SPECT 探头故障维修2例

刘庆涛，刘 龙，刘 锋

（青岛市中医医院医学装备科，山东青岛 266011）

0 引言

SPECT作为一种功能性成像的特殊影像设备，是借助于单光子核素标记药物来实现体内功能和代谢显像的仪器。SPECT以注射了放射性同位素的患者为放射源，通过探头对其进行γ射线的采集，经由准直器的定位、CT的衰减校正和融合、算法的计算等分析手段，为临床医生提供诊断数据和直观影像[1-2]。与CT、MR和X射线等显像设备相比，SPECT主要反映细胞代谢、酶、受体和基因表达等在分子水平的信息和变化。尤其是近年来推出的新一代SPECT具有了定量分析功能，这一新功能将核医学的成像从之前的半定量分析提高到了定量分析的新层面，使其敏感区的摄取值具有了较高的临床诊断价值[3]。目前，根据国外多家医院SPECT临床使用综合分析，SPECT在肿瘤、心血管和内分泌系统方面的使用率是最高的，约占全部检查的95%[4]。

我院引进的SPECT为德国西门子Symbia Intevo系列机型，其兼有全身和断层成像功能，同时可实现核医学图像和CT图像的断层融合，实用性强、应用广泛，为医院带来了良好的经济效益和社会效益。目前，关于SPECT的报道大多集中于临床应用分析[5]，而对设备的故障分析基本处于空白，一旦设备发生故障，医院只能单纯依赖生产厂家的技术支持，维修时效性和成本都非常高，因此，医院维修工程师能熟悉SPECT工作原理，及时准确判断故障进行维修，从而减少设备宕机时间，对医院的高效运营就显得非常关键，以下对SPECT的结构、成像原理，以及使用过程中遇到的2例探头故障的分析排除过程进行介绍，供同行参考。

1 结构及成像原理

1.1 主要部件

Symbia Intevo SPECT主要包括集成线路系统（intergrated circuit system，ICS）、图像重建系统（image reconstruction system，IRS）工作站、数据响应系统（data response system，DRS）工作站、机架[包括核医学机架（内含探头）和CT机架2个部分]、检查床、SNAC计算机（同步计算机）、运动系统。Symbia Intevo SPECT运动系统主要包括ICS工作站、SNAC计算机、功率控制寄存器（power control register，PCON）、几何约束（geometric constraints，GCON）部件、HVA（高压放大板）、LVA（低压放大板）、高低压电源、对应的运动电动机及相应的反馈装置、CAN通信及stop回路（急停回路）。SPECT运动系统构成框图如图1所示。

图1 SPECT运动系统构成框图

1.2 图像成像原理

目前，市面上西门子核医学机型搭载的探头主要有Duet、HD和Foresight 3种类型。晶体材料均为NaI晶体，晶体厚度有1、3/8和5/8 in（1 in=25.4 mm）3种。

成像方式：γ射线经由准直器过滤掉散射线后，与闪烁晶体层（NaI晶体）发生荧光反应产生光子，光子经过光扩散层放大，到达光电倍增管的阴极表面。当光子到达光电倍增管的阴极表面后被阴极吸收并转化成相应数量的电子，该电子经过光电倍增管的电流放大作用到达光电倍增管的阳极形成电流输出（该电流输出值与到达晶体表面的γ射线强度具有数学模型上的对应关系）。该电流再经放大板的放大，到达采集电路板进行模数转换并加载相应的校正值计算，经由计算机传至主机并经过处理后形成图像。

2 故障维修

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

系统做骨扫描时，1号探头突发无计数，如图2、3所示。

图2 探头突发无计数

图3 骨扫描探头故障成像图内左侧无图像

2.1.2 故障分析

故障发生在扫描过程中，但检查可顺利进行，仅是图像出现异常，因此可排除机器运动方面出现问题的可能性。对于该E.CAM双探头机型，探头2是主探头，探头1的图像数据是经过探头2的AEB（采集电路板）共同传输到SNAC主机的，所以根据故障现象可以确定问题出现在探头1上。综合分析，出现该故障的可能原因包括：（1）探头1通信故障；（2）探头1的AEB硬件故障；（3）探头1的图像校正参数故障。

