佳能Aquilion One型CT故障分析與維修兩例

張孟泰

濟南市婦幼保健院 器械科，山東 濟南 250001

引言

電子計算機斷層掃描（Computerized Tomography，CT）檢查方便、快速，且密度分辨率較高，較之其他X線檢查方法具有明顯的優勢[1-2]，因此，CT已經廣泛應用在臨床診斷中，對于神經系統、心血管系統、胸腹部器官、盆腔臟器、骨與關節等疾病的診斷具有較好的效果，特別是在腫瘤的診斷上更是具有很高的應用價值[3-6]。由于CT設備構造復雜，其零部件較為精密，重要的組成單元包括：X線發生系統、圖像采集系統、其他外圍裝置[7-9]。CT設備造價較高，醫院的采購成本高，在使用過程中對于設備的維修維護成本居高不下，每家醫院對于CT的配置數量有限。一旦CT的主要元器件發生故障，不僅會給醫院造成較大的經濟損失，如果維修時間較長，還會造成設備宕機、無法使用，患者來回奔波，無法正常檢查，就醫體驗差，給患者造成損失的同時，影響醫院的名聲[10]。因此，當CT發生故障以后，我們應該及時響應，做出正確的判斷，在最短的時間內讓設備恢復正常，這對于工程師的維修水平提出了較高的要求。

隨著工藝水平、計算機技術的發展，CT得到了飛速的發展，多排螺旋CT投入實用的機型已經發展到了320排，同時各個廠家也在研究更先進的平板CT，佳能Aquilion One型CT即為一種320排CT的代表。本文以佳能Aquilion One型CT為例，分析了CT兩個重要組成單位——X線發生系統與圖像采集系統的典型故障，詳細描述了故障現象，并逐步講解故障排查過程，最終成功將故障解決。本文所描述的兩例故障具有較強的代表性，可以為CT維修人員提供參考。

1 CT的工作原理

CT是一種特殊的X線成像設備，可以對人體進行斷層掃描[11-12]。X線束通過人體以后，由探測器接收，經探測器進行信號的轉化由X射線信號先轉化為光信號，再轉化為電信號，電信號經過A/D轉換器轉換以后，變為數字信號，該數字信號經過圖像后處理系統的處理變為我們想要的圖像信息[13-14]。CT掃描機主要由硬件結構和軟件結構兩大部分組成，按結構框架分為掃描機架部分、檢查床和控制臺三部分，按作用分為數據采集系統、圖像處理系統和圖像顯示與存儲三部分。數據采集系統包括X線管、高壓發生器、準直器和濾過器、探測器、前置放大器、對數放大器、模數轉換器、接口電路、檢查床等。圖像處理系統由電子計算機、磁盤機（包括硬盤機和軟盤機、光盤等）、數模轉換器、接口電路等組成。圖像顯示系統由圖像顯示器、存儲器等組成。CT的實物圖如圖1所示。

圖1 CT實物圖

本文所維修的CT其X線發生系統使用的是旋轉陽極X線管，功率大，熱容量高，采用油循環加風冷卻的雙重冷卻方式。本機為采用滑環技術的螺旋CT機，其高壓發生裝置采用高頻逆變高壓發生器，輸出波形平穩，體積小，重量輕，安裝在掃描機架內。其探測器為多排探測器（圖2）。

圖2 多排探測器內部結構

CT的數據處理系統主要由前置放大器、對數放大器、積分器、多路轉換器、A/D轉換器、接口電路等構成。其作用是將探測器輸出的微弱電信號經放大后，再經A/D轉換器轉換為計算機能夠識別的數字信號，并經接口電路將此數字信號輸入計算機。數據采集系統圖，見圖3。

圖3 數據采集系統框圖

2 故障維修

2.1 X線發生系統故障

2.1.1 故障現象

CT的X線發生系統發生報錯，報錯信息，見圖4。報錯信息顯示為“XC error”。X線球管不能正常發射X射線，球管實物圖，見圖5。

圖4 X線發生系統報錯信息圖

圖5 X線球管實物圖

2.1.2 故障分析與維修

當系統顯示此報錯信息以后，立刻查看使用日志，查詢X線發生系統的詳細狀態，發現二進制數據串中存在兩位異常。根據該異常位數，定位錯位點，結合維修手冊，發現此報錯信息是由于設備不能正常產生X線而導致的。在CT中，X線的產生異常主要涉及以下兩種情況，一個是X線球管本身產生故障，二是球管正常，但高壓不能正常輸送。球管是一個X線診斷設備的核心，因此，價格較為昂貴，且球管一旦異常，基本不能維修，智能進行整體更換，所需成本很高。

根據報錯信息，結合波形圖可以更準確地確定故障點。通過信號系統，調取kV、mA、IF曲線圖，以及mA與kV對比圖，標準波形圖如圖6所示。因為此次報錯信息并沒有明顯的指向性，一般mA值超標或者kV值超標均可導致X線產生異常，查看mA值顯示項，未發現“a fixed over mA”標識，mA值的波形曲線也未隨kV值同步上升，基本可以排除球管內故障。考慮是高壓供給產生問題，檢查高壓電纜，未發現明顯的老化、裂痕等現象，重新插拔高壓電纜，故障并未解除。進入高壓發生系統查看，發現kV值的波形異常波動，與mA值波形存在明顯差異，極有可能是在高壓發生裝置內部產生異常電流。更換高壓發生裝置，故障解除，重新啟動設備，未出現報錯現象。

