CR成像儀的基本原理與故障分析

蔣東平 肖海燕

1 引言

隨著微電子和計算機技術的發展，計算機X線攝影（computed radiography，CR）得以問世。CR的出現是傳統X線成像技術向數字化成像技術方向發展邁出的重要一步，它是傳統放射技術與現代計算機技術相結合的一種數字化影像新技術，并將普通X線攝影的模擬圖像轉化為可被計算機量化處理的數字化圖像，使傳統X線拍片技術及圖像質量發生了質的飛躍。

CR是一種基于IP板制作技術、IP板讀取技術、影像處理技術、網絡技術和激光打印技術的數字化及網絡化醫療影像設備。CR繼承和延續了普通X線機曝光的操作方法、圖像特點與診斷原則，通過醫院局域網和PACS系統還可以把圖像直接傳輸到臨床科室,從而縮短了診斷時間、提高了診斷準確度,減少了患者的等待時間。

2 CR的基本原理

CR系統與普通X線照片不同之處在于其影像記錄與顯示不是在同一媒介上完成的。傳統X線攝像是以膠片作為成像介質,集圖像采集、顯示、存儲和傳遞多重功能為一體。而CR是以IP板作為成像介質,經 X線曝光后將病人的影像信息以潛影的方式記錄在IP板上,通過激光掃描和模擬/數字轉換,將影像信息轉變為電信號,以數字方式存儲在計算機中,IP板上的患者信息經過激光掃描之后被自動擦除,如此反復使用數萬次。CR影像的記錄是依賴一種特殊的熒光物質即輝盡性熒光物質來完成的。

CR的原理如圖1所示。IP板的結構如圖2所示。儲存在輝盡性熒光物質中的影像為潛影,要將其讀出并轉換成數字化信號,需采用激光掃描系統。隨著激光掃描,由熒光體釋放出的輝盡性熒光被自動跟蹤、集光器收集后經光電轉換成電信號,并被進一步放大,再由A/D轉換器轉換為數字化影像信號，數字影像信號由計算機進行處理后可以通過激光相機將患者的影像打印出來。在激光相機中，膠片由高精度電動機精確地向一方均速移動,激光束通過擺動式反光鏡或多面體回旋式反光鏡反射。在激光源和反光鏡之間加一超聲調光器以調節激光強度。如果由計算機按順序輸出與激光束在膠片上的位置同期電信號,則可以將順序不同的電信號作為平面影像由激光照到膠片上,再通過膠片的顯像而得到CR像片。

圖1 CR的原理圖

圖2 IP板的結構

3 CR臨床應用優點

3.1 代替普通膠片成像及產生數字化影像

影像資料方便存儲，可將數字化影像存到磁盤或光盤中，進行長期保存。傳統X線片出現大量借閱膠片，手續繁瑣，膠片保存不當易丟失。而CR膠片是交給患者1份，計算機保存原始圖像并可刻錄光盤。如果需要相關資料，隨時可打印與原片一樣的膠片。隨著醫學影像飛速發展，醫學資料高頻率使用，CT、MRI、DSA、超聲均為數字化影像可直接輸入PACS網，大量常規膠片要加入PACS就必須通過CR。CR產生的數字化影像具有占用空間小，可長期、可靠、有效保存影像。CR圖像電子存檔，醫學圖像可通過網絡傳輸，方便了圖像調取和向外傳輸。

3.2 提高圖像的密度及分辨率

輝盡性熒光體對X射線的量變化呈5位數直線相關，這可使組織結構的微弱差異顯示出來。并且一次曝光的CR成像通過計算機處理可產生多種對比度的影像，提高了診斷率。并可提高肺內細小鈣化檢出率，可分辨出1 mm體積鈣化點。對于軟組織影像的顯示高于常規X線膠片，如頸椎韌帶鈣化的顯示，某些常規X線膠片不能顯示進入軟組織內的碎玻璃和木屑而在CR片則可清晰顯示，擴大了診斷范圍。

3.3 降低投照時輻射量

隨醫療水平提高，患者平均攝片數會增加。這就增加了社會人群的輻射量，影像板上的輝盡性熒光體對X射線的量變化高度敏感，可明顯降低投照時輻射量。據統計資料顯示：同一患者攝CR片比常規X線膠片輻射量減少25%～50%，而影像質量不變。

