基于关键部件的PET/CT使用期限分析

狄小涛

摘要：PET/CT技术的在医学影像领域中作为重要的分析工具被广泛使用，在医学器械中发挥重要的作用。本文简介了PET/CT设备的组成，工作原理及应用，据介绍了使用期限的评估标准，并基于对各部件的可靠性指标、PET主机架、CT子系统、电路板、探测器以及扫描床这些关键部件的可靠性分析，进而分析PET/CT的使用期限。

关键词：关键部件;PET/CT;使用期限

前言

PET/CT技术的使用可以提供医生单独用人眼所不能感知到的医学信息，通过图像的方式将其呈现，PET/CT技术的使用，使在医学中对于疾病的诊断和治疗等方面有更深入的拓展，通过PET/CT既能够减少诊断的时间又能够通过图像质量提高诊断的准确性，在临床中已得到广泛的应用，并取得了较高的应用成果，目前已成为医学中在检查时不可或缺的一项技术，但其可靠性和使用期限仍需进一步探究证明。

一、PET/CT设备组成简介

PET/CT又称正电子发射及X射线计算机断层成像系统，其主要组成部分有计算机处理系统、探测系统、图像显示系统和断层床，其中探测系统内的计算机处理系统的重建技术和探头在成像的速度和质量方面起着重要的作用。探头是在PET中最为重要的组成部分之一，探头的核心构件是晶体，晶体材料会直接影响探头的性能。PET/CT具有较强的敏感性，其成像范围比较广、空间分辨率也较高，在医疗中的疾病良恶性的诊断和疗效评估等工作中有重要的影响，是临床中广泛应用的成像技术。虽然该技术存在很大的优点但也有一定不足，其药物依赖性比较强，用来检查时的费用也比较高，随着现代化技术的不断更新和发展，PET/CT技术也得到了发展，其组成设备也进行一定的更新，有效减少了其在应用中的不足。

二、PET/CT的工作原理及应用

PET/CT中的PET主要在图像中用来反映人体组织的生理情况、代谢情况等，在人体生理方面的研究中有广泛的应用，但是其图像的解剖结构不够清晰。CT的主要功能是通过使用X射线对PET的图像进行校正工作，使图像分辨率有所提高并且能够减少采集数据所需的时间，通过CT图像可以弥补PET图像的解剖结构不够清晰的不足，可以对特定部位进行解剖定位和诊断。PET/CT的使用可以很大程度上解决在医学中图像解剖不够清晰的不足，并且可以校正图像整体情况，进而提高医学诊断的准确性和效率。

PET/CT在医学临床中有很广泛的应用和很重要的价值，在肿瘤疾病中既可以用于对早期的诊断或病变的鉴别工作，还能有效地指导临床治疗方案的确立并作为制定放疗计划的基础依据。在冠心病、大脑疾病、癫痫以及健康体检等当面都有很大的应用效果。

三、使用期限评估标准

根据在《指导原则》中对于使用期限的定义可知，使用期限是指产品能够安全有效使用的时间期限，在这一使用期限内产品可以一直保持适用范围，可正常进行使用。使用期限既是在设计阶段对产品未来使用预期的一个评估，也是在使用期间评价一个产品使用寿命的方式。对于PET/CT的使用期限的分析可以通过分析其组成部件的可靠性指标进行。

四、基于关键部件的PET/CT使用期限分析

（一）各部件的可靠性指标

在PET/CT中整机系统和各部件之间为串联的关系，PET/CT的使用期限可以由PET/CT中整机系统和各部件的可靠性来决定，根据不同的部件在系统中发挥的作用以及在发生故障后引起的后果的不同，可以将不同的部件进行重要性的排序，其中PET主机架最为重要，其次是CT子系统、电路板、探测器和扫描床，根据各部件的重要性不同，将PET/CT的使用期限按重要性程度进行分配，研究各部件的可靠性，进而分析PET/CT的使用期限。

