MX-8000CT的原理與故障分析

楊軍，田忠祥

1.解放軍第81醫院 影像科，江蘇 南京 210002；2.南京武警醫院 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醫院 影像科，江蘇 南京 210002；2.南京武警醫院 影像科，江蘇 南京 210028

本文以MX8000 CT為例介紹CT各系統（X線產生系統、數據收集系統、計算機和圖像重建系統）的主要工作原理及主要結構特點。分析了該機在長期使用后易于產生常見故障的原因，并介紹了故障的排除和保養維護方法。

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器，采用DFS動態飛焦點技術。由于掃描架旋轉使用了電磁懸浮驅動，減少了皮（鋼）帶驅動的機械磨損，縮短了掃描時間，提高了圖像質量。近年來螺旋CT發展非常迅速，新的高端CT不斷推出，但是螺旋CT的基本結構、掃描方式、數據流程還是秉承了第三代CT機的特點和模式，這也為我們了解各型螺旋CT特點、摸索維修經驗、提高維修技能提供了一個平臺。本文以MX8000為例簡單介紹螺旋CT的基本原理，對常見故障及解決方法作一些探討。

1 MX8000 CT的基本結構

MX8000 CT由電源控制柜、機架、掃描床、IRS圖像重建柜、SGI O2 計算機、掃描控制盤、水冷機組等構成。由CT圖像的產生過程又可將CT系統分成以下組成部分：X射線產生系統，數據收集系統，計算機和圖像重建系統，圖像顯示、記錄和存儲系統。

1.1 X射線產生系統

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

高壓控制組件：由于螺旋CT現多采用低壓滑環技術，高壓控制組件（包括mA控制板、kV控制板和旋轉陽極驅動板）一般安裝在機架旋轉部分，位于高壓發生器的附近。

高壓發生器：采用體積較小、重量輕的固態高頻逆變高壓發生器代替油浸高壓發生器，安裝在機架旋轉部分，位于X線管的一側。

X射線球管組件[1]：MX8000 CT球管為DU5308型（最初為DURA Akron B），過濾器為1.1 mm鋁片，限束裝置包括一片0.2 mm的銅片。 X射線球管陽極熱容量為5.3 M.H.U（資料為6.5 M.H.U），雙焦點為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X射線球管，采用了油循環風冷散熱控制箱，散熱率為730kHu/min。

準直器：MX8000同時有X射線球管準直器（前準直器）和探測器準直器（后準直器），層厚可選擇0.5 mm、1mm、2mm、5mm、10mm。這些準直器的旋轉馬達安裝在它的兩側，旋轉方式控制由微動開關限定，由二極管傳感器控制。

1.2 數據采集系統

探測器[2,3]：MX8000采用UFC超快速稀土陶瓷探測器，4排探測器在Z軸方向上緊密排列器，形成探測單元陣列，共有42個探測器模塊。探測器所采集的數據通過4個采集通道輸出，每個通道的數據代表同一個Z軸方向相鄰4層的采集數據，數據可來自一個探測器排，也可能是幾個探測器排的數據相加[9]。

GI板：42塊GI板與探測器模塊一一對應，接受探測器模塊發出的微弱信號，經積分電路、前置和對數放大器、A/D轉換器，通過探測器架內側的母板將數據送到RCOM。

RCOM：RCOM盒位于探測器架后方，將探測器架內側的母板收集的探測器信號進一步處理后經機架滑環部分的射頻發射裝置把數據通過光纖送往IRS（圖像重建系統）。

1.3 機架

MX8000采用電磁懸浮驅動，保證了高速掃描時的旋轉速度和精度。機架由固定部分和轉動部分組成，掃描孔直徑720mm。機架固定部分包括：電源輸入、旋轉驅動、旋轉控制、機架傾斜控制、機架冷卻系統、激光燈指示。機架旋轉部分包括：X射線球管組件、高壓發生器、高壓控制組件、準直器、探測器、數據測量裝置（積分、濾過、放大、A/D轉換、處理）。

MX8000機架采用滑環技術，機架旋轉部分有一圈薄的銅環，沿銅環均勻分布1160個小孔，它是機架掃描驅動軸編碼器的主要組成部分，可發出1160～4640個脈沖。數據測量裝置采集的信號不能直接通過電纜線傳至IRS（圖像重建系統），需采用的方式是射頻發射（電容感應）的方式傳輸，再由射頻接受裝置將信號通過光纖傳至IRS（圖像重建系統）。

1.4 掃描床

MX8000掃描床的定位和運動精度要求較高，床面的升降和水平移動有單獨的控制系統（MCU），并與與機架控制系統互鎖。掃描床水平運行發出的信號與機架旋轉軸編碼器的信號共同作為X線曝光的基本觸發信號。

1.5 計算機和圖像重建系統

1.5.1 主計算機[4]。SGI O2計算機主頻300MHz，1GB內存，36GB硬盤。用于CT系統控制、系統管理、圖像數據存儲。

1.5.2 IRS。IRS（圖像重建系統）接受探測器或硬盤來的原始數據，進行預處理和圖像重建，將圖像數據送至主計算機。IRS有快速運算單元、高速存儲器和反投影門控陣列處理器，設有4個獨立硬盤，速度50億次/秒，和主計算機共同執行并行處理運算。CT的空氣校正、通道檢測、CT值調整的參數均存于IRS.

