數字X射線攝影平板探測器常見故障分析與處理

林俊偉 王學兵 廈門大學附屬第一醫(yī)院設備物資部醫(yī)療設備管理 （福建 廈門 361000）

內容提要： 通過介紹Digital Diagnost型數字化X射線攝影系統(tǒng)（DR）結構基礎，結合在醫(yī)院實際使用過程中所遇到的故障現(xiàn)象，以SONTU 100-RAD DR為例，對平板探測器常見故障分析與處理，旨在為放射工作的技術維修人員提供相關參考信息，便于醫(yī)院工作的正常進行。

面對醫(yī)院放射設備逐漸趨向全數字化，全數字化放射學、圖像傳輸和遠程放射醫(yī)學是放射醫(yī)學影像發(fā)展的新方向。數字X射線攝影（Digital Radiography，DR）實現(xiàn)X射線攝像圖片直接進入圖像存儲與傳輸系統(tǒng)以及遠程醫(yī)學系統(tǒng)，應運而生[1]。在醫(yī)學影像臨床診斷中，X射線的應用效果十分顯著，為臨床治療提供有價值的參考，具有重要的臨床意義[2]。隨著DR設備的長時間使用，必然會出現(xiàn)故障，通過維修手冊結合設備的工作原理及結構進行分析，從而解決DR設備的使用問題。本文采用回顧性分析方法，結合在醫(yī)院實際發(fā)生的狀況，分析SONTU 100-RAD DR平板探測器出現(xiàn)的故障原因并總結，以便于在今后DR平板探測器發(fā)生故障時，第一時間發(fā)現(xiàn)和解決相關問題，以及開展好預防性維護工作，保障DR設備的正常使用[3]。

1.DR的原理、主要結構以及平板探測器

1.1 DR的原理

應用X射線照射人體時，由于人體各種組織器官的密度和厚度的差別，對X射線的吸收水平就會不同，從而使透過人體的X射線攜帶著人體組織器官的信息，同時探測器采集X射線，將該光信號轉化為數字影像信息并同步傳輸到圖像采集工作軟件上，在計算機管制下，自動地實現(xiàn)圖像的選擇、校對、噪聲和動態(tài)范圍的處理，以及灰階重建等過程，使圖像呈現(xiàn)高清晰度、高對比度，從而能為醫(yī)生提供所需求的影像診斷信息，以提高醫(yī)療診斷的程度[4-6]。

1.2 DR的主要結構

數字化X射線成像系統(tǒng)DR是在傳統(tǒng)X射線機的基礎上發(fā)展起來的一種數字化的X射線成像設備。主要由主機系統(tǒng)和輔助設施兩部分形成，主機系統(tǒng)包含X射線管、高壓發(fā)生器、控制臺等（見圖1），其主要任務是產生X射線并控制X射線的劑量。輔助設施包含機械設備、圖像采集工作站、束光器、濾線柵、平板探測器和其他附屬設備等[3,7]。

圖1.DR系統(tǒng)基本結構圖

1.3 平板探測器

目前市場上DR的探測器按類型分主要有非晶硅平板探測器系統(tǒng)、電氣耦合器件系統(tǒng)和非晶硒平板探測器系統(tǒng)（見圖2、圖3）。在技術層面上，DR的探測器相比先進的當屬于非晶硒平板探測器系統(tǒng)，但是非晶硅平板探測器穩(wěn)定性高，易于大批量生產，市場上占主流位置[8]。

圖2.非晶硅平板探測器原理圖

圖3.平板探測器連接示意圖

X射線探測器是DR的核心組件之一，通過采集透過人體的X射線信息，完成X射線信息探測，能量轉換、量化、信息傳輸等過程并最終形成數字化X射線圖像[4]。非晶硅平板探測器首先由入射X射線光子經過碘化銫等閃爍晶體涂層轉化為可見光，再傳送到大面積非晶硅傳感器陣列，完成能量轉換傳導過程，通過大規(guī)模集成TFT陣列將可見光轉換形成電荷，經由讀出放大電路、A/D轉換形成數字信號，傳送到計算機處理構成可顯示的數字圖像，即信號采集和數字化過程[1-3,8,9]。非晶硅平板探測器原理見圖4。

