数字X射线摄影平板探测器常见故障分析与处理

林俊伟 王学兵 厦门大学附属第一医院设备物资部医疗设备管理 （福建 厦门 361000）

内容提要： 通过介绍Digital Diagnost型数字化X射线摄影系统（DR）结构基础，结合在医院实际使用过程中所遇到的故障现象，以SONTU 100-RAD DR为例，对平板探测器常见故障分析与处理，旨在为放射工作的技术维修人员提供相关参考信息，便于医院工作的正常进行。

面对医院放射设备逐渐趋向全数字化，全数字化放射学、图像传输和远程放射医学是放射医学影像发展的新方向。数字X射线摄影（Digital Radiography，DR）实现X射线摄像图片直接进入图像存储与传输系统以及远程医学系统，应运而生[1]。在医学影像临床诊断中，X射线的应用效果十分显著，为临床治疗提供有价值的参考，具有重要的临床意义[2]。随着DR设备的长时间使用，必然会出现故障，通过维修手册结合设备的工作原理及结构进行分析，从而解决DR设备的使用问题。本文采用回顾性分析方法，结合在医院实际发生的状况，分析SONTU 100-RAD DR平板探测器出现的故障原因并总结，以便于在今后DR平板探测器发生故障时，第一时间发现和解决相关问题，以及开展好预防性维护工作，保障DR设备的正常使用[3]。

1.DR的原理、主要结构以及平板探测器

1.1 DR的原理

应用X射线照射人体时，由于人体各种组织器官的密度和厚度的差别，对X射线的吸收水平就会不同，从而使透过人体的X射线携带着人体组织器官的信息，同时探测器采集X射线，将该光信号转化为数字影像信息并同步传输到图像采集工作软件上，在计算机管制下，自动地实现图像的选择、校对、噪声和动态范围的处理，以及灰阶重建等过程，使图像呈现高清晰度、高对比度，从而能为医生提供所需求的影像诊断信息，以提高医疗诊断的程度[4-6]。

1.2 DR的主要结构

数字化X射线成像系统DR是在传统X射线机的基础上发展起来的一种数字化的X射线成像设备。主要由主机系统和辅助设施两部分形成，主机系统包含X射线管、高压发生器、控制台等（见图1），其主要任务是产生X射线并控制X射线的剂量。辅助设施包含机械设备、图像采集工作站、束光器、滤线栅、平板探测器和其他附属设备等[3,7]。

图1.DR系统基本结构图

1.3 平板探测器

目前市场上DR的探测器按类型分主要有非晶硅平板探测器系统、电气耦合器件系统和非晶硒平板探测器系统（见图2、图3）。在技术层面上，DR的探测器相比先进的当属于非晶硒平板探测器系统，但是非晶硅平板探测器稳定性高，易于大批量生产，市场上占主流位置[8]。

图2.非晶硅平板探测器原理图

图3.平板探测器连接示意图

X射线探测器是DR的核心组件之一，通过采集透过人体的X射线信息，完成X射线信息探测，能量转换、量化、信息传输等过程并最终形成数字化X射线图像[4]。非晶硅平板探测器首先由入射X射线光子经过碘化铯等闪烁晶体涂层转化为可见光，再传送到大面积非晶硅传感器阵列，完成能量转换传导过程，通过大规模集成TFT阵列将可见光转换形成电荷，经由读出放大电路、A/D转换形成数字信号，传送到计算机处理构成可显示的数字图像，即信号采集和数字化过程[1-3,8,9]。非晶硅平板探测器原理见图4。

图4.非晶硅平板探测器原理图

2.常见平板探测器故障分析与处理——以SONTU 100-RAD DR为案例

2.1 平板探测器故障案例一

故障现象：平板在按了预备，曝光后不能成像出图。

故障分析：平板探测器与高压发生器的同步信号问题。在球管曝光后，高压发生器接口板会给平板探测器信号，让平板探测器采集曝光的射线，问题就发生在平板探测器没有向高压发生器发送使然信号，相当于没有连接平板探测器，只有单独高压发生器空曝而已，接下来故障的解决就需要通过一一排除整个连接的工作环节[10]。

故障排除：①首先检查平板探测器的设置，根据厂家维修手册指导，在电脑上核对连接的高压发生器型号HFG，对应的平板探测器尺寸规格为43cm×43cm，在检查无误后，需进行第二步。②排查潜在的电压问题、平板探测器本身的问题，以及检查平板探测器的触发线、网线。通过在平板探测器供电电源接口处，测量输出电压是否为手册要求的（24±0.05）V，其次平板探测器开机连接自检时，能否形成暗场图排除平板本身的问题或者更换触发线、网线检查通信线缆[11]。③检查平板探测器与电离室之间的滤线栅是否工作正常，它可用于过滤散射线，降低灰雾度，提高对比度。用万用表测量滤线珊电机两个接近开关工作电压，同时检查弹簧支架[12]。④检查高压发生器的接口板（见图5a）是否有故障，更换新的接口板后发现故障还是一样的，可寻找高压发生器的主控板（见图5b）[6]。⑤高压发生器接已经给球管灯丝供电，本来应同时向平板探测器输送请求信号使平板做好曝光的准备工作，可能有故障，更换主控板之后可以发现故障解决[13]。

