CT故障的分析与预防措施

【作 者】蒋友好

上海中医药大学附属普陀医院，上海，200062

以我院所使用的GE Light-speed CT在2008-2010年度使用过程中发生情况为例，对其经常发生的故障进行了统计和分类，其主要故障发生在球管部件、扫描部件、滑环部件、高压部件、数据采集部件及准直器部件部位。如图1所示：

图1 GE Light-speed CT故障率分布图Fig.1 GE Light-speed CT Failure distribution

1 CT 发生故障的分类

1.1 机械故障

主要发生在转动部件失灵、卡住，以及由于长期使用后磨损造成机械精度改变、弯曲、断裂、零件松动或脱出[1]。以扫描床、准直器机械故障居多。

1.2 电气故障

由于GE采用低压滑环技术，高压油箱位于旋转机架上，为了保证机架旋转速度的需要，结构做得比较紧凑， 由于工作在大电流高电压条件下，产生故障率较高。与以前的CT高压发生器和高压滑环相比，高压油箱的损坏率高。 此外，电源部分发生故障的机率也高。

1.3 软件故障

主要是软件被破坏，致使CT机不能正常工作或停机，以及部分软件参数改变，出现异常图像，只要对软件中的有关参数进行校正。

2 CT 故障发生的原因[1]

2.1 自身损耗

如CT机的球管，在长期工作中，因阳极不断蒸发的金属附着在管壁上，或阴极灯丝逐渐因点燃而变细，内阻增大，使其发射电子的能力减低，造成球管衰老，故CT机的球管受曝光次数的限制，是易耗品。

2.2 人为损坏

对CT设备操作不熟练，不按常规使用。如在不预热球管的情况下，就接通高压进行扫描，这样会降低球管的使用寿命。由于使其突然高温而造成球管阳极靶面烧伤，轻则使CT图像质量欠佳，重则造成球管报废。

2.3 突然断电

CT正在扫描中，突然停电或跳闸，就有可能划坏硬盘破坏软件，也会造成设备的高压系统和旋转系统的损坏，给修复带来极大困难。

2.4 维护不到位

机械部分的润滑欠佳。计算机柜内的空气过滤网堵塞，会造成通风不畅，导致内部过热而损坏电路板。

3 CT 故障的常用解决方法

GE Light-speed CT 采用了先进网络技术，靠LAN网络连接，可以单独地控制任何一部分，系统通讯出现问题，可以用Ping的指令判断出来，只要计算机在工作，出现故障时一般会有较为明确的错误提示。

3.1 程序测试法

利用诊断程序对CT可能产生故障的部位进行判断是最有效的。另外，不少故障是由于参数漂移引起，只须进行重新校正或者调整即可查明或排除。

3.2 观察法

注意观察系统上电时的正常工作状态，特别是电源部分和各电路板上的指示灯，不同的指示灯，代表着不同运行状态。同时也要注意CT正常工作时的声音，通过故障时产生的特殊声音来帮助查找故障。例如旋转阳极的异常噪音，可能就是球管损坏的前期标志。机械运行的磨擦声音，平时是均匀的，出现故障时可能伴有异常或不均匀的磨擦声。

3.3 测试法

主要工具是万用表、示波器。通常在电路图和硬件框图的帮助下进行。通过测试关键点的电压或波形，进行故障分离。缩小到一个部件后，再进一步检测，确认故障。

4 主要故障分析

从图1可知，故障主要发生在球管部件、扫描部件、滑环部件、高压部件等部位。下面就这些部位的常见故障进行分析。

4.1 CT球管故障分析与预防措施

4.1.1 CT 球管工作原理

球管是一个大的高真空的阴极射线二极管，是产生X射线的系统。其工作流程为：阴极灯丝加热，并产生自由电子云集，这时向阴阳两极加120-140 kV 高压时，电势差陡增，在高压强电场驱动下，处于活跃状态的自由电子束，由阴极高速撞击阳极钼基钨靶，并发生能量转换，约l%的电能形成X线，由窗口发射；99%的电能则转换为热能，由散热系统散发。X线是一种有很强穿透力的短电磁波，且电压愈高穿透力愈强。X线在穿透物质过程中会被部分的吸收即衰减，利用这一原理使人体的组织产生不同衰减的射线投影[2]。GE Light-speed CT采用6.3MHU、8000转/秒的金属陶瓷球管，平均扫描次数达到50万秒。

4.1.2 故障现象

不能完成球管预热（WARM UP）

4.1.3 故障分析

关机后，重新开机，故障仍然存在。断定故障发生在高压部分，查看高压部分各部件，其中包括逆变器、高压变压器箱、高压电缆及X线管球均没发现异常。拔下阴极高压电缆头进行空载试验，故障信息未变，又拔下阳极端高压电缆头，通常会报阴、阳极同时过流，此次没有此信息。电缆没有发现击穿现象，用万用表测试阻抗也正常。做阳极油箱隔离实验，没有阳极过流错误发生。将阳极逆变器与阴极逆变器交换位置，也没有阳极过流错误发生。判断 CT 球管损坏，更换球管后故障排除。

4.1.4 预防措施

(1) 每天早晨或停止扫描5小时以上时，应对球管进行预热后再扫描，这样可以延长球管的寿命。

(2) 尽量避免采用长时间连续扫描的模式，尽可能的在两次扫描之间间隔一定的时间，让球管冷却下来再进行下一次扫描[3]。

(3) 球管老化后，应相应地调整扫描参数，重建参数表。

(4) 经常检查球管冷却系统的工作状况，发现问题应及时排除。

4.2 扫描旋转控制系统故障分析与预防措施

4.2.1 工作原理

轴伺服驱动包括STC、轴马达控制板、Bradley伺服控制器、轴马达、动态制动部件、轴编码器、轴驱动皮带、轴初始位置标记组成。Bradley 伺服控制器由 STC、轴马达控制板提供的方向信息，控制轴驱动马达的旋转、速度和制动。

