楊軍，田忠祥

1.解放軍第81醫(yī)院 影像科，江蘇 南京 210002；2.南京武警醫(yī)院 影像科，江蘇 南京 210028

MX-8000CT的原理與故障分析

楊軍1，田忠祥2

1.解放軍第81醫(yī)院 影像科，江蘇 南京 210002；2.南京武警醫(yī)院 影像科，江蘇 南京 210028

本文以MX8000 CT為例介紹CT各系統(tǒng)（X線產(chǎn)生系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)）的主要工作原理及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。分析了該機(jī)在長(zhǎng)期使用后易于產(chǎn)生常見(jiàn)故障的原因，并介紹了故障的排除和保養(yǎng)維護(hù)方法。

螺旋CT；X射線；X射線球管；掃描床

MX8000 是馬可尼公司（后為飛利浦公司）在2000年推出的最新型4層螺旋CT，它擁有UFC超快速稀土陶瓷探測(cè)器，采用DFS動(dòng)態(tài)飛焦點(diǎn)技術(shù)。由于掃描架旋轉(zhuǎn)使用了電磁懸浮驅(qū)動(dòng)，減少了皮（鋼）帶驅(qū)動(dòng)的機(jī)械磨損，縮短了掃描時(shí)間，提高了圖像質(zhì)量。近年來(lái)螺旋CT發(fā)展非常迅速，新的高端CT不斷推出，但是螺旋CT的基本結(jié)構(gòu)、掃描方式、數(shù)據(jù)流程還是秉承了第三代CT機(jī)的特點(diǎn)和模式，這也為我們了解各型螺旋CT特點(diǎn)、摸索維修經(jīng)驗(yàn)、提高維修技能提供了一個(gè)平臺(tái)。本文以MX8000為例簡(jiǎn)單介紹螺旋CT的基本原理，對(duì)常見(jiàn)故障及解決方法作一些探討。

1 MX8000 CT的基本結(jié)構(gòu)

MX8000 CT由電源控制柜、機(jī)架、掃描床、IRS圖像重建柜、SGI O2 計(jì)算機(jī)、掃描控制盤、水冷機(jī)組等構(gòu)成。由CT圖像的產(chǎn)生過(guò)程又可將CT系統(tǒng)分成以下組成部分：X射線產(chǎn)生系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)，圖像顯示、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)。

1.1 X射線產(chǎn)生系統(tǒng)

X射線系統(tǒng)由高壓發(fā)生裝置（控制部分、高壓發(fā)生器）和X射線球管組成。X射線曝光時(shí)間由內(nèi)部時(shí)鐘測(cè)量，該時(shí)鐘基于石英晶體振蕩器。X射線管電壓由一精確校準(zhǔn)的分壓器控制，管電流由一精確校準(zhǔn)的電流敏感電阻控制。

高壓控制組件：由于螺旋CT現(xiàn)多采用低壓滑環(huán)技術(shù)，高壓控制組件（包括mA控制板、kV控制板和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)板）一般安裝在機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分，位于高壓發(fā)生器的附近。

高壓發(fā)生器：采用體積較小、重量輕的固態(tài)高頻逆變高壓發(fā)生器代替油浸高壓發(fā)生器，安裝在機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分，位于X線管的一側(cè)。

X射線球管組件[1]：MX8000 CT球管為DU5308型（最初為DURA Akron B），過(guò)濾器為1.1 mm鋁片，限束裝置包括一片0.2 mm的銅片。 X射線球管陽(yáng)極熱容量為5.3 M.H.U（資料為6.5 M.H.U），雙焦點(diǎn)為0.5mm×0.7mm和0.8mm×1.2mm。X射線管電壓范圍為120～140kV，管電流范圍為28～400mA。為保護(hù)X射線球管，采用了油循環(huán)風(fēng)冷散熱控制箱，散熱率為730kHu/min。

