MX-8000CT的原理与故障分析

杨军，田忠祥

1.解放军第81医院 影像科，江苏 南京 210002；2.南京武警医院 影像科，江苏 南京 210028

MX-8000CT的原理与故障分析

杨军1，田忠祥2

1.解放军第81医院 影像科，江苏 南京 210002；2.南京武警医院 影像科，江苏 南京 210028

本文以MX8000 CT为例介绍CT各系统（X线产生系统、数据收集系统、计算机和图像重建系统）的主要工作原理及主要结构特点。分析了该机在长期使用后易于产生常见故障的原因，并介绍了故障的排除和保养维护方法。

螺旋CT；X射线；X射线球管；扫描床

MX8000 是马可尼公司（后为飞利浦公司）在2000年推出的最新型4层螺旋CT，它拥有UFC超快速稀土陶瓷探测器，采用DFS动态飞焦点技术。由于扫描架旋转使用了电磁悬浮驱动，减少了皮（钢）带驱动的机械磨损，缩短了扫描时间，提高了图像质量。近年来螺旋CT发展非常迅速，新的高端CT不断推出，但是螺旋CT的基本结构、扫描方式、数据流程还是秉承了第三代CT机的特点和模式，这也为我们了解各型螺旋CT特点、摸索维修经验、提高维修技能提供了一个平台。本文以MX8000为例简单介绍螺旋CT的基本原理，对常见故障及解决方法作一些探讨。

1 MX8000 CT的基本结构

MX8000 CT由电源控制柜、机架、扫描床、IRS图像重建柜、SGI O2 计算机、扫描控制盘、水冷机组等构成。由CT图像的产生过程又可将CT系统分成以下组成部分：X射线产生系统，数据收集系统，计算机和图像重建系统，图像显示、记录和存储系统。

1.1 X射线产生系统

X射线系统由高压发生装置（控制部分、高压发生器）和X射线球管组成。X射线曝光时间由内部时钟测量，该时钟基于石英晶体振荡器。X射线管电压由一精确校准的分压器控制，管电流由一精确校准的电流敏感电阻控制。

高压控制组件：由于螺旋CT现多采用低压滑环技术，高压控制组件（包括mA控制板、kV控制板和旋转阳极驱动板）一般安装在机架旋转部分，位于高压发生器的附近。

高压发生器：采用体积较小、重量轻的固态高频逆变高压发生器代替油浸高压发生器，安装在机架旋转部分，位于X线管的一侧。

X射线球管组件[1]：MX8000 CT球管为DU5308型（最初为DURA Akron B），过滤器为1.1 mm铝片，限束装置包括一片0.2 mm的铜片。 X射线球管阳极热容量为5.3 M.H.U（资料为6.5 M.H.U），双焦点为0.5mm×0.7mm和0.8mm×1.2mm。X射线管电压范围为120～140kV，管电流范围为28～400mA。为保护X射线球管，采用了油循环风冷散热控制箱，散热率为730kHu/min。

准直器：MX8000同时有X射线球管准直器（前准直器）和探测器准直器（后准直器），层厚可选择0.5 mm、1mm、2mm、5mm、10mm。这些准直器的旋转马达安装在它的两侧，旋转方式控制由微动开关限定，由二极管传感器控制。

1.2 数据采集系统

探测器[2,3]：MX8000采用UFC超快速稀土陶瓷探测器，4排探测器在Z轴方向上紧密排列器，形成探测单元阵列，共有42个探测器模块。探测器所采集的数据通过4个采集通道输出，每个通道的数据代表同一个Z轴方向相邻4层的采集数据，数据可来自一个探测器排，也可能是几个探测器排的数据相加[9]。