4.2.2 故障现象

扫描过程中，扫描经常中断，主轴电机经常停止转动。

4.2.3 故障分析

经分析问题出在轴主马达，如图2所示。松开碳刷帽，取出马达里的碳刷，有2个碳刷磨损不到 1/4英寸。用吸尘器吸除碳刷安装孔内的灰尘，检测碳刷的弹簧的张力相同，全部更换后，系统恢复正常。

图2 主伺服马达更换碳刷视图Fig2 The replacement of carbon brush for main servo motor

4.2.4 预防措施

(1) 对于采用皮带驱动方式的CT，应每隔半年检查1次皮带的松紧、皮带是否有裂纹、轴承是否有异响、马达碳刷的磨损和积碳情况等。

(2) 对于采用环形马达驱动方式的CT，应每隔半年给轴承加少许润滑油。

4.3 滑环系统故障分析与预防措施

4.3.1 滑环系统工作原理

GE CT采用低压滑环结构的扫描架。扫描架的旋转部分和静止部分之间的 550vdc电源、低压电源、控制信号和数据信号都是通过滑环和碳刷来传递的。滑环安装在扫描架的旋转部分，随扫描架一起转动，碳刷安装在扫描架的静止部分。当扫描架旋转时，碳刷在滑环上滑动，始终保持电接触。

4.3.2 故障现象

扫描过程中，听到“啪”的一声响，显示器提示Scanning hardware has stopped。按RESUME键，仍然不能扫描。

4.3.3 故障分析

检查电源刷，擦拭滑环，调试炭刷压力，由于电源刷长期工作，两边的两根磨损较严重，已到更换刻度。银铬合金粉末越积累越多，使两个电源环短路打火，造成输入端三个保险断路。

4.3.4 预防措施

(1) 每隔半年，清洁1次滑环。先用吸尘器清除吸附在滑环附近的碳粉，然后用蘸上无水酒精的纱布沿着滑环逐条擦除铜环上的碳粉[4]。

(2) 每隔半年，检查1次各碳刷的长度。如果碳刷伸出碳刷槽的部分短于0.5厘米就必须更换了。

(3) 注意保持扫描架内的空气湿度不能超过70%，否则当碳粉堆积到一定程度时，会引起滑环之间的相互干扰或短路。

4.4 高压系统故障分析与预防措施

4.4.1 高压系统工作原理

GE CT 采用数字控制高频变换高压发生器把正弦电压转换直流，即用数字震荡电路将直流电压斩波成高频、再把高频输入到高压变压器，最后整流滤波加到 CT球管。

4.4.2 故障现象

扫描时旋转阳极声音异常增大，曝光频繁中断,屏幕信息提示：Scanner hardware stop scan. 将机器重新启动，做Warm up， 曝光到第三次时中断。查看信息记录栏，有错误信息： kV fault detected: Anode overcurrent.

4.4.3 故障分析

将阳极端高压电缆拔出后，放在安全位置，在高压电缆插座内注入1/3深的高压绝缘油，将负载CT球管隔离开。进行空载高压试验与测试，阳极仍然打火，与CT球管无关。以同样的办法对X线阴极进行空载试验，未发现问题，这时可初步断定故障可能发生在阳极侧高压发生器或逆变器，把故障缩小到这两个部件上。继续隔离Tank 和 Inverter，还要进行实验。逆变器的阴、阳两极是同型号的，将阴阳两个逆变器进行调换，再进行空载试验还是阴极正常，阳极报错。由此说明阳极油箱Tank坏。更换阳极油箱Tank后，系统恢复正常[6]。

4.4.4 预防措施

(1) 每隔1年，对整流电路和逆变电路进行1次除尘保养。因为这两部分电路常年工作在高温、高压状态，元器件表面很容易吸附灰尘，影响元器件的散热，遇到潮湿天气还会引起短路。

(2) 每隔l年，检查1次高压电缆插头，接触是否良好，是否有烧黑的现象。高压电缆接触不良或老化引起绝缘程度下降，均有可能导致高压发生器过载而烧毁元件。

(3) 经常检查X射线管的工作状况，如有打火或旋转阳极驱动故障，应及时排除，以免引起高压发生器过载[5]。

本文虽然只是对特定型号的CT设备经常发生的故障进行分析统计，并按故障所处的系统部件进行分类，然后对主要故障阐述其工作原理，分析其故障的特点和规律，并就排除这些故障提出了具体的预防方法和措施，对其它型号的CT设备也具有一定的指导意义和借鉴作用。

[1] 杜丽春. CT机故障产生的原因及检修方法[J]. 实用医学影像杂志, 2007, 8(1): 57-59.

[2] 余晓愕, 王志远, 林木炎. 等. CT原理与设备[M]. 广州, 第一军医大学出版社, 2000

[3] 殷敬喜, 齐向东, 刘静等. 延长 CT 球管曝光时间的维护经验[J].中国医疗设备, 2008, 23(10): 86-87.

[4] 郑家志, 郝光远, 周长青. GE Hi-speed DX/I螺旋CT滑环故障分析及预防维修[J]. 医疗设备信息, 2005, 20(11): 53.

[5] 夏元福, 薛 蕾, 汪兆来, 等. CT机X线管常见故障的分析与安装调试[J]. 医疗卫生装备, 2005, 26(4): 76-77.

[6] 王俊才. GE CT 高压发生器典型故障分析[J]. 医疗卫生装备,2010, 31(2):132.