準(zhǔn)直器：MX8000同時(shí)有X射線球管準(zhǔn)直器（前準(zhǔn)直器）和探測(cè)器準(zhǔn)直器（后準(zhǔn)直器），層厚可選擇0.5 mm、1mm、2mm、5mm、10mm。這些準(zhǔn)直器的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)安裝在它的兩側(cè)，旋轉(zhuǎn)方式控制由微動(dòng)開(kāi)關(guān)限定，由二極管傳感器控制。

1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

探測(cè)器[2,3]：MX8000采用UFC超快速稀土陶瓷探測(cè)器，4排探測(cè)器在Z軸方向上緊密排列器，形成探測(cè)單元陣列，共有42個(gè)探測(cè)器模塊。探測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)4個(gè)采集通道輸出，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)代表同一個(gè)Z軸方向相鄰4層的采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可來(lái)自一個(gè)探測(cè)器排，也可能是幾個(gè)探測(cè)器排的數(shù)據(jù)相加[9]。

GI板：42塊GI板與探測(cè)器模塊一一對(duì)應(yīng)，接受探測(cè)器模塊發(fā)出的微弱信號(hào)，經(jīng)積分電路、前置和對(duì)數(shù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)探測(cè)器架內(nèi)側(cè)的母板將數(shù)據(jù)送到RCOM。

RCOM：RCOM盒位于探測(cè)器架后方，將探測(cè)器架內(nèi)側(cè)的母板收集的探測(cè)器信號(hào)進(jìn)一步處理后經(jīng)機(jī)架滑環(huán)部分的射頻發(fā)射裝置把數(shù)據(jù)通過(guò)光纖送往IRS（圖像重建系統(tǒng)）。

1.3 機(jī)架

MX8000采用電磁懸浮驅(qū)動(dòng)，保證了高速掃描時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度和精度。機(jī)架由固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，掃描孔直徑720mm。機(jī)架固定部分包括：電源輸入、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)控制、機(jī)架傾斜控制、機(jī)架冷卻系統(tǒng)、激光燈指示。機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分包括：X射線球管組件、高壓發(fā)生器、高壓控制組件、準(zhǔn)直器、探測(cè)器、數(shù)據(jù)測(cè)量裝置（積分、濾過(guò)、放大、A/D轉(zhuǎn)換、處理）。

MX8000機(jī)架采用滑環(huán)技術(shù)，機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分有一圈薄的銅環(huán)，沿銅環(huán)均勻分布1160個(gè)小孔，它是機(jī)架掃描驅(qū)動(dòng)軸編碼器的主要組成部分，可發(fā)出1160～4640個(gè)脈沖。數(shù)據(jù)測(cè)量裝置采集的信號(hào)不能直接通過(guò)電纜線傳至IRS（圖像重建系統(tǒng)），需采用的方式是射頻發(fā)射（電容感應(yīng)）的方式傳輸，再由射頻接受裝置將信號(hào)通過(guò)光纖傳至IRS（圖像重建系統(tǒng)）。

1.4 掃描床

MX8000掃描床的定位和運(yùn)動(dòng)精度要求較高，床面的升降和水平移動(dòng)有單獨(dú)的控制系統(tǒng)（MCU），并與與機(jī)架控制系統(tǒng)互鎖。掃描床水平運(yùn)行發(fā)出的信號(hào)與機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸編碼器的信號(hào)共同作為X線曝光的基本觸發(fā)信號(hào)。

1.5 計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)

1.5.1 主計(jì)算機(jī)[4]。SGI O2計(jì)算機(jī)主頻300MHz，1GB內(nèi)存，36GB硬盤。用于CT系統(tǒng)控制、系統(tǒng)管理、圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

1.5.2 IRS。IRS（圖像重建系統(tǒng)）接受探測(cè)器或硬盤來(lái)的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理和圖像重建，將圖像數(shù)據(jù)送至主計(jì)算機(jī)。IRS有快速運(yùn)算單元、高速存儲(chǔ)器和反投影門控陣列處理器，設(shè)有4個(gè)獨(dú)立硬盤，速度50億次/秒，和主計(jì)算機(jī)共同執(zhí)行并行處理運(yùn)算。CT的空氣校正、通道檢測(cè)、CT值調(diào)整的參數(shù)均存于IRS.

