CT球管的选购、日常维护及常见故障

吴运

(安徽泾县医院 安徽泾县 242500)

CT球管是CT扫描系统的核心部件,任何品牌的球管使用寿命都是有限的。目前CT球管主要依赖于进口,销售价格十分昂贵,是CT设备运转成本的主要耗材之一。而且球管的好坏会直接影响到CT机的整体使用及功能状况,甚至会影响到CT机的使用安全及寿命。球管的正确选购、保养及使用球管,对医院的经济效益及社会效益都会带来很大的影响。

X线管的基本作用是将电能转换成X线。自从1895年伦琴发现X线以来,在X线诊断技术不断进步与提高的同时,医用诊断X线管也得到了日新月异的发展,先后出现了气体电离式、固定阳极、旋转阳极以及各种特殊的X线管。X线管由管芯、管套、高压电路、循环冷却系统等组成,其中管芯是球管的核心部件,它是由阳极和阴极组成,根据阳极结构来分,管芯主要分为两大类:固定阳极管芯和旋转阳极管芯。固定阳极管芯功率小,产生射线量少,适用于小型X光机及工业X光机。同固定阳极管芯相比较,旋转阳极管芯具有瞬时负载功率大、焦点尺寸小、散热性能良好、图像清晰度高等优点,旋转阳极管芯主要适用于用于大功率X光机的球管中。目前CT球管就广泛采用此种管芯。

1 选购CT球管

在选购球管的过程中,不仅仅凭球管的质地与价值对其进行选取,还需要考虑更多的因素。选购CT球管的原则,主要包括以下几个方面:

1.1 在选购球管的时候,应当严格按照球管与设备最佳化搭配原则,一般情况下,首先应当选取CT机原配球管,原厂工作人员应当根据相关技术指标安装、调试球管,是CT球管与CT控制系统之间的配合达到最佳化,以此保证系统的正常运行。

1.2 合理设计球管技术性能参数

球管具备的技术性能参数,主要包括两种,即电参数与结构参数。电参数,实质上就是球管的电性能规格,例如:阳极热容量、最大功率、最长曝光时间、管电流、最大管电压等。结构参数,实质上就是球管结构的一系列参数,例如:冷却形式、工作温度、阳极转速、关闭滤过当量、重量、外形尺寸、有效焦点以及靶面倾斜角度等。合理设计球管技术性能参数,主要包括以下几个方面:①球管的外形、重量、重心及固定方式等物理特性是球管能否安装及高速旋转的重要标志。②球管规格的衡量指标主要为阳极热容量,通常情况下,球管的热容量越大,那么球管具备的热量承载能力就越强,同时球管的使用寿命也越长。③散热率即冷却效率,也是影响球管正常工作的重要参数。散热率能力越强,球管的热承受能力就越强。④管电流,实质上就是某一个球管的曝光时间与电压允许的最大电流平均值,在对管电流进行调整的时候严禁大于额定值,不然就会造成焦点面导致球管出现损坏现象。⑤最大管电压,实质上就是球管两极之间存在的最高电压峰值,这一最高电压峰值主要由管套形式、绝缘介质种类、形状、管芯长度等一系列因素决定,如果高于最大管电压值,会造成管壁出现击穿或者放电状况。⑥最长曝光时间,实质上就是某一个球管的管电流与管电压允许的最长曝光时间,球管使用过程中如果高于最长曝光时间,会造成焦点面过热,导致球管出现损坏状况。⑦球管热容量,实质上就是指整个套管具备的热量承受力,与散热曲线有着十分密切的联系,散热效果与靶面直径尺寸呈正相关。⑧小焦点/大焦点,实质上就是高压作用下,电子在阳极靶面形成的一个聚焦轨迹,可以将其成为物理焦点。焦点主要划分为两种,即有效焦点与实际焦点。因为靶有相应的角度,因此物理焦点在球管轴方向上的垂直投影主要无标称焦点,与物理焦点相比标称焦点比较小。实践证明,X线摄影过程中,分辨率的清晰度与焦点的大小呈正相关,如果焦点越小,那么能够承受的功率也就越小,在运用功率较大的摄影时,小焦点无法有效满足相应需求。所以在损失一小部分分辨率的条件下,增大焦点,满足使用。⑨I、阳极特性曲线,实质上就是灯丝加热电流处于一定数值的情况下,管电流I与管电压V之间的关系;II、灯丝发射特性曲线,实质上就是管电压处于一定数值的情况下,灯丝加热电流与管电流之间的关系。

机器设计过程中,对球管提出的要求十分严格,球管技术性能参数应当符合原机器的整体设计,这样才能够确保设备的稳定、正常运转。反之,轻则会造成设备工作异常、设备的某些功能无法发挥,重则烧毁球管、损坏主机部件等严重现象。

1.3 在选购球管的过程中,应当对不同球管的性价比进行分析,选取性价比最高的球管,同时还要保证球管有一个完善的售后服务。

2 CT球管的日常维护

为了延长球管使用寿命,球管的日常维护和正确的操作是至关重要的。

2.1 电网的稳定

在CT机安装时应避免其它大功率设备,尤其是可控硅斩波或中频调速、调温系统使用同一条供电线缆,因其可能造成电网的剧烈波动或畸变。同时要保证接地良好。开机前应进行三相电源检测,包括三相电源的相位、相辐平衡稳定,保证三相的相位及相辐均衡,不移相等。供电系统的稳定是保证CT球管及系统稳定运行的必要条件,建议必要时配备三相稳压电源。

