王慧

北京誠達(dá)興盛醫(yī)療器械有限公司，北京　102600

NORLAND骨密度儀X射線源維修

王慧

北京誠達(dá)興盛醫(yī)療器械有限公司，北京102600

[摘要]本文主要介紹雙能X線骨密度儀原理及X射線源結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)X線控制板原理圖，為元器件或板級維修提供理論依據(jù)，從而達(dá)到維修快速、節(jié)約費用、維修結(jié)果更優(yōu)、保障醫(yī)療診斷的目的。

[關(guān)鍵詞]雙能X線骨密度儀；骨質(zhì)疏松癥；X線源

1　雙能X線骨密度儀檢測原理和雙能X線源結(jié)構(gòu)分析

雙能X線吸收技術(shù)（DEXA）是利用骨骼和軟組織對不同的主要能譜段45（keV）和80（keV）產(chǎn)生不同的能量強度衰減而將骨皮質(zhì)與骨松質(zhì)區(qū)分開的原理檢測骨骼中骨礦物質(zhì)含量[1]。

X射線源是骨密度儀中最重要的部件，NORLAND骨密度儀X射線源（圖1）按結(jié)構(gòu)分為[2]：① 油箱外控制部分；② 射線保護(hù)裝置和雙能X射線發(fā)生控制器；③ X射線控制電路；④ 油箱內(nèi)組成部分；⑤ 冷卻系統(tǒng)；⑥ 高壓發(fā)生電路和燈絲電路；⑦ X射線球管。

圖1　X射線源的組成

2　X射線源系統(tǒng)油箱外故障與維修

2.1射線保護(hù)裝置和雙能X射線發(fā)生控制器故障

2.1.1故障一

2.1.1.1故障現(xiàn)象

做日常校準(zhǔn)時，定好A、B點后機器死機，提示掃描床沒有響應(yīng)。

2.1.1.2故障分析及處理

觀察機器停止在確定A、B校準(zhǔn)點之后，按照程序，此時機器應(yīng)測試X射線后運行確定質(zhì)控體模的C、D點。判斷機器沒有檢測到X射線，檢測X射線沒有問題。分析應(yīng)該在射線路線上控制部分有故障。在油箱和過濾片之間有X線保護(hù)裝置--關(guān)閉器。在沒有檢測掃描指令時，關(guān)閉器處于關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉器是由1個微型馬達(dá)帶動含鉛阻擋片組成，可擋住或離開射線窗口，它的狀態(tài)由1個微動傳感器傳給控制中心[3]。每次掃描時，機器都會給指令讓關(guān)閉器開關(guān)射線窗。正常的開關(guān)時間在6ms之內(nèi)，超過時間控制中心沒有收到指令反饋，機器就會因為超時而停機。觀察微動傳感器一直被關(guān)閉器壓著，彈性變小，不能迅速彈開。更換微動傳感器，故障排除。更換時切記要瞬間焊接，防止融化傳感器管腳。

2.1.2故障二

2.1.2.1故障現(xiàn)象

日常校準(zhǔn)偶爾不通過，質(zhì)控體模準(zhǔn)度、精度不好。檢測重復(fù)性也不好。

2.1.2.2故障分析及處理

此現(xiàn)象表明儀器的各個檢測和掃描功能正常。懷疑影響準(zhǔn)確度的雙能X射線和探測器部分性能不穩(wěn)定。在維修程序中檢測探測器和雙能X線穩(wěn)定性正常。由于維修程序檢測的是靜態(tài)性能，而實際掃描是動態(tài)的，即X射線能量會根據(jù)檢測物體的厚度調(diào)整。該調(diào)整是利用1個動態(tài)過濾片系統(tǒng)進(jìn)行的(圖1)。每個過濾片都是由釤粉固定在直徑0.8cm的圓形過濾片內(nèi)。根據(jù)釤粉的厚度分為高、中、低衰減過濾片，X射線通過它后會按比例衰減到一定值，這樣對不同體重的病人都能夠達(dá)到探測器（NaI晶體+光電倍增管）工作的有效線性范圍而不在飽和區(qū)[3]。過濾片的檢測特性有兩點：① 進(jìn)出X線路徑的速度；② 衰減X線計數(shù)值。利用維修程序FILTERTEST檢測過濾片進(jìn)出X線的時間達(dá)到系統(tǒng)要求的6ms；觀察高、中、低衰減值比例應(yīng)為4：2：1；而實際卻達(dá)到2：2：1；且高衰減數(shù)值不穩(wěn)定。拆開過濾片系統(tǒng)觀察，透明塑料片夾層中的固體釤餅已經(jīng)粉化了。經(jīng)過常年使用，過濾片高速進(jìn)出X線路徑撞擊定位橡膠，使固態(tài)的釤餅變成松軟的釤粉。在進(jìn)出檢測路徑時，粉化的釤粉會在兩片塑料片中間晃動，使X線的衰減每次不一致。

