GE Lunar Prodigy 双能X 线骨密度仪的基本原理及故障维修

徐勋

中国科学院大学宁波华美医院设备科 （浙江宁波 315000）

随着人们生活水平的提高及人均寿命的延长，发病率不断提高的骨质疏松症愈加得到医学界的重视。骨密度是骨质量的重要评价指标，反映了骨质疏松的程度，是预测骨折危险性的重要依据。骨密度仪则是测量人体骨矿物质并获得各项相关数据的医疗检测设备[1]。21世纪初，市场上主流的骨密度仪分为双能X 线骨密度仪和超声骨密度仪两类，其中双能X 线骨密度仪是世界卫生组织采用的骨密度测量金标准[2]，在骨质疏松症的诊断中起到非常重要的作用[3]。目前市场上最主流的双能X 线骨密度仪是GE Lunar Prodigy 骨密度仪，占据了一半以上的市场份额[4]。本文即介绍了我院引进的GE Lunar Prodigy 双能X 线骨密度仪的基本原理及常见故障维修方法，以供同行参考。

1 基本原理

GE Lunar Prodigy 双能X 线骨密度仪主要由X 线发生器、探测器、高压发生器、主控制板、C 型扫描臂机械移动系统及工作站软件系统等组成，见图1。该设备通过K边缘滤板对球管发出的X线进行转换，得到40 keV 和80 keV 两种能量，以窄角度扇形X 线束的形式穿过人体相关组织后，被探测器接收。由于不同的人体组织对X 线的吸收量不同，因此到达探测器的X 线的强度不同，通过扫描系统将能量强度信号送至计算机处理，可以得到精确的骨矿含量、肌肉量和脂肪量等数据。设备在工作时，首先由软件控制机械部分使C 型扫描臂移动至默认初始位，患者就位后由操作人员借助红色定位光在面板上微调确认初始扫描位置，开始扫描；扫描过程中X 线发生器和探测器持续工作，由机械电机带动X 线发生器和探测器同步移动，完成对患者预定部位的整体扫描，得出患者骨密度数据。为保证测量结果的准确性，该设备内置有质量保证（quality assurance，QA）程序，执行过程中会对整个设备的机械性能、电路性能、X 线性能等进行系统检测，并通过扫描标准模块（体模）对扫描结果进行准确性比对，该程序可保障设备正常运行和准确检测，应于每日开机时执行1次。

图1 GE Lunar Prodigy 双能X 线骨密度仪的硬件模块

2 常见故障

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

在执行QA测试过程中，曝光灯在第一次亮起后出现报错，提示“扫描仪复位错误”，反复测试多次，报错相同。

2.1.2 故障分析及维修

查看错误日志，发现日志中报错提示为“X线电流斜升降失败”或“正向电流偏离”；进入软件菜单“工具”，选择“用户和选项”，通过厂家维修密码进入工程师服务菜单，选择X线控制面板，点击“Warmup”按钮进行预热测试，过程中发现在曝光灯亮起后出现报错，此时界面显示电压的目标值和设置值为41 kV，但反馈值为0，因此可以将故障范围限定在高压系统；由于球管、高压发生器及高压电缆都会引起高压系统运行错误，因此我们需要进行逐一排查，首先对高压发生器进行单独测试，先拔掉高压发生器的高压电缆，用绝缘材料包裹住高压发生器输出口，然后打开软件，再次进入工程师服务菜单，选择“扫描仪X-ray”，然后将电流设置为0，电压设置为41 kV，执行斜面测试，查看右侧提示框，发现无报错及高压偏离，判定高压发生器无故障，接下来，将高压电缆重新接回高压发生器，并断开高压电缆连接球管处的接口，同样用绝缘材料封住高压电缆接口，再次执行上述步骤，仍然无报错，且高压数值正常，至此，判定球管出现故障，向厂家购买球管，更换后连续多次尝试QA测试，不再报错，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

在执行QA 测试过程中，测试“X 线/探测器”项目时报错，提示“扫描仪复位错误”，反复尝试QA 测试后，发现偶尔会出现不报错而顺利完成QA 测试的情况。

2.2.2 故障分析及维修

查看错误日志，发现日志中报错提示为“探测器初始化失败”，故障指向探测器，因此我们对探测器部分进行排查；根据厂家提供的技术资料，探测器的电源是由主板提供的+5 V 电压，正常值为4.98～5.08 V，使用万用表对主板相应输出点（TP43与TP78之间）进行测量，发现实际电压为5.01 V，经多次测量，均在正常范围内，但在对探测器的输入端测量时却发现电压值为4.73 V，较主板输出端有较大压降，反复插拔导线或重启设备后多次测量，该电压仅在4.69～4.91 V 之间波动，因此判断两者间的导线老化导致电阻过大，向厂家购买导线（地线与+5 V 电线一起）并更换后开机，再次测量探测器输入端电压为5.01 V，属于正常范围，执行数次QA 测试均正常完成，无报错，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

在执行QA测试过程中，测试“机械”项目时出现报错，提示“扫描仪复位错误”，反复测试发现报错相同。

2.3.2 故障分析及维修

查看错误日志，发现日志中报错提示为“横向运动失败，检测不到运动”，可以明确是机械运动系统存在故障，但由于从设备外部并不能直观地观察X 线发生器与探测器有无进行横向运动，因此不能直接判断具体故障；为了明确具体故障，我们先打开软件进入工程师服务菜单，选择“扫描仪运动”，然后在测试界面选择“limit to limit”执行机械运动测试（由于该过程球管不会曝光，因此我们可以拆开床板，站于设备旁观察运动故障现象），观察发现横向电机未有任何动作，出现“front to rear”错误，即横向运动报错，运动测试无法完成，观察运动皮带，发现松紧适中，弹性正常，排除皮带故障，使用万用表测量限位开关，发现开关灵活且通断正常，测量横向电机输入电压正常，将横、纵向电机互换，重新进行机械运动测试，出现“head to foot”错误，即纵向运动报错，至此，判定横进电机故障，购买并更换该电机后，数次执行QA 测试，均正常完成，故障排除。

3 小结

GE Lunar Prodigy 双能X 线骨密度仪有很多相同或相似的故障现象和报错，但其故障原因可能完全不同，我们需要借助错误日志及工程师服务菜单中的某些功能锁定故障范围，然后在此范围内使用排除法逐一排除，并最终找到故障的最小单元予以修复或更换处理。