影響螺旋CT機(jī)X射線球管壽命的主要因素及排除方法分析

顧焰民

摘 要：CT為臨床常用設(shè)備儀器，是當(dāng)前臨床檢查人體內(nèi)部組織器官解剖形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要手段，特別是在形態(tài)變化或有密度的疾病敏感病灶中應(yīng)用十分普遍，它的出現(xiàn)大幅度推動(dòng)了醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。CT機(jī)主要組成包括信號(hào)接收系統(tǒng)、X線發(fā)生系統(tǒng)、照相機(jī)與監(jiān)視器等輔助設(shè)備以及電子計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，CT球管為其核心裝置。為延長(zhǎng)CT機(jī)使用壽命，使其更好為臨床服務(wù)，需找出影響螺旋CT機(jī)X射線球管壽命的因素，并及時(shí)排除。

關(guān)鍵詞：螺旋CT機(jī)；X射線球管；影響因素；排除方法

CT球管構(gòu)成主要包括散熱器、附屬配件、管芯、管套、絕緣油等。其中管芯為核心部件，主要組成為陰極燈絲、高速軸承、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極鉬基鎢靶以及附屬散熱裝置等。CT球管本質(zhì)為陰極射線二極管，高真空且大，X線主要由此產(chǎn)生，先由電流對(duì)陰極燈絲予以加熱，自由電子云集產(chǎn)生后添加40～150kV高電壓至陰陽(yáng)兩極時(shí)會(huì)驟然增加電勢(shì)差，受到高壓強(qiáng)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)后自由電子束本處于活躍狀態(tài)，陰極速高速撞后擊陽(yáng)極并轉(zhuǎn)換能量，X線由1%電能形成，發(fā)射自窗口，99%向熱能轉(zhuǎn)變，散熱系統(tǒng)將其發(fā)散。由于CT球管為CT機(jī)的核心部件，最貴重也最重要，分析其壽命影響因素并及時(shí)解決可有效減少醫(yī)院費(fèi)用支出，詳述如下。

1 CT球管壽命影響因素

1）熱容量。于結(jié)構(gòu)上看X射線管為真空二極管，但有較特殊的陽(yáng)極構(gòu)造。因靶面有較低的X射線效率，電子打靶后向X射線轉(zhuǎn)化的能量?jī)H為0.2%，其他均為熱量。受到連續(xù)負(fù)載作用，溫度向陽(yáng)極擴(kuò)散后會(huì)持續(xù)升高，即生熱過(guò)程，此時(shí)陽(yáng)極靶面需有高熔點(diǎn)，陽(yáng)極盤(pán)輻射熱量為高溫靶面主要散熱方式。在套管中放置X射線管且在絕緣油中浸沒(méi)，陽(yáng)極熱量會(huì)向油傳遞，絕緣油降溫途徑主要為油泵風(fēng)扇與冷凝器，此為冷卻過(guò)程。若生熱過(guò)程比冷卻過(guò)程要大，會(huì)導(dǎo)致球管達(dá)到極限溫度，將球管損壞，最大熱容量即此時(shí)球管中儲(chǔ)存的所有熱量。未合理控制球管熱容量會(huì)損傷其旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極部件，縮短球管壽命。

2）高壓電源穩(wěn)定性。確保X射線管可正常工作離不開(kāi)如下電源：X射線產(chǎn)生過(guò)程中的140kV超高壓直流電源，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極加速過(guò)程中的560kV旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電源，球管燈絲加熱過(guò)程中的160kV直流燈絲變壓器電源及風(fēng)扇與油泵所需的115kV交流電。大功率元器件比如高壓保險(xiǎn)出現(xiàn)老化現(xiàn)象或輸入電壓不具備穩(wěn)定性會(huì)燒壞電路板，進(jìn)而導(dǎo)致球管受損。

3）球管管電流。單位時(shí)間內(nèi)射向旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶面的電子流是管電流，即X線量數(shù)量。通常而言管電流越高燈絲就有越高的工作溫度，蒸發(fā)速度就會(huì)越快，燈絲壽命就越短。據(jù)報(bào)道[ 1 ]，燈絲工作電流比標(biāo)稱(chēng)值要低時(shí)CT值標(biāo)準(zhǔn)誤差會(huì)超過(guò)20%，若等低電流高于標(biāo)稱(chēng)值5%則會(huì)縮短燈絲一半壽命；在更換球管時(shí)燈絲有40%的故障發(fā)生率，為此一定要合理排除。

