NORLAND骨密度仪X射线源维修

2014-05-03王慧

中国医疗设备 2014年2期

关键词：骨质疏松症

王慧

北京诚达兴盛医疗器械有限公司，北京　102600

NORLAND骨密度仪X射线源维修

王慧

北京诚达兴盛医疗器械有限公司，北京102600

[摘要]本文主要介绍双能X线骨密度仪原理及X射线源结构组成，根据X线控制板原理图，为元器件或板级维修提供理论依据，从而达到维修快速、节约费用、维修结果更优、保障医疗诊断的目的。

[关键词]双能X线骨密度仪；骨质疏松症；X线源

1　双能X线骨密度仪检测原理和双能X线源结构分析

双能X线吸收技术（DEXA）是利用骨骼和软组织对不同的主要能谱段45（keV）和80（keV）产生不同的能量强度衰减而将骨皮质与骨松质区分开的原理检测骨骼中骨矿物质含量[1]。

X射线源是骨密度仪中最重要的部件，NORLAND骨密度仪X射线源（图1）按结构分为[2]：① 油箱外控制部分；② 射线保护装置和双能X射线发生控制器；③ X射线控制电路；④ 油箱内组成部分；⑤ 冷却系统；⑥ 高压发生电路和灯丝电路；⑦ X射线球管。

图1　X射线源的组成

2　X射线源系统油箱外故障与维修

2.1射线保护装置和双能X射线发生控制器故障

2.1.1故障一

2.1.1.1故障现象

做日常校准时，定好A、B点后机器死机，提示扫描床没有响应。

2.1.1.2故障分析及处理

观察机器停止在确定A、B校准点之后，按照程序，此时机器应测试X射线后运行确定质控体模的C、D点。判断机器没有检测到X射线，检测X射线没有问题。分析应该在射线路线上控制部分有故障。在油箱和过滤片之间有X线保护装置--关闭器。在没有检测扫描指令时，关闭器处于关闭状态。关闭器是由1个微型马达带动含铅阻挡片组成，可挡住或离开射线窗口，它的状态由1个微动传感器传给控制中心[3]。每次扫描时，机器都会给指令让关闭器开关射线窗。正常的开关时间在6ms之内，超过时间控制中心没有收到指令反馈，机器就会因为超时而停机。观察微动传感器一直被关闭器压着，弹性变小，不能迅速弹开。更换微动传感器，故障排除。更换时切记要瞬间焊接，防止融化传感器管脚。

2.1.2故障二

2.1.2.1故障现象

日常校准偶尔不通过，质控体模准度、精度不好。检测重复性也不好。

2.1.2.2故障分析及处理

此现象表明仪器的各个检测和扫描功能正常。怀疑影响准确度的双能X射线和探测器部分性能不稳定。在维修程序中检测探测器和双能X线稳定性正常。由于维修程序检测的是静态性能，而实际扫描是动态的，即X射线能量会根据检测物体的厚度调整。该调整是利用1个动态过滤片系统进行的(图1)。每个过滤片都是由钐粉固定在直径0.8cm的圆形过滤片内。根据钐粉的厚度分为高、中、低衰减过滤片，X射线通过它后会按比例衰减到一定值，这样对不同体重的病人都能够达到探测器（NaI晶体+光电倍增管）工作的有效线性范围而不在饱和区[3]。过滤片的检测特性有两点：① 进出X线路径的速度；② 衰减X线计数值。利用维修程序FILTERTEST检测过滤片进出X线的时间达到系统要求的6ms；观察高、中、低衰减值比例应为4：2：1；而实际却达到2：2：1；且高衰减数值不稳定。拆开过滤片系统观察，透明塑料片夹层中的固体钐饼已经粉化了。经过常年使用，过滤片高速进出X线路径撞击定位橡胶，使固态的钐饼变成松软的钐粉。在进出检测路径时，粉化的钐粉会在两片塑料片中间晃动，使X线的衰减每次不一致。

NORLAND厂家对于任何动态过滤片系统（包含3组过滤片和马达、驱动板、X线关闭器及传感器）故障，都只允许整体更换，价格昂贵。采取手工维修，掀开上面的塑料片，将钐粉聚集到中心2～3mm处，滴入快干胶如502，盖上塑料片，用硬物品压平。在X线测试路径上测量衰减值，如果衰减太多说明过厚，轻掀开塑料后打磨掉一些钐粉后再测试，至衰减值在允许的范围内即可。

2.2X射线控制电路故障

X线控制电路板位于油箱外部，包含电源部分、高压控制及监测电路、毫安控制监测电路、温度控制监测电路、灯丝电压初级驱动电路、故障监测报警电路等[4]。

2.2.1故障现象

无X射线。

2.2.2故障分析及处理

拆卸X线源系统的油箱部分非常复杂费工，因此先从控制电路检查。观察X射线高压控制板上的电源指示灯不亮。测量该板总输入电压38V正常。检测各路输出测试点5、±15、±10V，只有+15V电压为0。+15V是38V经过1个L M7812CT降压后产生的（图2）。测量L M7812CT芯片的输出端和地阻抗为无穷大。更换7812芯片，故障解决。

