TH-600 数字胃肠X 线机的组织构成原理及故障分析

丁桂楚

烟台市烟台山医院 （山东 烟台 264000）

医用数字胃肠X 线机为医院常见的影像设备，是对患者进行影像诊断及病案信息交流的一种现代医学诊疗手段。因其具有不同于常规X 线机的特征，所以其维修对临床工程师而言也有全新的技术要求[1]。尽管医用数字胃肠X 线机具有自检系统，可以自行检测故障，使工作便利，但仍需要临床工程师掌握设备构成、原理及故障的维修方法，因此不仅要求通过理论学习的方式掌握操作原理，同时还需要通过实践沉淀更多的经验[2-3]。由于机器内部结构比较复杂，其故障现象呈现多样性和不确定性，增加了维修难度。一旦出现故障直接影响诊疗工作的准确性和安全性。随着数字医疗的不断发展，医疗设备的维修不再局限于简单的故障排除，对临床工程师综合维修素质的要求也越来越高[4-5]。医疗设备的维修策略应从经验化故障分析转变为科学化故障分析[6]。因此，本研究以GE 公司生产的TH-600 数字胃肠X 射线机为例，详细阐数字胃肠X 线机的组织结构及原理，并运用科学的故障分析法排查故障。

1 数字胃肠X 线机的原理与构造

虽然数字胃肠X 线机的型号众多，但其结构和工作原理基本一致。数字胃肠X 线机基本工作原理为：通电后，经降压变压器供X 线管灯丝加热，产生自由电子并云集在阴极；当升压变压器向X 线管两极提供高压电时，阴阳两极间的电势差陡增，自由电子收到吸引形成电子束，由阴极向阳极高速行进，撞击阳极钨靶原子结构[7]。

数字胃肠X 线机的主机系统以产生X 线的主电路和部件系统为基础，将其划分成计算机图像处理、系统主电路2 个方面[8]。为提升X 线的质量及精确控制X 线的产生和断开时间，主电路需要提供满足要求的管电压、管电流[9]。数字胃肠X 线机的结构见图1。

图1 数字胃肠X 线机结构图

1.1 床体系统

床体系统通过二维的操作方式，即影像系统、床体的倾斜及床板的运动，实现胃肠X 线机的所有功能[10]。床体系统分为旋转和固定两部分。

1.2 影像系统

影像系统一般划分成高分辨率的影像系统、影像辅助系统。其中，高分辨率的影像系统包括影像增强器和摄影系统[11]。

1.2.1 影像增强器

影像增强器（见图2）的作用是将入射的X 射线转换为可见光学图像，并通过胶片或摄像机记录下来。在一个设计良好的荧光检测技术图像链中，作为前端检测器的X 线影像增强器是一个最重要的部分。在第1 阶段发生的任何图像信息的损失或增加的噪声都是不可逆的，X 线影像增强器的功能与其他部分的功能相比更为重要，是成像质量的决定因素[12]。

图2 影像增强器

1.2.2 数字成像检测器

固体成像器件可以进行图像转换、信息保存、子扫描视频信号[13]。其主要包括电荷耦合器件（CCD）、SSPD、平板式数字检测器。CCD 与其他信号器件的异同之处是以电荷为信号，完成信号电荷的产生、保存、传输、检测。其分为表面沟道电荷耦合器件（SCCD）和体内沟道或埋沟道电荷耦合器件（BCCD）[14]。平板式数字检测器与基于CCD 的检测器不同。基于TFT 的平板系统的电荷收集和读出电子元件紧贴X 线发生交互作用的料层，并能即时转化为数字影像[15]。平板式数字成像X 线检测器可分为间接转换检测器和直接转换检测器。

1.3 X 线发生装置

X线发生装置组成结构包括高压系统、X线球管。其中X 线球管包括阴极灯丝、阳极靶、真空玻璃管等组成部分。高压系统由高压发生器和高压控制台组成，是整个X 线系统的重要组成部分，其功能分为高压变压器（TANK）和驱动部分[16]。如图3 所示。

图3 高压发生器的组成框图

驱动位置组成结构包括：高频电路、主逆变回路、控制电路等。其中，高频逆变器包括直流电源、逆变控制、直流逆变[17]。将直流电压变换后的高频电压输出为直流逆变。直流逆变类型包括：单端逆变、半桥式逆变、桥式逆变。桥式逆变一般出现在高频逆变电路，单端逆变、半桥式逆变则作用于灯丝逆变电路[18]。