4）球管機(jī)械強(qiáng)度穩(wěn)定性。在CT機(jī)中X射線管為重要部件，亦為信號(hào)源。X射線管將扇形射線發(fā)出后，射線束范圍內(nèi)包含被掃描者，射束從人體穿過(guò)后檢測(cè)器陣列將其接受，該列陣組成為128個(gè)檢測(cè)器源。于該掃描體制中射線束寬度全部包含斷層人體，掃描系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)主要為旋轉(zhuǎn)，無(wú)需平移，由此對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的球管質(zhì)量穩(wěn)定性提出較高要求。管芯為玻璃殼，將真空抽走，在大機(jī)架中高壓發(fā)生器探測(cè)器與球管部件快速旋轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)械部件間的緊固程度與運(yùn)轉(zhuǎn)通暢性提出較高要求。

5）電絕緣性能。高壓電絕緣方法包括氣體、真空及機(jī)油等，CT機(jī)應(yīng)用機(jī)油絕緣法。長(zhǎng)期應(yīng)用高壓發(fā)生器與CT機(jī)球管后會(huì)降低其性能，若未及時(shí)更換會(huì)致使高壓打火。

2 排除方法

2.1 熱容量排除方法

其一，控制室內(nèi)溫度約為20℃，濕度為40～60%。開(kāi)機(jī)前線預(yù)熱球管，避免連續(xù)掃描患者時(shí)導(dǎo)致溫度過(guò)快上升，降低球管芯性能導(dǎo)致爆裂。為此科室需對(duì)患者予以合理安排，避免連續(xù)增強(qiáng)掃描大量特檢患者，一般而言每天掃描人數(shù)需控制在不超過(guò)40人[ 2 ]。禁止極限條件下球管長(zhǎng)期工作，出現(xiàn)最大允許熱容量后應(yīng)暫停工作，充分休息后再開(kāi)始。結(jié)合管套、管芯冷熱曲線與生熱曲線設(shè)定球管曝光參數(shù)，盡量不要修改，在使用時(shí)嚴(yán)格依據(jù)X射線管復(fù)雜特性，可促使使用壽命延長(zhǎng)。其二，避免油泵過(guò)熱，可強(qiáng)化保護(hù)功能，將70℃超溫開(kāi)關(guān)安裝在油泵金屬泵體上，并與球管過(guò)壓過(guò)溫回來(lái)串接，油泵性能降低后泵體處于過(guò)熱狀態(tài)，此時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)送信號(hào)，出束停止后為球管提供保護(hù)。

2.2 穩(wěn)定高壓電源方法

其一，開(kāi)機(jī)檢查患者前需晨檢預(yù)熱，用低豪安高電壓，并對(duì)event log記載予以檢查。依據(jù)PMI步驟定時(shí)將各板啟動(dòng)，觀察有無(wú)異常，并對(duì)X線高壓發(fā)生器、穩(wěn)壓柜輸出輸入值進(jìn)行檢查，定期校準(zhǔn)體膜與空氣，每?jī)赡陮⒋蠊β时ｋU(xiǎn)換掉，每年用乙醇清洗機(jī)架滑環(huán)并擦干，將磨損碳刷更換，減少損傷電路板幾率。其二，調(diào)控球管。合理校準(zhǔn)并訓(xùn)練新管，超過(guò)3次，且電壓為80kV～140kV，對(duì)參考值與測(cè)量值誤差予以記錄觀察，合理調(diào)試，將其使用壽命延長(zhǎng)。

2.3 管電流調(diào)控方法

CT機(jī)工作中不會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響時(shí)需將毫安量最大限度減少。安裝調(diào)試新CT機(jī)時(shí)技術(shù)人員需控制毫安量在3%廠家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，可最大減少檢查標(biāo)準(zhǔn)誤差。因球管燈絲連接于高壓，無(wú)法直接測(cè)量，因此多等同燈絲電流為加熱Heater板電流，而該電流主要受到CPU控制，為此一定要定期對(duì)燈絲予以檢查并快速調(diào)整。

2.4 穩(wěn)定球管機(jī)械方法

每年依據(jù)PMI要求檢查旋轉(zhuǎn)機(jī)架，手正反方向?qū)C(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，阻力變大需用彈簧秤調(diào)節(jié)。將運(yùn)轉(zhuǎn)的所有螺帽與螺釘加固，每年更換關(guān)鍵排線、部件、電源線線卡及信號(hào)線，每年將潤(rùn)滑油添加至機(jī)架活動(dòng)軸承與部件中，每年重新調(diào)節(jié)機(jī)架剎車(chē)與加速部件。及時(shí)更換絕緣油，避免高壓打火，延長(zhǎng)壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，有諸多因素會(huì)影響螺旋CT機(jī)X射線球管壽命，為此每年需監(jiān)測(cè)檢查，及時(shí)排除故障與危險(xiǎn)因素，延長(zhǎng)其使用壽命，提升醫(yī)院經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李春生，趙占城，江浪等.萬(wàn)東X射線機(jī)故障維修兩例[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2015，（11）：163-164.

[2] 張振光.X射線球管的結(jié)構(gòu)，原理及常見(jiàn)故障分析[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32（3）：124-125.