图2　部分控制电路图

3　X射线源系统油箱故障与维修

3.1冷却系统故障

3.1.1故障一

3.1.1.1故障现象

扫描时出现间歇性停顿。有时会彻底死机，提示扫描床没响应。

3.1.1.2.故障分析及处理

机器在扫描时是满电压和满电流工作，出现间歇性停顿考虑是X射线内高压放电所致。观察故障出现时，X射线源高压控制电路板上过压、过流报警指示灯闪动。利用维修模式，连续加载满电压和满电流2h使X射线源内的油热起来后进行扫描检测，仪器一切正常。但凉机状态进行扫描，故障又出现。判断是电气绝缘冷却使绝缘油阻抗系数降低、绝缘性能下降。

更换电气绝缘油。值得注意的是，更换X射线源油箱内部的任何配件都要无尘操作，更换电气绝缘油并进行球管的训练[5]。训练程序为阶梯式持续对球管逐渐升压、升电流至满电压、电流，这样同时会提高绝缘油温度。经过持续8h的满电压和电流训练，球管运行更加稳定，寿命也得到延长。同时排空了新电气绝缘油中的水分，X射线源正常工作。

3.1.1.3经验小结

电气绝缘油的选择非常重要，必须具有高绝缘耐压、高电阻系数、低功率因素、高度化学稳定性、低粘度、优异的热交换性能，不易挥发、颜色透明、油中不含有化学类物质和硫成分物质（不腐蚀绝缘器件和铜类金属）等特性。经过实验和验证，可以胜任的电气绝缘油性能指标，见表1。

3.2高压发生器及灯丝变压器故障

3.2.1故障现象

执行扫描检测时，扫描床自动断电保护。

3.2.2故障分析及处理

考虑高压放电原因，观察执行扫描时过压过流报警灯一直亮着。瞬间即自动断电保护。说明油箱内部放电严重。一定有元器件或球管损坏。油箱内有高压发生器电路板和灯丝变压器、球管（图3）。拆卸封闭的油箱，测量灯丝变压器和高压变压器均正常；观察倍频电路板上电容C 1已经烧坏，2个引脚处发黑（明显的放电烧焦痕迹）。测量该电容无穷大。更换同型号电容，故障消失。

图3　高压发生器及球管电路示意图

3.2.3经验小结

高压发生器电路全部由倍频电容和二极管及电阻等分离元件组成，很容易测量判断好坏。关键是更换故障元件时一定要将烧焦的电路板处理干净，恢复后的X线源要严格按照冷却系统故障中更换电气绝缘油的程序执行。

3.3X射线球管故障

3.3.1故障现象

日常校准失败，检测结果不准确。

3.3.2故障分析及处理

调取校准失败报告，查看报警信息提示低能计数值偏离初始化校准计数值超过15%。这时需要重新初始化校准。但观察低能计数值为480K，低于仪器正常检测精度允许的低能计数值550K[6]。提高低能检测器的高压后，计数值变化不大。由此判断X射线量不够。拆卸X射线油箱部分，观察X射线球管。发现球管靶面已经不光滑，产生的X射线必然减少并且方向不集中。更换新的球管，故障解决。

3.3.3经验小结

NORLAND骨密度仪采用的X线球管是东芝公司固定阳极D-051型球管，管电压50～100kV，电流1.3mA。替换型号为D-063S：焦点0.6mm，工作电压40～110kV,具有绝缘封套，油浸（最高60℃）热交换油冷却方式。由于选择更换的球管具有绝缘封套，所以便于连接线路和固定。出厂时已经把X线管固定在绝缘封套内，尺寸规格一致，只要把X线窗对准X线源的盖板窗口即可。

[参考文献]

[1] 顾本立.定量X-CT技术测量骨密度[J].中国医疗器械杂志, 1995,19(5):267-269.

[2] 刘忠厚.骨质疏松学[M].北京:科学出版社,1998.

[3] 徐顺清,包克光.一种单片机控制的X片人体骨矿物质含量测量仪的研制[J].中国医疗器械杂志,1995,(5):271-273.

[4] 朱晓颖,朱汉民,张雪梅.关于Wa r d s三角区的探讨[J].中国骨质疏松杂志社,2005,11(4):460-463.

[5] 祖贺飞,王卫东,吴昊,等.基于振动分析的X射线管工作状态无损伤检测技术研究[J].中国医疗设备,2011,26(4):22-25.

[6] 杨建,侯新生,郑永明,等.基于非介入式X射线管电压测量的研究[J].中国测量技术,2008,(5):110-112.

作者邮箱：genrous_china@163.com

[中图分类号]TH776；R814.5

[文献标志码]B

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.047

[文章编号]1674-1633(2014)02-0138-03