NORLAND廠家對于任何動態(tài)過濾片系統(tǒng)（包含3組過濾片和馬達(dá)、驅(qū)動板、X線關(guān)閉器及傳感器）故障，都只允許整體更換，價格昂貴。采取手工維修，掀開上面的塑料片，將釤粉聚集到中心2～3mm處，滴入快干膠如502，蓋上塑料片，用硬物品壓平。在X線測試路徑上測量衰減值，如果衰減太多說明過厚，輕掀開塑料后打磨掉一些釤粉后再測試，至衰減值在允許的范圍內(nèi)即可。

2.2X射線控制電路故障

X線控制電路板位于油箱外部，包含電源部分、高壓控制及監(jiān)測電路、毫安控制監(jiān)測電路、溫度控制監(jiān)測電路、燈絲電壓初級驅(qū)動電路、故障監(jiān)測報警電路等[4]。

2.2.1故障現(xiàn)象

無X射線。

2.2.2故障分析及處理

拆卸X線源系統(tǒng)的油箱部分非常復(fù)雜費工，因此先從控制電路檢查。觀察X射線高壓控制板上的電源指示燈不亮。測量該板總輸入電壓38V正常。檢測各路輸出測試點5、±15、±10V，只有+15V電壓為0。+15V是38V經(jīng)過1個L M7812CT降壓后產(chǎn)生的（圖2）。測量L M7812CT芯片的輸出端和地阻抗為無窮大。更換7812芯片，故障解決。

圖2　部分控制電路圖

3　X射線源系統(tǒng)油箱故障與維修

3.1冷卻系統(tǒng)故障

3.1.1故障一

3.1.1.1故障現(xiàn)象

掃描時出現(xiàn)間歇性停頓。有時會徹底死機，提示掃描床沒響應(yīng)。

3.1.1.2.故障分析及處理

機器在掃描時是滿電壓和滿電流工作，出現(xiàn)間歇性停頓考慮是X射線內(nèi)高壓放電所致。觀察故障出現(xiàn)時，X射線源高壓控制電路板上過壓、過流報警指示燈閃動。利用維修模式，連續(xù)加載滿電壓和滿電流2h使X射線源內(nèi)的油熱起來后進(jìn)行掃描檢測，儀器一切正常。但涼機狀態(tài)進(jìn)行掃描，故障又出現(xiàn)。判斷是電氣絕緣冷卻使絕緣油阻抗系數(shù)降低、絕緣性能下降。

更換電氣絕緣油。值得注意的是，更換X射線源油箱內(nèi)部的任何配件都要無塵操作，更換電氣絕緣油并進(jìn)行球管的訓(xùn)練[5]。訓(xùn)練程序為階梯式持續(xù)對球管逐漸升壓、升電流至滿電壓、電流，這樣同時會提高絕緣油溫度。經(jīng)過持續(xù)8h的滿電壓和電流訓(xùn)練，球管運行更加穩(wěn)定，壽命也得到延長。同時排空了新電氣絕緣油中的水分，X射線源正常工作。

3.1.1.3經(jīng)驗小結(jié)

電氣絕緣油的選擇非常重要，必須具有高絕緣耐壓、高電阻系數(shù)、低功率因素、高度化學(xué)穩(wěn)定性、低粘度、優(yōu)異的熱交換性能，不易揮發(fā)、顏色透明、油中不含有化學(xué)類物質(zhì)和硫成分物質(zhì)（不腐蝕絕緣器件和銅類金屬）等特性。經(jīng)過實驗和驗證，可以勝任的電氣絕緣油性能指標(biāo)，見表1。

