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        Promax3Dmid口腔CBCT的工作原理及常見故障解析

        2020-06-29 07:21:29王開
        機電信息 2020年12期
        關(guān)鍵詞:故障處理

        摘要:以現(xiàn)今最流行的口腔CBCT(錐形束CT)為例,簡述其先進的成像原理及最具性價比的掃描視野(FOV)的應(yīng)用,介紹了Promax 3Dmid口腔CBCT設(shè)備安裝完成后的詳細調(diào)試步驟,并對常見幾大組成部分故障等進行重點分析,能夠幫助用戶高效地進行后期維護及管理,力求使CBCT設(shè)備在口腔X光影像診斷中能發(fā)揮極致作用。

        關(guān)鍵詞:CBCT;FOV;口腔應(yīng)用;故障處理

        0? ? 引言

        隨著科學(xué)的進步,個人健康管理觀念的提升,醫(yī)療服務(wù)團隊日益私有化,隨著服務(wù)質(zhì)量的大大提升,往往只有在公立醫(yī)院才可以見到的X光設(shè)備也慢慢進入眾多私立醫(yī)療機構(gòu),其中最常見的應(yīng)屬口腔醫(yī)療設(shè)備。近些年大熱的口腔CBCT(錐形束CT),業(yè)內(nèi)人士常常稱為“三維X光射線設(shè)備”,其因為較高的成像分辨率、更低的輻射劑量、更加精確的數(shù)據(jù)信息、更短的掃描時間等優(yōu)點,被越來越多的口腔醫(yī)療工作者所應(yīng)用。

        1? ? 緒論

        1.1? ? X射線口腔CBCT的成像原理

        口腔X射線CBCT原理是X射線發(fā)生器以較低X射線量(通常球管電壓在90 kV左右,管電流在10 mA左右)圍繞投照體做環(huán)形錐形束(DR)的數(shù)字投照(圖1)。圍繞投照體進行多次(360次左右)脈沖波形式的X射線投照后以“交集”形式所獲得的數(shù)據(jù)在計算機中重組(Reconstruction),經(jīng)過計算機重建后獲得三維圖像[1]。

        1.2? ? Promax 3Dmid產(chǎn)品影像接收器的優(yōu)點

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,口腔CBCT的探測器接收裝置已從影像增強器、CMOS平板探測器發(fā)展到今天的非晶硅平板探測器,功能上已從單一的掃描方式(三維圖像)發(fā)展到三種或多種掃描方式(二維全景、二維頭顱和三維圖像)。相比傳統(tǒng)的CCD探測器,非晶硅平板探測器(圖2)減少了圖像的衰減,影像增強器會產(chǎn)生失真和亮度的不一致性,平板探測器則能避免此現(xiàn)象,從而大大提高了圖像的空間分辨率,保證了圖像質(zhì)量[2]。

        1.3? ? 口腔CBCT中FOV的含義及主要用途

        芬蘭普蘭梅卡公司生產(chǎn)的Promax 3Dmid口腔CBCT是一款多功能型口腔CT,可拍攝三維影像、二維全景影像及二維頭顱影像,是一款新型三維口腔CT產(chǎn)品,它具有占地面積小、投照影像清晰、操作簡便、散射線少等特點。醫(yī)學(xué)影像中的FOV(Field Of View)即視野,不同的FOV可以針對不同種類的患者進行有針對性的治療,而越小的FOV就可以獲得越高的清晰度(圖3)。

        不同F(xiàn)OV的相關(guān)學(xué)科應(yīng)用如表1所示。

        2? ? Promax 3Dmid口腔CBCT的基本組成結(jié)構(gòu)

        Promax 3Dmid口腔CBCT根據(jù)整體結(jié)構(gòu)可以劃分為五大部分(圖4):

        (1)升降立柱部分(控制設(shè)備高低便于患者定位)。

        (2)C型臂(用旋轉(zhuǎn)軸固定于立柱延伸區(qū)域,可圍繞患者做360°旋轉(zhuǎn)采集CBCT及全景影像數(shù)據(jù))。

        (3)頭顱側(cè)位部分(1.2 m橫臂直接固定于立柱,隨立柱升降,用于采集患者正側(cè)位影像數(shù)據(jù))。

        (4)球管、高壓及影像采集部分。

        (5)設(shè)備操作面板(用于設(shè)備信息的獲取及功能模式的選擇等)。

        3? ? Promax 3Dmid口腔CBCT常見故障分析及處理

        對口腔CBCT產(chǎn)品進行維修時,務(wù)必始終關(guān)閉電源,打開外部罩殼之前切記斷開以太網(wǎng)及曝光控制器部分,只有在所有維修結(jié)束及設(shè)備復(fù)原后方可連接電源。球管及高壓發(fā)生部分存在高壓電路,采用組合機頭的形式,X光發(fā)射時會產(chǎn)生高壓,維修時要注意安全[3]。

        3.1? ? C型臂旋轉(zhuǎn)故障問題分析及處理辦法

        上文中提到口腔CBCT在工作時會圍繞患者做環(huán)形投照,一旦發(fā)生不能正常旋轉(zhuǎn)完畢及自動復(fù)位的情況,會影響整個拍攝及圖像的采集。在分析此類問題時,應(yīng)由淺到深地分析故障原因并進行處理。