圖4.非晶硅平板探測器原理圖

2.常見平板探測器故障分析與處理——以SONTU 100-RAD DR為案例

2.1 平板探測器故障案例一

故障現(xiàn)象：平板在按了預備，曝光后不能成像出圖。

故障分析：平板探測器與高壓發(fā)生器的同步信號問題。在球管曝光后，高壓發(fā)生器接口板會給平板探測器信號，讓平板探測器采集曝光的射線，問題就發(fā)生在平板探測器沒有向高壓發(fā)生器發(fā)送使然信號，相當于沒有連接平板探測器，只有單獨高壓發(fā)生器空曝而已，接下來故障的解決就需要通過一一排除整個連接的工作環(huán)節(jié)[10]。

故障排除：①首先檢查平板探測器的設置，根據廠家維修手冊指導，在電腦上核對連接的高壓發(fā)生器型號HFG，對應的平板探測器尺寸規(guī)格為43cm×43cm，在檢查無誤后，需進行第二步。②排查潛在的電壓問題、平板探測器本身的問題，以及檢查平板探測器的觸發(fā)線、網線。通過在平板探測器供電電源接口處，測量輸出電壓是否為手冊要求的（24±0.05）V，其次平板探測器開機連接自檢時，能否形成暗場圖排除平板本身的問題或者更換觸發(fā)線、網線檢查通信線纜[11]。③檢查平板探測器與電離室之間的濾線柵是否工作正常，它可用于過濾散射線，降低灰霧度，提高對比度。用萬用表測量濾線珊電機兩個接近開關工作電壓，同時檢查彈簧支架[12]。④檢查高壓發(fā)生器的接口板（見圖5a）是否有故障，更換新的接口板后發(fā)現(xiàn)故障還是一樣的，可尋找高壓發(fā)生器的主控板（見圖5b）[6]。⑤高壓發(fā)生器接已經給球管燈絲供電，本來應同時向平板探測器輸送請求信號使平板做好曝光的準備工作，可能有故障，更換主控板之后可以發(fā)現(xiàn)故障解決[13]。

圖5.高壓發(fā)生器接口板和主控板（注：5a.高壓接口板；5b.高壓發(fā)生器主控板界面）

2.2 平板探測器故障案例二

故障現(xiàn)象：平板探測器拍片成像有壞點壞線或者圖像效果不好。

故障分析：在拍片時出現(xiàn)壞點壞線，說明平板探測器給這個位置的算法補充失敗，會顯現(xiàn)白點，或者白色的一條條線；對于曝光后出圖的質量不夠好，另一種情況就是發(fā)生在球管內部的原因，可能是X射線的劑量過低或者穿透不夠導致成像效果較差。平板探測器在使用一段時間或者生產初始都需要進行重新校準[14,15]。

故障排除：①一般都先進行平板探測器的校正，根據廠家維修手冊指導，對平板探測器進行暗場校正和增益校正操作。②對于X射線質量問題，在重新校正高壓發(fā)生器與球管匹配后，如果還是出現(xiàn)圖像質量效果差的情況，那么問題有可能發(fā)生在球管本身射線的源頭，球管在經歷較長時間的曝光后，陽極靶子容易出現(xiàn)燒熔，那么只能更換球管[15]。平板校正過程見圖6，邊緣壞線見圖7，加體膜察看見圖8。

圖6.平板校正過程

圖7.邊緣壞線

圖8.加體膜察看

2.3 平板探測器故障案例三

故障現(xiàn)象：機器開機，平板探測器連接失敗，多次重啟偶爾可以連接。

故障分析：這是平板跟計算機主機的同步信號問題，通過獨立網卡工作，該故障可能發(fā)生在獨立網卡、主機IP地址、平板探測器數據或者網線這4個環(huán)節(jié)之一。