3.2高壓發(fā)生器及燈絲變壓器故障

3.2.1故障現(xiàn)象

執(zhí)行掃描檢測時，掃描床自動斷電保護(hù)。

3.2.2故障分析及處理

考慮高壓放電原因，觀察執(zhí)行掃描時過壓過流報警燈一直亮著。瞬間即自動斷電保護(hù)。說明油箱內(nèi)部放電嚴(yán)重。一定有元器件或球管損壞。油箱內(nèi)有高壓發(fā)生器電路板和燈絲變壓器、球管（圖3）。拆卸封閉的油箱，測量燈絲變壓器和高壓變壓器均正常；觀察倍頻電路板上電容C 1已經(jīng)燒壞，2個引腳處發(fā)黑（明顯的放電燒焦痕跡）。測量該電容無窮大。更換同型號電容，故障消失。

圖3　高壓發(fā)生器及球管電路示意圖

3.2.3經(jīng)驗小結(jié)

高壓發(fā)生器電路全部由倍頻電容和二極管及電阻等分離元件組成，很容易測量判斷好壞。關(guān)鍵是更換故障元件時一定要將燒焦的電路板處理干凈，恢復(fù)后的X線源要嚴(yán)格按照冷卻系統(tǒng)故障中更換電氣絕緣油的程序執(zhí)行。

3.3X射線球管故障

3.3.1故障現(xiàn)象

日常校準(zhǔn)失敗，檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.3.2故障分析及處理

調(diào)取校準(zhǔn)失敗報告，查看報警信息提示低能計數(shù)值偏離初始化校準(zhǔn)計數(shù)值超過15%。這時需要重新初始化校準(zhǔn)。但觀察低能計數(shù)值為480K，低于儀器正常檢測精度允許的低能計數(shù)值550K[6]。提高低能檢測器的高壓后，計數(shù)值變化不大。由此判斷X射線量不夠。拆卸X射線油箱部分，觀察X射線球管。發(fā)現(xiàn)球管靶面已經(jīng)不光滑，產(chǎn)生的X射線必然減少并且方向不集中。更換新的球管，故障解決。

3.3.3經(jīng)驗小結(jié)

NORLAND骨密度儀采用的X線球管是東芝公司固定陽極D-051型球管，管電壓50～100kV，電流1.3mA。替換型號為D-063S：焦點0.6mm，工作電壓40～110kV,具有絕緣封套，油浸（最高60℃）熱交換油冷卻方式。由于選擇更換的球管具有絕緣封套，所以便于連接線路和固定。出廠時已經(jīng)把X線管固定在絕緣封套內(nèi)，尺寸規(guī)格一致，只要把X線窗對準(zhǔn)X線源的蓋板窗口即可。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 顧本立.定量X-CT技術(shù)測量骨密度[J].中國醫(yī)療器械雜志, 1995,19(5):267-269.

[2] 劉忠厚.骨質(zhì)疏松學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1998.

[3] 徐順清,包克光.一種單片機控制的X片人體骨礦物質(zhì)含量測量儀的研制[J].中國醫(yī)療器械雜志,1995,(5):271-273.

[4] 朱曉穎,朱漢民,張雪梅.關(guān)于Wa r d s三角區(qū)的探討[J].中國骨質(zhì)疏松雜志社,2005,11(4):460-463.

[5] 祖賀飛,王衛(wèi)東,吳昊,等.基于振動分析的X射線管工作狀態(tài)無損傷檢測技術(shù)研究[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2011,26(4):22-25.

[6] 楊建,侯新生,鄭永明,等.基于非介入式X射線管電壓測量的研究[J].中國測量技術(shù),2008,(5):110-112.

作者郵箱：genrous_china@163.com

[中圖分類號]TH776；R814.5

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.047

[文章編號]1674-1633(2014)02-0138-03

收稿日期：2013-04-25

Maintenance of X-ray Resource in NORLAND Bone Densitometry System

WANG Hui
Beijing Chengda Xingsheng Medical Equipment Co., Ltd., Beijing 102600, China