Promax3Dmid口腔CBCT的工作原理及常見故障解析

摘要：以現今最流行的口腔CBCT（錐形束CT）為例，簡述其先進的成像原理及最具性價比的掃描視野（FOV）的應用，介紹了Promax 3Dmid口腔CBCT設備安裝完成后的詳細調試步驟，并對常見幾大組成部分故障等進行重點分析，能夠幫助用戶高效地進行后期維護及管理，力求使CBCT設備在口腔X光影像診斷中能發揮極致作用。

關鍵詞：CBCT;FOV;口腔應用;故障處理

0? ? 引言

隨著科學的進步，個人健康管理觀念的提升，醫療服務團隊日益私有化，隨著服務質量的大大提升，往往只有在公立醫院才可以見到的X光設備也慢慢進入眾多私立醫療機構，其中最常見的應屬口腔醫療設備。近些年大熱的口腔CBCT（錐形束CT），業內人士常常稱為“三維X光射線設備”，其因為較高的成像分辨率、更低的輻射劑量、更加精確的數據信息、更短的掃描時間等優點，被越來越多的口腔醫療工作者所應用。

1? ? 緒論

1.1? ? X射線口腔CBCT的成像原理

口腔X射線CBCT原理是X射線發生器以較低X射線量（通常球管電壓在90 kV左右，管電流在10 mA左右）圍繞投照體做環形錐形束（DR）的數字投照（圖1）。圍繞投照體進行多次（360次左右）脈沖波形式的X射線投照后以“交集”形式所獲得的數據在計算機中重組（Reconstruction），經過計算機重建后獲得三維圖像[1]。

1.2? ? Promax 3Dmid產品影像接收器的優點

隨著科學技術的發展，口腔CBCT的探測器接收裝置已從影像增強器、CMOS平板探測器發展到今天的非晶硅平板探測器，功能上已從單一的掃描方式（三維圖像）發展到三種或多種掃描方式（二維全景、二維頭顱和三維圖像）。相比傳統的CCD探測器，非晶硅平板探測器（圖2）減少了圖像的衰減，影像增強器會產生失真和亮度的不一致性，平板探測器則能避免此現象，從而大大提高了圖像的空間分辨率，保證了圖像質量[2]。

1.3? ? 口腔CBCT中FOV的含義及主要用途

芬蘭普蘭梅卡公司生產的Promax 3Dmid口腔CBCT是一款多功能型口腔CT，可拍攝三維影像、二維全景影像及二維頭顱影像，是一款新型三維口腔CT產品，它具有占地面積小、投照影像清晰、操作簡便、散射線少等特點。醫學影像中的FOV（Field Of View）即視野，不同的FOV可以針對不同種類的患者進行有針對性的治療，而越小的FOV就可以獲得越高的清晰度（圖3）。

不同FOV的相關學科應用如表1所示。

2? ? Promax 3Dmid口腔CBCT的基本組成結構

Promax 3Dmid口腔CBCT根據整體結構可以劃分為五大部分（圖4）：

（1）升降立柱部分（控制設備高低便于患者定位）。

（2）C型臂（用旋轉軸固定于立柱延伸區域，可圍繞患者做360°旋轉采集CBCT及全景影像數據）。

（3）頭顱側位部分（1.2 m橫臂直接固定于立柱，隨立柱升降，用于采集患者正側位影像數據）。

（4）球管、高壓及影像采集部分。

（5）設備操作面板（用于設備信息的獲取及功能模式的選擇等）。

3? ? Promax 3Dmid口腔CBCT常見故障分析及處理

對口腔CBCT產品進行維修時，務必始終關閉電源，打開外部罩殼之前切記斷開以太網及曝光控制器部分，只有在所有維修結束及設備復原后方可連接電源。球管及高壓發生部分存在高壓電路，采用組合機頭的形式，X光發射時會產生高壓，維修時要注意安全[3]。

3.1? ? C型臂旋轉故障問題分析及處理辦法

上文中提到口腔CBCT在工作時會圍繞患者做環形投照，一旦發生不能正常旋轉完畢及自動復位的情況，會影響整個拍攝及圖像的采集。在分析此類問題時，應由淺到深地分析故障原因并進行處理。

（1）檢查設備是否已經完全拍攝完畢，在PC端是否可以點擊“完成”按鈕并保存圖像，如果可以首先根據采集后的X光故障圖像觀察患者是否在整個設備運行過程中非正常接觸到設備運行軌跡，在拍攝期間是否能夠聽到馬達空轉或打滑的聲音或其他異常的不順滑的響動，馬達在帶著C型臂做環形投照時聲音應非常平順，通過觀察并詢問發現，此故障是由于患者的肩膀或身體接觸到設備的運動部分，導致設備未能正常旋轉拍攝完成，此種情況認為是人為操作不當引起，應保證正確的患者定位模式，盡量使得患者肩膀與旋轉臂之間有一定的距離，患者保持微微向后傾斜的姿態（圖5），眼睛平視并放松，以后應予以避免并加強規范使用。

（2）排除人為因素后，設備C型臂不能旋轉至正確位置或是卡住旋轉打滑，并伴隨打滑的聲響，大約1 min后設備的顯示屏上會出現E26的報錯信息。如錯誤提示為“旋轉馬達總成旋轉超時”，反復測試后情況依舊，馬達在旋轉軌道中不斷打滑，應打開設備罩殼并檢查馬達情況（圖6），通過測量得知馬達驅動板的輸出電壓在正常的DC24 V，則可確認馬達供電正常。用酒精紗布擦拭旋轉軌道，有極少量摩擦鐵屑，判斷馬達供電及軌道阻力屬于正常情況。