故障排除：①一般首先檢查主機IP地址，根據裝機時設置的IP檢查是否為192.168.68.101，檢查發(fā)現(xiàn)IP地址錯誤則需改正，重新連接查看是否解決，若問題還在需要檢查第二步。②需檢查主機系統(tǒng)盤sdroc文件夾里的work dir文件夾是否含有大板1717vf數據文件，若有缺失，需從廠家裝機光盤原DROC初始文件中復制添加進去，若還有問題還需要檢查第三步[6]。③需要測試獨立網卡，可更換新的網卡安裝，重新打開平板探測器的軟件連接重試，檢查問題是否解決。④最后一步需要測試網線，更換新的網線，再重試連接平板探測器，若還是同樣的狀況，則需要更換新的平板探測器[10]。

2.4 相關平板成像偽影故障案例

故障現(xiàn)象：球管曝光拍片后，平板成像有黑影，黑塊。

故障分析：平板成像有黑影或者黑點是有實際物體被拍攝到，從球管射線源頭到成像的路線都有可能出現(xiàn)被干擾的因素，一般問題可能出現(xiàn)在球管里的絕緣油、球管窗口、束光器內、束光器十字擋板、平板探測器以及平板外殼內部和外部。

故障排除：①首先觀看探測器整個平板外殼外部是否有明顯污漬，有則擦拭干凈重拍一張圖片對比可見黑影或黑塊去除。②需將平板外殼先拆卸，觀察平板外殼內部有無附有污漬，用醫(yī)用酒精擦拭干凈，空拍一張圖片作對比，若是一樣的圖片效果，則需排查平板探測器本身表面。③清潔平板探測器表面，重拍一張不帶有平板外殼的圖片作對比，若是一樣的圖片效果，則將平板旋轉90°之后，再重拍一張對比，如果是黑影依然存在并且圖像上的成像位置沒有更改，那么可以直接判斷是平板探測器本身內部的問題，或者是黑影還在并且在圖片上的位置改變，可直接排除是平板探測器本身的問題，因為圖片是平板探測器成像，改變它的角度卻不會改變它的成像方向，所以可排除是否是平板探測器的問題。④需要觀看束光器十字擋板是否有隱藏的灰塵顆粒，有則拆卸下，重拍一張圖片對比可見黑影或黑塊去除。⑤排除束光器本身的問題，需將束光器整體拆卸下，空拍一張圖片對比觀察黑影或黑塊去除狀況。⑥球管窗口附加濾過的小鋁板塊可能帶有污漬，拆除球管窗口的鋁片擋板，用無塵布擦除窗口和鋁擋板再空拍一張對比，觀察黑影或黑點是否去除。⑦可能是球管里的絕緣油帶有污漬，則在將球管旋轉90°之后一段時間，再擺回原位拍照可見黑影已不見（見圖9），則問題就發(fā)生在球管里面的絕緣油。

圖9.平板成像黑點故障解決前后攝片（注：9a.有黑點時攝片；去除黑點后正常攝片）

3.小結

通過以上案例發(fā)現(xiàn)，平板探測器出現(xiàn)故障出現(xiàn)于平板與高壓發(fā)生器的連接信號問題、平板與工作站的連接信號問題、X射線質量或平板本身的問題。經過學習DR設備的結構基礎以及平板探測器成像的過程，在DR出現(xiàn)成像故障的情況下，可以從這4個基本點入手分析。臨床醫(yī)學工程師在類似問題中，解決思路常見也是參考廠家設備維修與維護手冊，對出現(xiàn)的故障代碼或者類似成像故障時，一一排除通訊、工作電壓、平板探測器自檢角度、與球管和高壓注射器校準等考慮，能夠更便捷迅速找到故障原因，節(jié)約時間和成本[16-19]。在設備管理方面，預防性維護可使設備處于最佳狀態(tài)，此工作包括使用人員的日常維護、臨床醫(yī)學工程師定期除塵、定期的成像質量檢測、更換易損元器件、進行電氣安全測試、調整操作性能等[20-22]。綜上可有效降低故障發(fā)生率，保證儀器正常運行，更好發(fā)揮DR設備在臨床診療中的應用價值。