图5.高压发生器接口板和主控板（注：5a.高压接口板；5b.高压发生器主控板界面）

2.2 平板探测器故障案例二

故障现象：平板探测器拍片成像有坏点坏线或者图像效果不好。

故障分析：在拍片时出现坏点坏线，说明平板探测器给这个位置的算法补充失败，会显现白点，或者白色的一条条线；对于曝光后出图的质量不够好，另一种情况就是发生在球管内部的原因，可能是X射线的剂量过低或者穿透不够导致成像效果较差。平板探测器在使用一段时间或者生产初始都需要进行重新校准[14,15]。

故障排除：①一般都先进行平板探测器的校正，根据厂家维修手册指导，对平板探测器进行暗场校正和增益校正操作。②对于X射线质量问题，在重新校正高压发生器与球管匹配后，如果还是出现图像质量效果差的情况，那么问题有可能发生在球管本身射线的源头，球管在经历较长时间的曝光后，阳极靶子容易出现烧熔，那么只能更换球管[15]。平板校正过程见图6，边缘坏线见图7，加体膜察看见图8。

图6.平板校正过程

图7.边缘坏线

图8.加体膜察看

2.3 平板探测器故障案例三

故障现象：机器开机，平板探测器连接失败，多次重启偶尔可以连接。

故障分析：这是平板跟计算机主机的同步信号问题，通过独立网卡工作，该故障可能发生在独立网卡、主机IP地址、平板探测器数据或者网线这4个环节之一。

故障排除：①一般首先检查主机IP地址，根据装机时设置的IP检查是否为192.168.68.101，检查发现IP地址错误则需改正，重新连接查看是否解决，若问题还在需要检查第二步。②需检查主机系统盘sdroc文件夹里的work dir文件夹是否含有大板1717vf数据文件，若有缺失，需从厂家装机光盘原DROC初始文件中复制添加进去，若还有问题还需要检查第三步[6]。③需要测试独立网卡，可更换新的网卡安装，重新打开平板探测器的软件连接重试，检查问题是否解决。④最后一步需要测试网线，更换新的网线，再重试连接平板探测器，若还是同样的状况，则需要更换新的平板探测器[10]。

2.4 相关平板成像伪影故障案例

故障现象：球管曝光拍片后，平板成像有黑影，黑块。

故障分析：平板成像有黑影或者黑点是有实际物体被拍摄到，从球管射线源头到成像的路线都有可能出现被干扰的因素，一般问题可能出现在球管里的绝缘油、球管窗口、束光器内、束光器十字挡板、平板探测器以及平板外壳内部和外部。

故障排除：①首先观看探测器整个平板外壳外部是否有明显污渍，有则擦拭干净重拍一张图片对比可见黑影或黑块去除。②需将平板外壳先拆卸，观察平板外壳内部有无附有污渍，用医用酒精擦拭干净，空拍一张图片作对比，若是一样的图片效果，则需排查平板探测器本身表面。③清洁平板探测器表面，重拍一张不带有平板外壳的图片作对比，若是一样的图片效果，则将平板旋转90°之后，再重拍一张对比，如果是黑影依然存在并且图像上的成像位置没有更改，那么可以直接判断是平板探测器本身内部的问题，或者是黑影还在并且在图片上的位置改变，可直接排除是平板探测器本身的问题，因为图片是平板探测器成像，改变它的角度却不会改变它的成像方向，所以可排除是否是平板探测器的问题。④需要观看束光器十字挡板是否有隐藏的灰尘颗粒，有则拆卸下，重拍一张图片对比可见黑影或黑块去除。⑤排除束光器本身的问题，需将束光器整体拆卸下，空拍一张图片对比观察黑影或黑块去除状况。⑥球管窗口附加滤过的小铝板块可能带有污渍，拆除球管窗口的铝片挡板，用无尘布擦除窗口和铝挡板再空拍一张对比，观察黑影或黑点是否去除。⑦可能是球管里的绝缘油带有污渍，则在将球管旋转90°之后一段时间，再摆回原位拍照可见黑影已不见（见图9），则问题就发生在球管里面的绝缘油。

图9.平板成像黑点故障解决前后摄片（注：9a.有黑点时摄片；去除黑点后正常摄片）

3.小结

通过以上案例发现，平板探测器出现故障出现于平板与高压发生器的连接信号问题、平板与工作站的连接信号问题、X射线质量或平板本身的问题。经过学习DR设备的结构基础以及平板探测器成像的过程，在DR出现成像故障的情况下，可以从这4个基本点入手分析。临床医学工程师在类似问题中，解决思路常见也是参考厂家设备维修与维护手册，对出现的故障代码或者类似成像故障时，一一排除通讯、工作电压、平板探测器自检角度、与球管和高压注射器校准等考虑，能够更便捷迅速找到故障原因，节约时间和成本[16-19]。在设备管理方面，预防性维护可使设备处于最佳状态，此工作包括使用人员的日常维护、临床医学工程师定期除尘、定期的成像质量检测、更换易损元器件、进行电气安全测试、调整操作性能等[20-22]。综上可有效降低故障发生率，保证仪器正常运行，更好发挥DR设备在临床诊疗中的应用价值。