1.4 计算机系统

计算机系统属于数字胃肠X 线机的核心组成部分，也被称作是图像工作站，控制和管理设备的所有功能，并读取CCD 的图像信息，同时对文档和图像进行测量、局部放大等操作内容[19]。用户可以结合诊断要求呈现图像的画面，基于DICOM 打印机功能传达至激光打印机，同时把图像传递至PACS 系统，以此满足无胶片化管理的需要。

2 TH-600 数字胃肠X 线机常见故障分析

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

打开开关，按下启动/关闭开关，控制盒自检和主机自检未通过。

2.1.2 故障分析

设备故障时，首先，明确故障的类型。常见的设备故障类型分为人为因素故障和设备损坏故障。然后，分析故障出现的原因、故障的特征表现。主要的故障原因包括：使用不恰当、正常性损耗、没有经常保养、性能调整不当等。故障的特征主要分为突发的和持续的、偶发的和时有时无的、规律性的、渐变的等。

针对此故障中控制盒和主机自检未通过，首先，运用故障排除法排除人为因素故障，确定是机器损坏故障。然后，根据故障特征分析故障产生的原因，观察显示器是否有字符显示，若没有则可能是显示器无电、显示器损坏、显示器信号线接触不良、主板损坏、显卡损坏引起的；若有则可能是硬盘或系统程序损坏引起的。具体维修流程如图4 所示。

图4 故障一维修流程图

2.1.3 故障处理

依据上述故障分析及维修流程，对此故障进行处理。首先，观察仪器显示屏，发现显示屏有字符显示，但不显示Windows NT 界面；然后，尝试进入CMOS 设定，发现无法进入；最后，重装系统，仪器恢复正常。故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

打开TH-600 数字胃肠X 线机开关，按下启动/关闭开关，联机、透视时，显示器无法显示实时透视图像。

2.2.2 故障分析

由于显示器无法显示实时透视图像，因此分析其产生的原因可能有：AEC 电缆未准确连接、视频同步电缆接触不良或电缆损坏、视频采集电缆接触不良或电缆损坏、FR 电缆接触不良或插头插反、PCI 外控制线是否接触不良等。由于产生这一故障的原因很多，因此需要分级处理，层层排除。

运用故障排除法：（1）确定TH-600 数字胃肠X 线机透视亮度情况和接口板L3 是否闪动，由此可以确定是AEC 电缆未准确连接造成的故障，还是视频同步电缆接触不良或电缆损坏造成的故障；（2）切换至NT 界面，运行GRABSETUP，查看透视是否有图像，由此可以确定故障是DCF 文件保存路径错误还是视频采集电缆接触不良损坏；（3）踩透视脚闸时，判断控制盒是否存在声音提醒，由此可以确定是FR 电缆接触不良或插头插反，还是PCI外控制线接触不良。具体维修流程如图5所示。

图5 故障二维修流程图

2.2.3 故障处理

依据故障维修流程对此故障进行处理。首先，发现显示屏透视亮度正常和接口板L3 闪动，随即切换至NT界面运行GRABSETUP，发现有透视图象；然后，运行PCITEST，踩透视脚闸，PCITEST 无显示，且踩透视脚闸时控制盒有声音；最后，重新插拔PCI 外控制板线和重装PCI 驱动程序，仪器恢复正常。故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

打开TH-600 数字胃肠X 线机开关，按下启动/关闭开关，联机，曝光采集图像不正常。

2.3.2 故障分析

根据曝光采集图像不正常，分析故障原因可能为接口板损坏、FR 电缆接触不良或插头插反、X线机故障等。采用分级处理法，层层排除故障。第1 级：按下手闸，观察X 线机旋转阳极是否启动；第2 级：在第1 级的基础上确定接口板L2 是否闪动以及观察X 线机是否曝光；第3 级：确定脱机状态下X 线机曝光是否正常。具体维修流程如图6 所示。

图6 故障三维修流程图

2.3.3 故障处理

依据图6 维修此故障。首先，按下手闸，发现X 线机旋转阳极没有启动，且接口板L2 无闪动；然后，重新插拔FR 电缆，仪器仍然无反应；最后，更换接口板，仪器恢复正常。故障排除。

3 小结

本研究介绍了数字胃肠X 线机的组织构成及原理，对TH-600 数字胃肠X 线机的常见故障进行了分析，详细阐述了故障分析流程和检修方法，并将故障分析绘制成维修流程图，能够整体、直观地反映故障检修流程，便于理解。作为临床工程师，需要了解设备的结构设计及工作原理，同时需要抓住故障的表面特征，从电路的原理分析判断，并熟练运用科学的故障分析法发现问题实质，快速定位并维修，保障临床医疗设备稳定、安全、高效运行。