1.5.3 軟件系統(tǒng)。MX8000具有較全面的臨床診斷軟件和維修功能軟件。臨床診斷軟件有：常規(guī)掃描程序、心臟冠脈分析軟件、血流定量測(cè)量鈣化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件、腦灌注成像、肝臟灌注成像、智能多模式符合圖像（2D、3D）、CT三維立體腫瘤模擬定位系統(tǒng)等。維修功能軟件有：日常維護(hù)質(zhì)量控制軟件、CT校正軟件、故障分析軟件。

1.6 控制臺(tái)

由彩色顯示器、掃描控制盤、鍵盤、鼠標(biāo)等組成，用于整機(jī)控制，輔以刻錄機(jī)和激光相機(jī)可記錄和存儲(chǔ)圖像。掃描控制盤與主計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)信號(hào)分配板將X射線觸發(fā)信號(hào)送至高壓控制組件。

2 數(shù)據(jù)流程

2.1 掃描數(shù)據(jù)流程

X射線球管發(fā)出的X射線穿過(guò)人體到達(dá)探測(cè)器，通過(guò)稀土陶瓷探測(cè)器模塊轉(zhuǎn)換成微弱的電流，傳至GI板變成電壓信號(hào)，經(jīng)積分放大、濾過(guò)、A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送至RCOM板，經(jīng)滑環(huán)上的電容板傳輸至機(jī)架固定部分的射頻接收盒，再由光纖送至IRS的采集板（ACQ）。在IRS中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)插值運(yùn)算后重建成圖像送至SGI O2主計(jì)算機(jī)。

2.2 數(shù)據(jù)時(shí)間控制和信號(hào)傳輸

ACU向RCOM發(fā)出床水平移動(dòng)脈沖信號(hào)，在機(jī)架達(dá)到許可旋轉(zhuǎn)速度時(shí)觸發(fā)X射線產(chǎn)生。RCOM確認(rèn)選通信號(hào)，獲得ACU請(qǐng)求時(shí)激活，其余時(shí)間不運(yùn)作。機(jī)架軸編碼器環(huán)(Data Timing)發(fā)出的脈沖信號(hào)經(jīng)RCOM向GI發(fā)出時(shí)間控制信號(hào)。

3 故障分析與處理

設(shè)備運(yùn)行的基本條件：① 穩(wěn)定的電源：電壓380V、功率55kVA；②良好的環(huán)境：溫度18～22℃、濕度30%～70%；③ 平整無(wú)沉降的地面；④ 每天進(jìn)行設(shè)備校正；⑤ 定期保養(yǎng)，及時(shí)清潔灰塵；⑥ 垃圾文檔及時(shí)清除。

3.1 故障現(xiàn)象

按日常開(kāi)機(jī)掃描流程，螺旋CT經(jīng)常出現(xiàn)的故障為：開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)不能工作、機(jī)架及床自檢不能通過(guò)、預(yù)熱掃描失敗、床不能移動(dòng)、掃描中斷、圖像出現(xiàn)偽影、溫度報(bào)警等。其中圖像出現(xiàn)偽影和不能掃描是最常見(jiàn)的故障。

3.2 故障分析

螺旋CT是大型精密儀器，元器件集成程度高，尤其是高壓部分和數(shù)據(jù)采集部分緊密安裝在機(jī)架的旋轉(zhuǎn)部分，給故障檢修、判斷造成一定困難。但只要熟悉設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，有一定維修經(jīng)驗(yàn)，輔以維修功能軟件，可以較快地分析出故障原因及位置，迅速排除故障[5-7]。

3.2.1 查看并記錄出錯(cuò)提示或警告。MX8000CT出現(xiàn)故障時(shí)，根據(jù)故障嚴(yán)重性，機(jī)器會(huì)做出不同的提示或警告，提示機(jī)器不能使用的原因。根據(jù)警告初步判斷出現(xiàn)了什么故障。再查看設(shè)備各指示燈狀態(tài)，是否與平時(shí)有變化。

