佳能Aquilion One型CT故障分析与维修两例

张孟泰

济南市妇幼保健院 器械科，山东 济南 250001

引言

电子计算机断层扫描（Computerized Tomography，CT）检查方便、快速，且密度分辨率较高，较之其他X线检查方法具有明显的优势[1-2]，因此，CT已经广泛应用在临床诊断中，对于神经系统、心血管系统、胸腹部器官、盆腔脏器、骨与关节等疾病的诊断具有较好的效果，特别是在肿瘤的诊断上更是具有很高的应用价值[3-6]。由于CT设备构造复杂，其零部件较为精密，重要的组成单元包括：X线发生系统、图像采集系统、其他外围装置[7-9]。CT设备造价较高，医院的采购成本高，在使用过程中对于设备的维修维护成本居高不下，每家医院对于CT的配置数量有限。一旦CT的主要元器件发生故障，不仅会给医院造成较大的经济损失，如果维修时间较长，还会造成设备宕机、无法使用，患者来回奔波，无法正常检查，就医体验差，给患者造成损失的同时，影响医院的名声[10]。因此，当CT发生故障以后，我们应该及时响应，做出正确的判断，在最短的时间内让设备恢复正常，这对于工程师的维修水平提出了较高的要求。

随着工艺水平、计算机技术的发展，CT得到了飞速的发展，多排螺旋CT投入实用的机型已经发展到了320排，同时各个厂家也在研究更先进的平板CT，佳能Aquilion One型CT即为一种320排CT的代表。本文以佳能Aquilion One型CT为例，分析了CT两个重要组成单位——X线发生系统与图像采集系统的典型故障，详细描述了故障现象，并逐步讲解故障排查过程，最终成功将故障解决。本文所描述的两例故障具有较强的代表性，可以为CT维修人员提供参考。

1 CT的工作原理

CT是一种特殊的X线成像设备，可以对人体进行断层扫描[11-12]。X线束通过人体以后，由探测器接收，经探测器进行信号的转化由X射线信号先转化为光信号，再转化为电信号，电信号经过A/D转换器转换以后，变为数字信号，该数字信号经过图像后处理系统的处理变为我们想要的图像信息[13-14]。CT扫描机主要由硬件结构和软件结构两大部分组成，按结构框架分为扫描机架部分、检查床和控制台三部分，按作用分为数据采集系统、图像处理系统和图像显示与存储三部分。数据采集系统包括X线管、高压发生器、准直器和滤过器、探测器、前置放大器、对数放大器、模数转换器、接口电路、检查床等。图像处理系统由电子计算机、磁盘机（包括硬盘机和软盘机、光盘等）、数模转换器、接口电路等组成。图像显示系统由图像显示器、存储器等组成。CT的实物图如图1所示。

图1 CT实物图

本文所维修的CT其X线发生系统使用的是旋转阳极X线管，功率大，热容量高，采用油循环加风冷却的双重冷却方式。本机为采用滑环技术的螺旋CT机，其高压发生装置采用高频逆变高压发生器，输出波形平稳，体积小，重量轻，安装在扫描机架内。其探测器为多排探测器（图2）。

图2 多排探测器内部结构

CT的数据处理系统主要由前置放大器、对数放大器、积分器、多路转换器、A/D转换器、接口电路等构成。其作用是将探测器输出的微弱电信号经放大后，再经A/D转换器转换为计算机能够识别的数字信号，并经接口电路将此数字信号输入计算机。数据采集系统图，见图3。

图3 数据采集系统框图

2 故障维修

2.1 X线发生系统故障

2.1.1 故障现象

CT的X线发生系统发生报错，报错信息，见图4。报错信息显示为“XC error”。X线球管不能正常发射X射线，球管实物图，见图5。

图4 X线发生系统报错信息图

图5 X线球管实物图

2.1.2 故障分析与维修

当系统显示此报错信息以后，立刻查看使用日志，查询X线发生系统的详细状态，发现二进制数据串中存在两位异常。根据该异常位数，定位错位点，结合维修手册，发现此报错信息是由于设备不能正常产生X线而导致的。在CT中，X线的产生异常主要涉及以下两种情况，一个是X线球管本身产生故障，二是球管正常，但高压不能正常输送。球管是一个X线诊断设备的核心，因此，价格较为昂贵，且球管一旦异常，基本不能维修，智能进行整体更换，所需成本很高。

根据报错信息，结合波形图可以更准确地确定故障点。通过信号系统，调取kV、mA、IF曲线图，以及mA与kV对比图，标准波形图如图6所示。因为此次报错信息并没有明显的指向性，一般mA值超标或者kV值超标均可导致X线产生异常，查看mA值显示项，未发现“a fixed over mA”标识，mA值的波形曲线也未随kV值同步上升，基本可以排除球管内故障。考虑是高压供给产生问题，检查高压电缆，未发现明显的老化、裂痕等现象，重新插拔高压电缆，故障并未解除。进入高压发生系统查看，发现kV值的波形异常波动，与mA值波形存在明显差异，极有可能是在高压发生装置内部产生异常电流。更换高压发生装置，故障解除，重新启动设备，未出现报错现象。