測試馬達拉力彈簧時發現雖然彈簧力度正常，但在彈簧收縮和舒張時并不是十分迅速且有摩擦卡頓，拆開馬達固定組件后發現，之前用于固定C型臂馬達的螺絲墊片變形，由于形變導致旋轉摩擦力過大（圖7）。

將變形的墊片取下后，不墊墊片進行測試，但故障依舊，問題仍然不能解決，判斷馬達和固定螺栓之間需要一定的間隙，故重新更換墊片并擦拭軌道，之后使用正常。但分析由于C型臂本身采用平衡杠桿原理，球管處較重，所以即使更換了墊片仍然不能長久地解決這個問題，后期由于頻繁的使用還會導致墊片變形，從而影響使用。經過研究和不斷測試發現，將墊片更換為2個圓形膠片（圖8），這樣摩擦更小，轉動更平滑，使用時間更久。

維修時，可能會有人認為是拉力彈簧過緊導致馬達與軌道不能完全貼合，其實上述所講墊片才是引起故障的主要原因，所以切勿拉松馬達一側的拉力彈簧，很多情況恰恰是彈簧拉力不夠導致C型臂不能正常走位造成的，一旦拉力彈簧出現問題，就需要進行更換。

（3）觀察機械部分馬達外觀正常，在設備不通電模式下用力輕推C型臂進行查看，旋轉稍微有些卡頓不平順。通過聲音判斷在旋轉過程中有不平順的聲音，機器通電狀態下用萬用表測量馬達驅動板輸出電壓，待機狀態下為+24 V DC，繼續測量驅動板上其余測試點電壓全部正常（圖9）。

于是將馬達組件取下并脫離旋轉部分，利用程序使設備不發出X射線作機械環繞運動，還是發現馬達運轉卡頓并伴隨輕微異響。于是拆開并取下馬達，嘗試用手測試旋轉馬達軸承，發現阻力很大，通電后馬達很難轉動并伴隨強烈抖動，于是判斷為馬達故障，更換馬達后設備運行一切正常。

綜上所述，在遇到馬達組件問題、摩擦問題和電路板問題時，更換配件或修復后一定要進行C型臂旋轉校準，以保證圖像質量和避免后期產生問題;另外，還應保證嚴格執行使用規范。

3.2? ? 球管及高壓部分故障問題分析及處理辦法

設備偶爾會出現無法曝光或曝光過程中有中斷現象的故障，且曝光清晰度不夠，圖像噪點大。對于不是始終出現的故障，在維修設備前，首先測量設備外部供電電源電壓是否正常，確認是否是電壓波動所致，因為口腔影像設備采用的是組合球管機頭，不單獨配備高壓發生器，設備的高壓產生部分集成在電源輸入PSU電路板上。在檢查輸入電壓正常后嘗試進行球管校準訓練，觀察曲線能不能達到正常曲線值（圖10）。

球管訓練原理就是嘗試將球管電壓從低kV和mA一直校準到最高值并觀察其曲線是否與正常值有偏差。在此次維修的檢查中，我們發現進行校準可以正常通過且曲線值也與正常值基本沒有偏差，于是反復查閱設備錯誤歷史記錄，發現出現過錯誤提示E332。根據手冊用萬用表測量球管與電源板之間的連接是通路;用萬用表測量曝光時的反饋FBK電路板電壓均正常，并且曝光反饋電路板高壓指示燈提示正常。于是找來示波器嘗試抓取曝光期間的反饋波形，最終在嘗試多次后終于抓到反饋波形不正常狀態。在分析電路部分及連接后考慮球管本身存在問題，可能有打火現象，于是全面檢查球管，終于在球管前遮擋束光筒及2.5 mm Al過濾裝置后面的玻璃窗內發現細微的裂紋，有滲油現象，但由于存在鋁過濾和束光器的包裹并沒有滲透出來。

綜上所述，經過仔細排查后發現球管存在問題，真空密封不良，所以內部打火引起無法曝光，管口的玻璃裂紋導致射線不集中、有散射，直接影響圖像質量。故分析此類現象得出以下結論：球管不能正常曝光與其本身及高壓控制部分相關[4]。

4? ? 結語

本文以現在最領先及主流的口腔CBCT為研究對象，針對其視野、結構及調試校準進行了介紹，并重點對常見的幾類問題的維修和處理方法進行了舉例說明，涵蓋了機械旋轉部分、球管及高壓拍攝部分等，希望能為相關從業人員帶來有效幫助。

[參考文獻]

[1] 吳秦，白石柱，趙銥民.CBCT三維成像技術在口腔醫學領域應用現狀[J].臨床口腔醫學雜志，2015，31（2）：123-125.

[2] LIVELY T.Planmeca ProMax[R]3D Imaging system[J].Dental Products Report， 2015， 49（11）： 90.

[3] MOHAMMAD G，REZA F，R PAYDAR，et al.EFFECTIVE DOSE IN TWO DIFFERENT DENTAL CBCT SYSTEMS： NEWTOM VGi AND PLANMECA 3D MID[J].Radiation protection dosimetry， 2017，176（3）：287-293.

[4] MARCU M，HEDESIU M，SALMON B，et al.Estimation of the radiation dose for pediatric CBCT indications：a prospective study on ProMax3D[J].International Journal of Paediatric Dentistry，2018，28（3）：300-309.

收稿日期：2020-03-16

作者簡介：王開（1989—），男，湖北宜昌人，助理工程師，研究方向：應用技術維修。