GI板：42块GI板与探测器模块一一对应，接受探测器模块发出的微弱信号，经积分电路、前置和对数放大器、A/D转换器，通过探测器架内侧的母板将数据送到RCOM。

RCOM：RCOM盒位于探测器架后方，将探测器架内侧的母板收集的探测器信号进一步处理后经机架滑环部分的射频发射装置把数据通过光纤送往IRS（图像重建系统）。

1.3 机架

MX8000采用电磁悬浮驱动，保证了高速扫描时的旋转速度和精度。机架由固定部分和转动部分组成，扫描孔直径720mm。机架固定部分包括：电源输入、旋转驱动、旋转控制、机架倾斜控制、机架冷却系统、激光灯指示。机架旋转部分包括：X射线球管组件、高压发生器、高压控制组件、准直器、探测器、数据测量装置（积分、滤过、放大、A/D转换、处理）。

MX8000机架采用滑环技术，机架旋转部分有一圈薄的铜环，沿铜环均匀分布1160个小孔，它是机架扫描驱动轴编码器的主要组成部分，可发出1160～4640个脉冲。数据测量装置采集的信号不能直接通过电缆线传至IRS（图像重建系统），需采用的方式是射频发射（电容感应）的方式传输，再由射频接受装置将信号通过光纤传至IRS（图像重建系统）。

1.4 扫描床

MX8000扫描床的定位和运动精度要求较高，床面的升降和水平移动有单独的控制系统（MCU），并与与机架控制系统互锁。扫描床水平运行发出的信号与机架旋转轴编码器的信号共同作为X线曝光的基本触发信号。

1.5 计算机和图像重建系统

1.5.1 主计算机[4]。SGI O2计算机主频300MHz，1GB内存，36GB硬盘。用于CT系统控制、系统管理、图像数据存储。

1.5.2 IRS。IRS（图像重建系统）接受探测器或硬盘来的原始数据，进行预处理和图像重建，将图像数据送至主计算机。IRS有快速运算单元、高速存储器和反投影门控阵列处理器，设有4个独立硬盘，速度50亿次/秒，和主计算机共同执行并行处理运算。CT的空气校正、通道检测、CT值调整的参数均存于IRS.

1.5.3 软件系统。MX8000具有较全面的临床诊断软件和维修功能软件。临床诊断软件有：常规扫描程序、心脏冠脉分析软件、血流定量测量钙化风险评估软件、脑灌注成像、肝脏灌注成像、智能多模式符合图像（2D、3D）、CT三维立体肿瘤模拟定位系统等。维修功能软件有：日常维护质量控制软件、CT校正软件、故障分析软件。

1.6 控制台

由彩色显示器、扫描控制盘、键盘、鼠标等组成，用于整机控制，辅以刻录机和激光相机可记录和存储图像。扫描控制盘与主计算机相连，通过信号分配板将X射线触发信号送至高压控制组件。

2 数据流程

2.1 扫描数据流程

X射线球管发出的X射线穿过人体到达探测器，通过稀土陶瓷探测器模块转换成微弱的电流，传至GI板变成电压信号，经积分放大、滤过、A/D转换，转换后的数字信号送至RCOM板，经滑环上的电容板传输至机架固定部分的射频接收盒，再由光纤送至IRS的采集板（ACQ）。在IRS中对数据进行处理，经插值运算后重建成图像送至SGI O2主计算机。

2.2 数据时间控制和信号传输

ACU向RCOM发出床水平移动脉冲信号，在机架达到许可旋转速度时触发X射线产生。RCOM确认选通信号，获得ACU请求时激活，其余时间不运作。机架轴编码器环(Data Timing)发出的脉冲信号经RCOM向GI发出时间控制信号。

3 故障分析与处理

设备运行的基本条件：① 稳定的电源：电压380V、功率55kVA；②良好的环境：温度18～22℃、湿度30%～70%；③ 平整无沉降的地面；④ 每天进行设备校正；⑤ 定期保养，及时清洁灰尘；⑥ 垃圾文档及时清除。

3.1 故障现象

按日常开机扫描流程，螺旋CT经常出现的故障为：开机后系统不能工作、机架及床自检不能通过、预热扫描失败、床不能移动、扫描中断、图像出现伪影、温度报警等。其中图像出现伪影和不能扫描是最常见的故障。

3.2 故障分析

螺旋CT是大型精密仪器，元器件集成程度高，尤其是高压部分和数据采集部分紧密安装在机架的旋转部分，给故障检修、判断造成一定困难。但只要熟悉设备的基本结构，有一定维修经验，辅以维修功能软件，可以较快地分析出故障原因及位置，迅速排除故障[5-7]。