图6 标准波形图

2.1.3 小结

通过波形来判断球管，高压发生装置或者是高压电缆发生故障，是需要大量维修经验的，并不是波形异常，就指向相应的故障点。因此，面对此类故障，最保险的方法还是根据维修手册上的维修流程进行一步步排查。因此，我们平时应对此类故障的方法是在进行故障排查的同时准备球管、高压电缆与高压发生装置。如果我们能够通过波形来进行故障的判断，就可以快速锁定故障位置，这样不仅可以缩短维修时间，还可以减少备件的数量，节约成本。再者，对于维修手册上的操作流程，很多情况下较为繁琐，实际操作起来困难较大。对于此类根据波形确定故障的问题，我们总结经验如下：① 如果kV值或者mA值的波形突然下滑，则很有可能是高压电缆的问题，电缆打火使高压存在压降，当然判断高压电缆故障的主要原则在于查看电缆端是否有打火现象；② 如果mA值与kV值的波形基本保持一致，均未发现明显的变化，则可以考虑是球管内部问题，这时候可以查看球管的使用次数，是否达到了寿命极限，基本可以确定球管是否发生故障；③如果在波形中显示，kV值与mA值不一致，则有两种情况：kV值明显高于mA值的显示，则考虑是高压发生装置部分发生故障，反之则考虑球管发生故障。

2.2 图像采集系统故障

2.2.1 故障现象

胸腹部摄影时，在L场出现环形伪影。图像显示过程中的环形伪影，见图7。

图7 胸腹部摄影图像显示时的环形伪影

2.2.2 故障分析与解决

在进行胸腹部拍摄时，在L场发现环形伪影，从图7中可以看出，环形伪影较为明显，影响了医生对图像信息的判断。一般出现此故障时，会考虑数据通道故障，更换QV1故障通道板，重启设备，发现环形伪影显现并未消失。经过分析查看，发现维修手册上指示的通道657-680数值异常，维修手册上指出，此数值异常指向QV29和ADC29发生异常，考虑到此机器曾经更换过QV29通道板，有可能是上次更换的板子再次发生故障。因此，重新插拔该通道板，故障仍然存在；更换QV29，故障仍存在。接着更换通道板ADC29，重启设备，环形伪影仍然存在。对CT设备进行校准，扫描空气完成测试，发现657-680通道数值仍然异常，这有可能是因空气密度低造成的。使用实验模体进行测试，但故障仍然存在。因此，排除数据通道错误，怀疑CT的探测器发生故障。更换探测器是一项较大的工程，请厂家工程师进行确认，经过测试、模体校准以后，通道657-680数值仍不正常，判断为探测器故障，经过排查为阵列处理器发生故障。专家对探测器进行维修后，CT设备恢复正常，伪影消失。

2.2.3 小结

在CT摄影中，带环状伪影经常出现，其中以环状伪影出现的概率最大。导致环状伪影出现的原因较多，往往是原始数据设置或者是数据通常存在异常。常用的解决方法有CT 原始数据校准、更换通道板和更换DAS电源等。此次故障使用常规排查方法以后，故障得不到解决，当我们怀疑到是探测器故障以后，由于探测器成本较高，且内部结构较为精密，因此第一时间联系厂家工程师协助确认，最终确认为探测器故障。摄影时出现的环状伪影是由探测器中的阵列处理器故障引起的，这种情况与DSA系统故障极为相似，容易误导维修人员。为防止此类情况发生，在进行原始数据设置时，一定使图像重建的数据为正常图像的原始数据，以防图像重建造成的环状伪影对此现象产生干扰。

3 讨论与总结

X线发生系统与图像采集系统均为CT设备的核心系统。本文针对这两大系统，分别列举了一类典型故障，并详细分析了故障解决的过程，总结了维修经验。X线发生系统中，同时包含着CT中价值最高的几大消耗性部件，比如球管、高压发生装置、高压逆变装置、高压电缆以及各种电路板。能够准确判断到底哪里出现故障是非常有意义的。在CT维修过程中，经常出现误判球管故障，对球管进行更换[15]。因高压发生部件的故障未能及时维修，更换后的球管依旧无法正常工作，造成球管的非正常损耗，这不仅增大医院成本，还延误维修时间[16]。

探测器作为CT设备的另一核心系统，主要是进行图像信息的收集。探测器结构虽然较为精密，但探测器的使用寿命一般较长，出现故障的概率较小，但一旦出现故障，维修较为困难。目前，CT多使用宽体探测器，随着探测器排数的不断增加，对工程师在探测器中的维护维修提出了更高的要求[17-18]。再者，探测器对于环境的温度、湿度等均具有一定的要求，保持环境适宜至关重要。

本文中提到两个故障的维修，对于工程师的学习能力、日常观察与总结的能力均具有较高的要求。在设备故障发生以后，工程师的经验对于故障部位的快速锁定是至关重要的。当然，除经验以外，维修工程师对于CT中应用的前沿高端技术应该掌握，这样再维修时才能一通百通，快速解决故障，使设备在最短的时间内恢复正常。