3.2.2 查看并記錄錯(cuò)誤日志。進(jìn)入維修程序，查看錯(cuò)誤代碼、機(jī)架內(nèi)溫度記錄、曝光時(shí)打火記錄。雙擊錯(cuò)誤代碼，進(jìn)一步查看故障的幾個(gè)可能提示，逐一排除。

3.3 故障處理

3.3.1 主計(jì)算機(jī)故障。計(jì)算機(jī)故障常見(jiàn)于硬盤損壞或系統(tǒng)軟件丟失。處理方法：更換新硬盤，在寫有系統(tǒng)軟件的光盤引導(dǎo)下重新安裝操作軟件，將備份的參數(shù)從光盤導(dǎo)入。

3.3.2 高壓故障。開(kāi)啟主計(jì)算機(jī)后，經(jīng)Service進(jìn)入維修界面，打開(kāi)Error LogViewer，觀看故障發(fā)生期間的錯(cuò)誤代碼，顯示故障幾個(gè)最有可能的原因和故障位置。打開(kāi)X射線球管曝光記錄，查看有無(wú)打火現(xiàn)象。在排除供電電源故障后，重點(diǎn)要辨別是球管還是高壓控制部件故障，在條件允許情況下，用假負(fù)載替換球管進(jìn)行試驗(yàn)。

3.3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障常表現(xiàn)為環(huán)形偽影，如：經(jīng)空氣校正不能去除，可考慮探測(cè)器或GI板故障(有時(shí)需排除GI板或RCOM板接觸不良)。較細(xì)的環(huán)形偽影一般是探測(cè)器或GI板某個(gè)通道損壞，通過(guò)軟件封閉該通道即可。較粗的環(huán)形偽影一般是整塊探測(cè)器模塊或GI板損壞，用分析軟件確定是哪一塊后予以更換(需使用專用拆卸工具)。如不能重建出圖像則需考慮光纖斷裂或ACQ故障。

3.3.4 床移動(dòng)故障。床移動(dòng)的故障常見(jiàn)于接觸不良，就MX8000而言床升降故障一般是控制剎車片的邏輯電路板上的固體繼電器損壞造成。由于床和機(jī)架連鎖，當(dāng)床出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)架自檢不能通過(guò)，CT機(jī)也不能掃描。

3.3.5 溫度報(bào)警。溫度報(bào)警也有多種情況：一是水冷機(jī)組故障，如：壓縮機(jī)故障、進(jìn)出風(fēng)口或過(guò)濾網(wǎng)堵塞、循環(huán)冷卻水壓力降低，使機(jī)架冷卻水進(jìn)水管溫度超過(guò)20℃，造成整個(gè)機(jī)架內(nèi)部的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)不能正常工作。二是機(jī)架內(nèi)局部元器件溫度過(guò)高，如探測(cè)器或ACU風(fēng)扇故障，造成探測(cè)器或ACU板溫度過(guò)高而報(bào)警。三是X射線球管油循環(huán)冷卻系統(tǒng)故障，造成球管不能曝光。

3.4 預(yù)防性維護(hù)

有些故障是平時(shí)保養(yǎng)維護(hù)不夠所造成。如：滑環(huán)碳刷積碳、光耦落灰、過(guò)濾網(wǎng)積塵、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)部件缺少潤(rùn)滑油等，也會(huì)引起這樣那樣的故障。所以在做好維修工作的同時(shí)，堅(jiān)持預(yù)防性維護(hù)是十分重要的[7-9]。

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Principle and Failure Analysis of MX-8000 CT

YANG Jun1,TIAN Zhong-xiang2
1.Imaging Department,No.81 Hospital of PLA,Nanjing Jiangsu 210002,China;2. Imaging Department,Nanjing Armed Police Hospital,Nanjing Jiangsu 210028, China

R814.42

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.10.012

1674-1633(2010)10-0033-03

2010-05-19

2010-06-10

作者郵箱：03yangjun@sina.com

Abstract:Taking MX8000 CT as an example,this paper introduces the working principle and structure characteristics of CT,and analyzes the common failures and their troubleshooting methods of MX8000 CT.

Key words:spiral CT;X-ray;X-ray tube;scanning bed