2.1.3 故障排查

（1）通过飞1根备用网线或者通过网络命令来测试探头1的物理连接是否正常，经测试物理连接正常，排除了探头1通信故障。

（2）准备约30μCi99mTc点源，打开一个tuning程序，查看探头1的能峰，发现能峰在35 keV左右，远远偏离能窗（140 keV）。出现这种情况有可能是探头的校正数据导致，可通过2种方法进行判别：①恢复探头备份数据排除校正数据的可能性；②通过clear DACs功能将当前数据清除，然后用前期准备的30μCi99mTc点源重新做tuning程序，把能峰寻回。故障现象未消除，排除图像校正参数故障。

（3）排查探头的供电。首先检查OEM（电源模块）的输出是否正常（OEM的正常输出是探头各电路板正常工作的基础），再检查HVM（高压模块）是否正常（HVM给光电倍增管提供-100 V和-200 V的高压）。经检查，HVM上的高压灯DS3、DS4、DS5均不亮，说明高压部分有问题。HVM没有高压输出亦可能非其本身故障，也可能是其后级有短路造成，通过交换探头1、2的HVM来排除HVM自身故障的可能性。如HVM自身没有故障，则需继续往下级的AEB和PMTs排查，具体如下：观察AEB上液晶显示器显示的系统状态或者更换AEB；如探头内部的PMTs有短路或者连接PMTs的扁平线缆有损坏，则需用到厂家提供的Flex Jumper（柔性跳线），每次bypass（旁路）掉14根扁平电缆中的1根，然后运行Test-Preamp Static Test和Test-FC PADDACs Interface Test这2条命令，根据反馈的结果来逐条排查14根扁平线缆和与其相连的PMTs。排查出故障的那一路后，需要进一步细化到故障个体时，先打开探头，露出内部的59个PMTs和线缆，将Flex Extension Cable延长线（需要厂家提供）单独接到该通路上，每次摘掉其中一个PMTs上的前方板，根据前述2个test命令来确定具体的故障PMTs。本故障案例中，最终更换了探头1的AEB并恢复原校正数据后，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

质控结果超标（如图4所示）。

图4 200M均匀度质控结果

2.2.2 故障分析

一般情况下，质控结果超标需要做探头的全面校正来解决，但校正之前，需要先排除硬件问题。

2.2.3 故障排查

（1）排查过程中，发现探头2 tuning不通过，本故障案例中是因为探头2存在硬件问题，造成tuning不通过，如图5所示（17、26号光电倍增管有问题）。

图5 59个光电倍增管工作状态指示结果

（2）因每个光电倍增管做功的差异，决定了其性能参数不完全一样，需要通过校正源将这59个光电倍增管校正到一定的范围内。而校正的上下限极值分别为511和-512。本故障案例中，2个光电倍增管分别居于上下限极值，导致无论如何调整，这2个光电倍增管都限制了调整范围，造成tuning失败。

（3）更换17、26号这2个光电倍增管后，探头2 tuning通过；通过探头校正工具完成全面的探头校正后，质控指标得到显著改善，有效视野控制在出厂标准（3.74%）以内（如图6所示），设备恢复使用。

图6 更换光电倍增管后的200M均匀度质控结果

3 小结

在美国每年约有2/3以上患有肿瘤、心血管和内分泌系统等疾病的患者接受SPECT检查，在国内各核医学科SPECT作为核医学中最基础、最实用、最重要的显像设备在核医学检查中广泛使用。SPECT在实现全身扫描和断层采集功能时，需要在探头和机架运动过程中完成数据采集，探头和准直器、铅屏蔽等大质量部件的同步运动频繁，电器件老化及环境温湿度变化导致原机器参数和现有的机器状态不匹配等[6-7]，容易造成SPECT出现图像故障、图像质量变差。在日常维护保养中温湿度的控制非常重要，温度变化太大，容易造成晶体开裂，而湿度过高，会影响电子元件的寿命，尤其是容易造成晶体的水解，故探头部分（晶体）要保持24 h供电，以保证其恒温和干燥，因此供电不稳的使用部门须给SPECT加配UPS电源。SPECT的质控直接影响到诊断的准确度[8-9]，除了对CT部分的日常check up自检以外，对核医学部分也要定期做均匀性校正。

SPECT检查项目采取预约形式，设备发生故障时医院单纯依赖生产厂家的技术支持，维修时效性差、维修成本高，非计划性停机极易造成病患流失和医疗纠纷，严重影响科室日常工作。医院维修工程师若能熟悉SPECT工作原理，定期检测环境、保养设备，出现故障及时、准确判断并进行维修，减少设备宕机时间，对医院的运营非常关键。