，反復測試發現報錯相同。

2.3.2 故障分析及維修

查看錯誤日志，發現日志中報錯提示為“橫向運動失敗，檢測不到運動”，可以明確是機械運動系統存在故障，但由于從設備外部并不能直觀地觀察X 線發生器與探測器有無進行橫向運動，因此不能直接判斷具體故障；為了明確具體故障，我們先打開軟件進入工程師服務菜單，選擇“掃描儀運動”，然后在測試界面選擇“limit to limit”執行機械運動測試（由于該過程球管不會曝光，因此我們可以拆開床板，站于設備旁觀察運動故障現象），觀察發現橫向電機未有任何動作，出現“front to rear”錯誤，即橫向運動報錯，運動測試無法完成，觀察運動皮帶，發現松緊適中，彈性正常，排除皮帶故障，使用萬用表測量限位開關，發現開關靈活且通斷正常，測量橫向電機輸入電壓正常，將橫、縱向電機互換，重新進行機械運動測試，出現“head to foot”錯誤，即縱向運動報錯，至此，判定橫進電機故障，購買并更換該電機后，數次執行QA 測試，均正常完成，故障排除。

3 小結

GE Lunar Prodigy 雙能X 線骨密度儀有很多相同或相似的故障現象和報錯，但其故障原因可能完全不同，我們需要借助錯誤日志及工程師服務菜單中的某些功能鎖定故障范圍，然后在此范圍內使用排除法逐一排除，并最終找到故障的最小單元予以修復或更換處理。