（二）PET主机架分析

PET主机架是一种静态应力的承受结构，通过对其有限元进行分析进而判断其是否存在退化情况，进而分析其可靠性。PET主机架的立板是以铝合金作为材料，用来作为主要的承受力的部件是底部碳钢焊接结构形成的支撑座。支撑座需要具有较强的刚度，要保证不易变形，其变形程度最多不能超过0.5毫米。通过对PET主机架的有限元分析，其铝板的屈服强度要远小于铝极限的屈服强度，并且PET主机架的支撑座变形程度也在允许形变的范围内。通过此情况分析，PET主机架基本在是年内不会出现使用问题，不会出现退化现象。但是PET主机的柱支撑结构没有具体的数据支撑也没有办法确定其形变是否是在范围内，所以暂时不能很好的确定其寿命是否能超过10年，所以其可靠性暂时也无法确定，其对于整个PET/CT的使用期限影响暂时也无法确定。

（三）CT子系统分析

CT子系统主要构成组件有探测器、限束器、X射线管和高压，CT子系统有较广泛的历史应用，所以对于CT子系统的可靠性分析可以借助之前大量的历史经验数据进行评估。通过对大量的CT子系统部分的使用寿命进行统计和分析，大多数的PET/CT内的CT子系统都已使用超过20年，并且通过借助潜在失效模式和效应分析的结果来看，未来近几年的CT子系统使用可靠性没有进行降低的可能性，所以其整体地使用可靠性是能超过十年的，且十年内不会发生不可修复的故障，所以其可靠性较高。

（四）电路板分析

对于电路板的可靠性分析较有難度，因为电路板的设计更新的比较快，也没有太多的历史数据作为支撑，但电路板的加速力量基础较好，在进行可靠性分析时可以借助使用加速实验的方式进行。通过加速实验产生的数据可以证明电路板的使用寿命与温度有很大的关系，一般情况下，电路板在70摄氏度以内不会改变机制使其失效，大多数的失效机制也主要发生在前端电子电路板中，还是在高温条件下发生。通过多大量的电子电路板进行试验，在60摄氏度的高温条件下工作3900小时的情况下仍没有发生故障，所以电路板的可靠性是比较高的，可以延长PET/CT的使用期限。

（五）探测器分析

在探测器工作中，γ射线辐照是影响其使用寿命和可靠性的关键性因素，能够导致探测器内的晶体、胶层和反射物质发生退化情况。在相关实验中，经过数据分析和计算，使用18个探测器样本对其进行10年工作量的实验，将探测器放置在辐照环境中，并将其晶体表面紧贴辐照来源，保证辐照射线与探测器充分接触，并将总射线量按照理论的1.2倍进行试验，通过实验结果表面，18个探测器在这样高强度的辐照下持续50天没有发生故障，证明其可靠性较高，可以使用期限较长。

（六）扫描床分析

扫描床的主要组成部件有支撑结构、传动结构、驱动结构和控制系统，其中的运动部件、接插部件和支撑部件都存在着在十年内会退化的风险，并且这些部件无论哪个发生故障都会影响PET/CT的正常工作，影响其使用期限，而这些部件产生退化的原因主要是由于工作频次较高，出现较大强度的磨损，另一面长时间暴露在使用场合下也会存在出现故障的现象。由于部分组件在历史使用数据中就有出现10年内发生退化的情况，所以对此在可靠性分析中暂不考虑，扫描床的可靠性检验也按照加速实验的方法来进行，也就是通过模拟实际的使用形式来进行试验，通过5台扫描仪，在特定条件下，进行10年的工作量，总共需要进行48000次动作，在此期间内都没有故障发生，所以扫描床的可靠性也较高。

结论

综上所述，通过对PET主机架、CT子系统、电路板、探测器以及扫描床这些在PET/CT中关键的组件的可靠性进行分析，可以看出PET/CT的使用期限至少可以达到10年以上，其作为重要的医学检查方式，以其独特的敏感性对不同疾病可以进行准确的诊断，并未后续的治疗方案提高了可靠的参考依据，其使用期限是十分重要的，未来，应该加大对PET/CT技术的不断更新和对设备的不断完善，增加其使用期限，使其在医学领域中更好的发挥作用。

参考文献：

[1]杨洪星，吉爱兵，宋少莉.PET/CT影像组学研究现状、进展及临床应用[J].肿瘤影像学，2021，30（06）：450-458.

[2]李楠，鲁文涛，张尉强.基于关键部件的PET/CT使用期限研究[J].中国医疗器械杂志，2021，45（03）：256-260.