1.5.3 軟件系統。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：常規掃描程序、心臟冠脈分析軟件、血流定量測量鈣化風險評估軟件、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等。維修功能軟件有：日常維護質量控制軟件、CT校正軟件、故障分析軟件。

1.6 控制臺

由彩色顯示器、掃描控制盤、鍵盤、鼠標等組成，用于整機控制，輔以刻錄機和激光相機可記錄和存儲圖像。掃描控制盤與主計算機相連，通過信號分配板將X射線觸發信號送至高壓控制組件。

2 數據流程

2.1 掃描數據流程

X射線球管發出的X射線穿過人體到達探測器，通過稀土陶瓷探測器模塊轉換成微弱的電流，傳至GI板變成電壓信號，經積分放大、濾過、A/D轉換，轉換后的數字信號送至RCOM板，經滑環上的電容板傳輸至機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中對數據進行處理，經插值運算后重建成圖像送至SGI O2主計算機。

2.2 數據時間控制和信號傳輸

ACU向RCOM發出床水平移動脈沖信號，在機架達到許可旋轉速度時觸發X射線產生。RCOM確認選通信號，獲得ACU請求時激活，其余時間不運作。機架軸編碼器環(Data Timing)發出的脈沖信號經RCOM向GI發出時間控制信號。

3 故障分析與處理

設備運行的基本條件：① 穩定的電源：電壓380V、功率55kVA；②良好的環境：溫度18～22℃、濕度30%～70%；③ 平整無沉降的地面；④ 每天進行設備校正；⑤ 定期保養，及時清潔灰塵；⑥ 垃圾文檔及時清除。

3.1 故障現象

按日常開機掃描流程，螺旋CT經常出現的故障為：開機后系統不能工作、機架及床自檢不能通過、預熱掃描失敗、床不能移動、掃描中斷、圖像出現偽影、溫度報警等。其中圖像出現偽影和不能掃描是最常見的故障。

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據采集部分緊密安裝在機架的旋轉部分，給故障檢修、判斷造成一定困難。但只要熟悉設備的基本結構，有一定維修經驗，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 查看并記錄出錯提示或警告。MX8000CT出現故障時，根據故障嚴重性，機器會做出不同的提示或警告，提示機器不能使用的原因。根據警告初步判斷出現了什么故障。再查看設備各指示燈狀態，是否與平時有變化。

3.2.2 查看并記錄錯誤日志。進入維修程序，查看錯誤代碼、機架內溫度記錄、曝光時打火記錄。雙擊錯誤代碼，進一步查看故障的幾個可能提示，逐一排除。

3.3 故障處理

3.3.1 主計算機故障。計算機故障常見于硬盤損壞或系統軟件丟失。處理方法：更換新硬盤，在寫有系統軟件的光盤引導下重新安裝操作軟件，將備份的參數從光盤導入。

3.3.2 高壓故障。開啟主計算機后，經Service進入維修界面，打開Error LogViewer，觀看故障發生期間的錯誤代碼，顯示故障幾個最有可能的原因和故障位置。打開X射線球管曝光記錄，查看有無打火現象。在排除供電電源故障后，重點要辨別是球管還是高壓控制部件故障，在條件允許情況下，用假負載替換球管進行試驗。

3.3.3 數據采集系統故障。數據采集系統故障常表現為環形偽影，如：經空氣校正不能去除，可考慮探測器或GI板故障(有時需排除GI板或RCOM板接觸不良)。較細的環形偽影一般是探測器或GI板某個通道損壞，通過軟件封閉該通道即可。較粗的環形偽影一般是整塊探測器模塊或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 床移動故障。床移動的故障常見于接觸不良，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。由于床和機架連鎖，當床出現故障時，機架自檢不能通過，CT機也不能掃描。

3.3.5 溫度報警。溫度報警也有多種情況：一是水冷機組故障，如：壓縮機故障、進出風口或過濾網堵塞、循環冷卻水壓力降低，使機架冷卻水進水管溫度超過20℃，造成整個機架內部的水循環冷卻系統不能正常工作。二是機架內局部元器件溫度過高，如探測器或ACU風扇故障，造成探測器或ACU板溫度過高而報警。三是X射線球管油循環冷卻系統故障，造成球管不能曝光。

3.4 預防性維護

有些故障是平時保養維護不夠所造成。如：滑環碳刷積碳、光耦落灰、過濾網積塵、旋轉或移動部件缺少潤滑油等，也會引起這樣那樣的故障。所以在做好維修工作的同時，堅持預防性維護是十分重要的[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