圖6 標準波形圖

2.1.3 小結

通過波形來判斷球管，高壓發生裝置或者是高壓電纜發生故障，是需要大量維修經驗的，并不是波形異常，就指向相應的故障點。因此，面對此類故障，最保險的方法還是根據維修手冊上的維修流程進行一步步排查。因此，我們平時應對此類故障的方法是在進行故障排查的同時準備球管、高壓電纜與高壓發生裝置。如果我們能夠通過波形來進行故障的判斷，就可以快速鎖定故障位置，這樣不僅可以縮短維修時間，還可以減少備件的數量，節約成本。再者，對于維修手冊上的操作流程，很多情況下較為繁瑣，實際操作起來困難較大。對于此類根據波形確定故障的問題，我們總結經驗如下：① 如果kV值或者mA值的波形突然下滑，則很有可能是高壓電纜的問題，電纜打火使高壓存在壓降，當然判斷高壓電纜故障的主要原則在于查看電纜端是否有打火現象；② 如果mA值與kV值的波形基本保持一致，均未發現明顯的變化，則可以考慮是球管內部問題，這時候可以查看球管的使用次數，是否達到了壽命極限，基本可以確定球管是否發生故障；③如果在波形中顯示，kV值與mA值不一致，則有兩種情況：kV值明顯高于mA值的顯示，則考慮是高壓發生裝置部分發生故障，反之則考慮球管發生故障。

2.2 圖像采集系統故障

2.2.1 故障現象

胸腹部攝影時，在L場出現環形偽影。圖像顯示過程中的環形偽影，見圖7。

圖7 胸腹部攝影圖像顯示時的環形偽影

2.2.2 故障分析與解決

在進行胸腹部拍攝時，在L場發現環形偽影，從圖7中可以看出，環形偽影較為明顯，影響了醫生對圖像信息的判斷。一般出現此故障時，會考慮數據通道故障，更換QV1故障通道板，重啟設備，發現環形偽影顯現并未消失。經過分析查看，發現維修手冊上指示的通道657-680數值異常，維修手冊上指出，此數值異常指向QV29和ADC29發生異常，考慮到此機器曾經更換過QV29通道板，有可能是上次更換的板子再次發生故障。因此，重新插拔該通道板，故障仍然存在；更換QV29，故障仍存在。接著更換通道板ADC29，重啟設備，環形偽影仍然存在。對CT設備進行校準，掃描空氣完成測試，發現657-680通道數值仍然異常，這有可能是因空氣密度低造成的。使用實驗模體進行測試，但故障仍然存在。因此，排除數據通道錯誤，懷疑CT的探測器發生故障。更換探測器是一項較大的工程，請廠家工程師進行確認，經過測試、模體校準以后，通道657-680數值仍不正常，判斷為探測器故障，經過排查為陣列處理器發生故障。專家對探測器進行維修后，CT設備恢復正常，偽影消失。

2.2.3 小結

在CT攝影中，帶環狀偽影經常出現，其中以環狀偽影出現的概率最大。導致環狀偽影出現的原因較多，往往是原始數據設置或者是數據通常存在異常。常用的解決方法有CT 原始數據校準、更換通道板和更換DAS電源等。此次故障使用常規排查方法以后，故障得不到解決，當我們懷疑到是探測器故障以后，由于探測器成本較高，且內部結構較為精密，因此第一時間聯系廠家工程師協助確認，最終確認為探測器故障。攝影時出現的環狀偽影是由探測器中的陣列處理器故障引起的，這種情況與DSA系統故障極為相似，容易誤導維修人員。為防止此類情況發生，在進行原始數據設置時，一定使圖像重建的數據為正常圖像的原始數據，以防圖像重建造成的環狀偽影對此現象產生干擾。

3 討論與總結

X線發生系統與圖像采集系統均為CT設備的核心系統。本文針對這兩大系統，分別列舉了一類典型故障，并詳細分析了故障解決的過程，總結了維修經驗。X線發生系統中，同時包含著CT中價值最高的幾大消耗性部件，比如球管、高壓發生裝置、高壓逆變裝置、高壓電纜以及各種電路板。能夠準確判斷到底哪里出現故障是非常有意義的。在CT維修過程中，經常出現誤判球管故障，對球管進行更換[15]。因高壓發生部件的故障未能及時維修，更換后的球管依舊無法正常工作，造成球管的非正常損耗，這不僅增大醫院成本，還延誤維修時間[16]。

探測器作為CT設備的另一核心系統，主要是進行圖像信息的收集。探測器結構雖然較為精密，但探測器的使用壽命一般較長，出現故障的概率較小，但一旦出現故障，維修較為困難。目前，CT多使用寬體探測器，隨著探測器排數的不斷增加，對工程師在探測器中的維護維修提出了更高的要求[17-18]。再者，探測器對于環境的溫度、濕度等均具有一定的要求，保持環境適宜至關重要。

本文中提到兩個故障的維修，對于工程師的學習能力、日常觀察與總結的能力均具有較高的要求。在設備故障發生以后，工程師的經驗對于故障部位的快速鎖定是至關重要的。當然，除經驗以外，維修工程師對于CT中應用的前沿高端技術應該掌握，這樣再維修時才能一通百通，快速解決故障，使設備在最短的時間內恢復正常。