3.2.1 查看并记录出错提示或警告。MX8000CT出现故障时，根据故障严重性，机器会做出不同的提示或警告，提示机器不能使用的原因。根据警告初步判断出现了什么故障。再查看设备各指示灯状态，是否与平时有变化。

3.2.2 查看并记录错误日志。进入维修程序，查看错误代码、机架内温度记录、曝光时打火记录。双击错误代码，进一步查看故障的几个可能提示，逐一排除。

3.3 故障处理

3.3.1 主计算机故障。计算机故障常见于硬盘损坏或系统软件丢失。处理方法：更换新硬盘，在写有系统软件的光盘引导下重新安装操作软件，将备份的参数从光盘导入。

3.3.2 高压故障。开启主计算机后，经Service进入维修界面，打开Error LogViewer，观看故障发生期间的错误代码，显示故障几个最有可能的原因和故障位置。打开X射线球管曝光记录，查看有无打火现象。在排除供电电源故障后，重点要辨别是球管还是高压控制部件故障，在条件允许情况下，用假负载替换球管进行试验。

3.3.3 数据采集系统故障。数据采集系统故障常表现为环形伪影，如：经空气校正不能去除，可考虑探测器或GI板故障(有时需排除GI板或RCOM板接触不良)。较细的环形伪影一般是探测器或GI板某个通道损坏，通过软件封闭该通道即可。较粗的环形伪影一般是整块探测器模块或GI板损坏，用分析软件确定是哪一块后予以更换(需使用专用拆卸工具)。如不能重建出图像则需考虑光纤断裂或ACQ故障。

3.3.4 床移动故障。床移动的故障常见于接触不良，就MX8000而言床升降故障一般是控制刹车片的逻辑电路板上的固体继电器损坏造成。由于床和机架连锁，当床出现故障时，机架自检不能通过，CT机也不能扫描。

3.3.5 温度报警。温度报警也有多种情况：一是水冷机组故障，如：压缩机故障、进出风口或过滤网堵塞、循环冷却水压力降低，使机架冷却水进水管温度超过20℃，造成整个机架内部的水循环冷却系统不能正常工作。二是机架内局部元器件温度过高，如探测器或ACU风扇故障，造成探测器或ACU板温度过高而报警。三是X射线球管油循环冷却系统故障，造成球管不能曝光。

3.4 预防性维护

有些故障是平时保养维护不够所造成。如：滑环碳刷积碳、光耦落灰、过滤网积尘、旋转或移动部件缺少润滑油等，也会引起这样那样的故障。所以在做好维修工作的同时，坚持预防性维护是十分重要的[7-9]。

[1] 朱戈,等.延长CT球管寿命的方法[J].医疗卫生装备,2006,27 (10):49-50.

[2] 陈克敏.多层CT的进展及临床应用[J].上海第二医科大学学报,2005 (10):981-982.

[3] 郝涛,罗宏.CT探测器的技术特点和发展趋势[J].中国医疗设备,2008(1):55-57.

[4] 史晓莹.浅谈计算机维修的思路与故障诊断方法[J].办公自动化杂志,2005,131(5):44-45.

[5] 袁知东,王成林,刘鹏程.多层螺旋CT技术现状及进展[J].医学综述,2006(18):1144-1146.

[6] 许奎瑞.CT-C3000型CT机规律性故障探讨及解决方案[J].中国医疗设备,2008(5):115-116.

[7] 李清锋,曾泰化.GE Lightspeed Ultra多层螺旋CT故障维修体会[J].医疗装备,2008(4):37-38.

[8] 杨刚,等.双源64层螺旋CT的日常维护及定期校准[J].中国医疗设备,2008(2):105-106.

[9] Fuchs T, Schaller S. Spiral interpolation algorithms for multislice spiral CT-part Ⅱ:measurement and evaluation of slice sensitivity profiles and noise at a clinical multislice system[J].IEEE Trans Med Imaging,2000,19(9):835-847.

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

作者邮箱：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