3.4 CR圖像后處理功能強大管理方便

CR成像可完成各種實用的圖像處理，包括窗寬、窗位調節，放大縮小圖像，旋轉圖像，剪切圖像，對圖像進行注釋、標記，測量大小，多幅顯示，多幅打印，測量多種角度，具有進行減影處理和加偽彩功能，可多種方式搜索任一患者資料等。CR具有智能化管理系統，每位操作員進行CR操作前需要輸入操作員代碼和對應密碼，只有操作員代碼和密碼相匹配才能進行CR操作，并且每位操作員所執行的操作會被計算機記錄，并可及時統計每位技師每天、每月工作量，便于工作量統計及科室內管理。同時督促每位操作員認真負責工作，嚴把質量關，不合格膠片不能打印，避免了廢片發生，節約了成本。

4 柯達CR850常見故障分析

4.1 電源故障

⑴ 對燒毀的電源進行檢查，發現有一個共同之處就是這些電源的風扇處均積聚了大量灰塵。而這幾臺機器幾乎都是保修期外的機器，已經長期沒有做過保養。

⑵對GALVO燒毀的情況進行分析，3臺燒毀電源的CR機器里，有2臺燒GALVO馬達，1臺燒毀GALVO驅動板。維修的步驟是先更換電源發現GALVO有問題后再更換GALVO。因此推斷是電源燒毀引起GALVO故障，而不是由于GALVO馬達或GALVO板的故障造成燒毀電源。根據以上分析，灰塵積聚，機器缺乏保養是燒毀電源的主要原因。因此，在做CR保養時應當將機器后背拆開，徹底清潔風扇處尤其是電源內部風扇的灰塵。

4.2 更換電源之前的檢查步驟

為防止新的電源裝上去再次燒毀，在接上新的電源之前一定要確保機器內部沒有短路或其它異常。維修步驟如下：①把舊的電源拆卸后，用萬用表的電阻擋分別測量拆下的V1、V2、V3三組引線(機器那一側)的電阻，正反向分別測量一次，阻值均應當大于50。測量所有引線對機器外殼的電阻，正反向分別測量一次，接地線應當接近0，非接地線均應大于50歐姆。如果某一組引線阻值小于50，說明機器內存在短路故障，必須首先進行排除；②確認電源接地線正常，測量外界輸入電壓是220 V、機器內220 V/110 V變壓器的輸出電壓是110 V；③接上電源的110 V輸入線，輸出暫時不接。用萬用表測量電源上V1、V2、V3三組電壓(空載電壓)，應當分別是24 V、12 V、-24 V，誤差應當在0.5 V以內。如果誤差太大，說明新的電源有故障或者需要調整；④斷電，接通V1、V2、V3三組電源輸出線(線路較多，注意不要接錯線，不要將不同的線路搭在一起)，重新通電。這時再次測量V1、V2、V3三組電壓(在線電壓)，誤差也必須在0.5 V以內。否則機器內部還存在其它故障，需要首先排除；⑤觀察新的電源內風扇工作正常，機器后背所有排風扇都工作正常。以上步驟后如果還未發現問題，新的電源已經開始正常工作了，這時可以嘗試掃描一張IP板。如果機器報錯提示GALVO異常、掃出白板或者掃出來的圖像比例不對，則繼續以下步驟。

4.3 檢測GALVO馬達是否正常

GALVO馬達的電路是由一組線圈、2個發光二極管、4個光敏二極管組成的，檢測方法如下：①用電阻檔確認GALVO上的保險絲是好的，如果保險絲燒了，可以自己更換一根保險絲；②用電阻擋測量9.10兩個引腳，正常時阻值是3.1歐姆左右。此引腳對應GALVO線圈；③用二極管檔測量2只發光二極管，正反向分部測量一次，正向壓降應當是0.9 V，反向是無窮大；④用二極管檔測量光敏二極管（2,4是地線，1,3對應2組光敏二極管），正反向分別測量一次，正向壓降應當是0.4 V，反向是無窮大；⑤用手輕微反復轉動GALVO上的鏡子（注意不要接觸鏡子表面），應當旋轉順暢。經過以上檢測，如果結論都符合，基本上能說明GALVO馬達是好的。但如果GALVO掃描仍不正常，那么可以考慮更換GALVO BD.并重新做GALVO校準。

4.4 維修建議

根據經驗，CR800/850/900/950燒毀電源后，往往會同時燒毀GALVO馬達或者GALVO BD.建議工程師到場維修之前，同時把三個配件都訂上，爭取到場一次就解決問題。但更換配件的時候必須按照以上順序進行，以免不小心將新的配件再次燒毀，或者誤將機器上好的配件當成壞的換掉。