2.2 温、湿度及环境控制

通常CT机的工作环境温度维持在20-30℃之间,温度变化率≤3℃/h,湿度控制在30%-75%,湿度变化率在≤5%/h。因此扫描间内应配备足够制冷(热)量的空调系统,在潮湿的区域,还应配备除湿设备。并确保空气在扫描架内的循环畅通,将有利于球管在曝光时有效散热。同时保持室内应清洁,减少尘埃的进入,因为尘埃不仅能阻塞球管的散热器。还会引起CT机电路短路。

2.3 建立良好的操作规程

认真制订并严格执行CT机操作规程。如每日开机后或CT机处于长时间待机状态下,检查患者前应(大部分机器有提示)执行球管预热扫描程序,因为球管的阳极靶面冷却时让高管电流曝光,高电压曝光产生的热压力引起不规则膨胀,会使靶面裂开。预热扫描有利于延长球管的使用寿命并保证良好的图像质量。而且在球管充分冷却后才能关闭CT机机架电源。

2.4 将灯丝预热时间缩短

球管灯丝的预热时间通常都会超出球管的曝光时间,灯丝长时间处于工作状态会导致其使用寿命缩短,同时因灯丝在工作过程中散发的钨会在灯管玻璃套上附着,造成球管处于不稳定的工作状态,特别是在高管电流情况下非常明显。

2.5 球管曝光过程中防止出现断电状况

应当尽量减少球管在使用过程中断电状况的发生,尤其是在高压曝光状况下,主要在于会导致球管高压电路出现损坏现象,对球管的使用寿命造成严重的影响。针对这一实际情况,相关工作人员应当与供电部门进行交流与协商,在遇到必须停电的状况时,提前进行通知,以暂停CT球管的使用,避免造成球管损坏。

2.6 严格遵循阳极加热／制冷曲线图与各等级曲线图表

主要在于若是违反球管附带资料中各等级曲线图表进行操作,会损坏焦点轨迹。

2.7 对扫描范围与曝光条件进行合理的控制

按照患者的扫描部位、体重以及年龄等基本情况,对最佳扫描范围、条件进行精确的设定,降低不必要的球管损耗,减少辐射过量对操作人员与患者造成的伤害。

2.8 严格高于阳极热容量

热量连续传导于轴承会对球管造成巨大的危害。如果使用球管的过程中,达到的温度要比球管生产过程中规定的温度高,球管内不同的材料可能会排放出气体,导致球管处于不稳定状态。因此,医护人员在工作过程中应当对患者的顺序进行合理的设置,根据患者的扫描部位,对需要小剂量曝光的患者与大剂量曝光的患者进行相应的安排,降低球管使用过程中的负荷。

2.9 重视预防性维护

医护人员在工作时,应当保证设备处于良好的运行状态,特别是球管高压控制部分,这是确保球管稳定运行的关键所在。

3 CT球管故障分析

CT球管的组成部分,主要包括:高压系统、管套、靶轴、靶以及灯丝等。球管在处于工作状态的时候,其灯丝上会接通电流。根据CT球管的工作原理及其结构构造,对CT球管经常发生的故障状况进行分析,主要包括以下几个方面:

3.1 漏油

漏油是球管经常出现的一种故障,特别是在CT机长时间运行、气温升高等情况下,球管内部温度急剧上升,导致漏油状况的发生。球管内部绝缘变压器油体积不断膨胀,压力上升,加之油路接头处的密封性较差,极易导致漏油状况。漏油状况在发生初期,可能不会对球管的使用造成任何影响,但是随着时间的增加,漏油量增加,会导致高压放电,损坏球管。

3.2 高压打火状况

球管在工作过程中,其内部温度较高,管套中经常出现热胀冷缩状况,当连续曝光时会造成球管内部气囊张开,逐渐冷却的时候会导致气囊收回。若是油路密封部件老化,球管内就会进入空气,产生气泡,在油循环的状况,会造成高压放电状况,损坏球管。

3.3 绝缘不良

CT球管长期处于高压状态下运行的过程中,管套内循环变压器油会出现变质状况,导致耐压性减弱,造成高压放电状况,损坏球管。

3.4 高压电缆头打火

高压电缆头由于绝缘性差或者接触不良等多种因素的影响,会出出现高压对地放电,导致大电流产生,不仅会导致图像伪影出现,还会对球管造成损坏。

3.5 管芯损坏

球管管芯损坏主要包括以下几个方面:①靶面蒸发:长时间使用球管,会导致钨金属附着于玻璃壁上,造成球管玻璃壁对外壳放电,引起管芯损坏。②灯丝烧断:球管内部温度过高,会造成管芯的阴极灯丝出现烧断状况,损坏球管。③真空度不良:球管管芯内一旦出现漏气状况,会导致管芯发生高压击穿。④阳极旋转不良:因为球管内部中的转子处于高速旋转状况,长时间使用球管,会造成轴承损坏,导致卡壳、堵转状况发生,导致局部温度升高,损坏管芯。

3.6 循环油泵损坏

球管内部中的变压油不仅具有绝缘作用,还能够利用循环散发球管内部中的热量,如果油泵发生损坏状况,就无法散发球管内部中的热量,导致球管烧坏。

3.7 风机损坏

高温变压器油经过油泵传至冷凝器上的时候,通过风机能够使其冷却,降低油温,一旦风机出现损坏状况,就会造成球管内部温度上高,对球管造成损坏。

3.8 温度控制器损坏

一旦温度控制器出现损坏状况,球管内部中的温度就会升高,造成球管损坏。

4 小结

总而言之,球管的使用寿命长短,一方面与球管的自身质量有关。另一方面与操作维护人员的自身业务水平、工作经验及工作责任心是密不可分的。与此同时加强医疗设备使用人员岗前培训、岗位责任制;建立医疗设备的检查制度;日常做好设备的使用记录、维修记录及定期保养检查。在减少设备故障上起到至关重要的作用。

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