5 卡IP暗盒故障3種情況分析

⑴IP板插入，讀片正常，IP內置影像板清除后開始回入板中，但是上升的時候，上升平臺也不能到達預定位置，發現暗盒內影像板進不了IP暗盒里，IP板片盒無法傳送出來。故障處理：首先點擊屏幕主菜單，實用程序菜單，系統修復，釋放片盒，清除片盒卡塞，釋放片盒無效，打開CR850的前門，此時不用鎖上S8內置鎖，直接拉出影像清除燈箱，拉燈箱的時候注意謹慎操作，燈箱比較重.然后找到影像板升降的螺旋桿，在螺旋桿底部有一個慢速掃描馬達，手伸進去能摸到圓柱形的飛輪，順時針撥動圓柱，可以用手動的把（extraction bar）將整個的降下來。當整個IP內影像板都下降到cr機器里面的時候，輕輕抓著IP板側邊向前推，這時候IP內影像板就可以取下來了。然后裝回燈箱，關閉前門，點擊屏幕，再次釋放片盒。發現extraction bar回到原始位置，而且抓勾動作正常，這樣的話就不需要進入維修診斷模式了。再次裝載IP片盒，又再度發生上述情形。通過觀察發現，extraction bar的抓勾變形了，向上翹起。關機取下extraction bar，因為不是翹的特別厲害，按壓回去，進行應急應用，然后立即聯系廠家購買新的extraction bar。整個extraction bar換掉，故障徹底解決。

⑵IP板掃描完成之后，應該在退出時發現整個IP板被牢牢地抱死，點擊消除片盒卡塞時，會聽見卡卡的動作聲音，但還是出不來。重啟數次仍然無效，這時可以抓住IP板片盒，讓同伴點擊清除片盒卡塞，同時向前用力推，然后立即松手。此時點擊釋放片盒，IP板就會自動退出。

⑶IP板掃描完成后，系統有正常傳送退出動作，但IP無動彈，照情形一的方法，取出IP板后，發現IP板入口片盒導入口上的滑行墊的金屬板翹起來，這時可按壓恢復，故障就可以排除。

6 IP板的維護和保養

IP暗盒使用時要輕拿輕放，避免磕碰和劃痕，發現壞的暗盒要及時清理、更換。掃描中不能隨便人為抽取IP，以免損傷熒光層或使IP變形。為了保持IP暗盒的清潔，應用紗布擦拭暗盒表面的污漬，如造影劑、石膏、血跡等，清除表面污垢，防止偽影的產生。及時去除表面附著的標志物，如鉛號碼，因標志物會導致機械故障不能工作。保持IP片盒清潔，每月定期清理。IP上的信息在掃描儀上被讀出，通過強燈光將潛影抹消后能反復使用。IP在反復掃描過程中容易受到灰塵污染或者內部發光物質的影響，要定期對IP進行清潔處理，用過的IP再次使用時要進行抹消處理，去除偽影，以保證圖像質量。清潔IP時可先用紗布輕輕擦拭IP表面吸附的灰層，再用醫用棉球蘸專用的IP清潔劑去除IP表面污漬，清潔時要順著IP縱軸單一方向清除，切忌來回擦拭，以免形成條形水印偽影。同時，避免損傷熒光層，擦拭完畢待清潔劑晾干后才能裝入片盒，否則會出現條紋偽影，影響影像質量。

保持機房良好環境減少不必要人員在設備間的流動，因CR掃描器是一個開放系統，應保持CR掃描器工作環境的清潔，保持機房清潔，避免灰塵污染成像過程，對掃描主機的定期維護和除塵是日常工作的一項重要內容。IP的存放與擦除因IP為高度敏感的光敏性材料，自然環境中存在的各種天然輻射能量可在IP上蓄積，長期存放的成像板上會出現小黑斑及外源性噪聲，使用前應先用激發光線清除這些影響，IP的殘留潛影和輝盡熒光物質可以通過掃描主機的擦除功能定期清除而加以解決。反復進行余影清除處理，保證IP成像效果。IP使用間歇期不超過24 h，超過24 h要進行擦除處理，消除余影和外源性噪聲的影響。擦除燈有一定的使用壽命，使用一段時間后，其亮度會有所下降，影響擦除效果，造成影像質量下降，此時應及時更換擦除燈。通過上述方法進行日常維護、保養，盡管每塊IP塊使用都超過1萬多次，但影像質量仍清晰，既節約了經費，同時又達到了延長使用的效果，滿足了臨床診斷的需要。依靠專人負責很關鍵，整個系統的維護及保養由專人負責、管理，即起到監督作用同時也增加責任心。

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