        (1)檢查設(shè)備是否已經(jīng)完全拍攝完畢,在PC端是否可以點擊“完成”按鈕并保存圖像,如果可以首先根據(jù)采集后的X光故障圖像觀察患者是否在整個設(shè)備運行過程中非正常接觸到設(shè)備運行軌跡,在拍攝期間是否能夠聽到馬達空轉(zhuǎn)或打滑的聲音或其他異常的不順滑的響動,馬達在帶著C型臂做環(huán)形投照時聲音應(yīng)非常平順,通過觀察并詢問發(fā)現(xiàn),此故障是由于患者的肩膀或身體接觸到設(shè)備的運動部分,導(dǎo)致設(shè)備未能正常旋轉(zhuǎn)拍攝完成,此種情況認為是人為操作不當(dāng)引起,應(yīng)保證正確的患者定位模式,盡量使得患者肩膀與旋轉(zhuǎn)臂之間有一定的距離,患者保持微微向后傾斜的姿態(tài)(圖5),眼睛平視并放松,以后應(yīng)予以避免并加強規(guī)范使用。

        (2)排除人為因素后,設(shè)備C型臂不能旋轉(zhuǎn)至正確位置或是卡住旋轉(zhuǎn)打滑,并伴隨打滑的聲響,大約1 min后設(shè)備的顯示屏上會出現(xiàn)E26的報錯信息。如錯誤提示為“旋轉(zhuǎn)馬達總成旋轉(zhuǎn)超時”,反復(fù)測試后情況依舊,馬達在旋轉(zhuǎn)軌道中不斷打滑,應(yīng)打開設(shè)備罩殼并檢查馬達情況(圖6),通過測量得知馬達驅(qū)動板的輸出電壓在正常的DC24 V,則可確認馬達供電正常。用酒精紗布擦拭旋轉(zhuǎn)軌道,有極少量摩擦鐵屑,判斷馬達供電及軌道阻力屬于正常情況。

        測試馬達拉力彈簧時發(fā)現(xiàn)雖然彈簧力度正常,但在彈簧收縮和舒張時并不是十分迅速且有摩擦卡頓,拆開馬達固定組件后發(fā)現(xiàn),之前用于固定C型臂馬達的螺絲墊片變形,由于形變導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)摩擦力過大(圖7)。

        將變形的墊片取下后,不墊墊片進行測試,但故障依舊,問題仍然不能解決,判斷馬達和固定螺栓之間需要一定的間隙,故重新更換墊片并擦拭軌道,之后使用正常。但分析由于C型臂本身采用平衡杠桿原理,球管處較重,所以即使更換了墊片仍然不能長久地解決這個問題,后期由于頻繁的使用還會導(dǎo)致墊片變形,從而影響使用。經(jīng)過研究和不斷測試發(fā)現(xiàn),將墊片更換為2個圓形膠片(圖8),這樣摩擦更小,轉(zhuǎn)動更平滑,使用時間更久。

        維修時,可能會有人認為是拉力彈簧過緊導(dǎo)致馬達與軌道不能完全貼合,其實上述所講墊片才是引起故障的主要原因,所以切勿拉松馬達一側(cè)的拉力彈簧,很多情況恰恰是彈簧拉力不夠?qū)е翪型臂不能正常走位造成的,一旦拉力彈簧出現(xiàn)問題,就需要進行更換。

        (3)觀察機械部分馬達外觀正常,在設(shè)備不通電模式下用力輕推C型臂進行查看,旋轉(zhuǎn)稍微有些卡頓不平順。通過聲音判斷在旋轉(zhuǎn)過程中有不平順的聲音,機器通電狀態(tài)下用萬用表測量馬達驅(qū)動板輸出電壓,待機狀態(tài)下為+24 V DC,繼續(xù)測量驅(qū)動板上其余測試點電壓全部正常(圖9)。

        于是將馬達組件取下并脫離旋轉(zhuǎn)部分,利用程序使設(shè)備不發(fā)出X射線作機械環(huán)繞運動,還是發(fā)現(xiàn)馬達運轉(zhuǎn)卡頓并伴隨輕微異響。于是拆開并取下馬達,嘗試用手測試旋轉(zhuǎn)馬達軸承,發(fā)現(xiàn)阻力很大,通電后馬達很難轉(zhuǎn)動并伴隨強烈抖動,于是判斷為馬達故障,更換馬達后設(shè)備運行一切正常。

        綜上所述,在遇到馬達組件問題、摩擦問題和電路板問題時,更換配件或修復(fù)后一定要進行C型臂旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn),以保證圖像質(zhì)量和避免后期產(chǎn)生問題;另外,還應(yīng)保證嚴(yán)格執(zhí)行使用規(guī)范。

        3.2? ? 球管及高壓部分故障問題分析及處理辦法

        設(shè)備偶爾會出現(xiàn)無法曝光或曝光過程中有中斷現(xiàn)象的故障,且曝光清晰度不夠,圖像噪點大。對于不是始終出現(xiàn)的故障,在維修設(shè)備前,首先測量設(shè)備外部供電電源電壓是否正常,確認是否是電壓波動所致,因為口腔影像設(shè)備采用的是組合球管機頭,不單獨配備高壓發(fā)生器,設(shè)備的高壓產(chǎn)生部分集成在電源輸入PSU電路板上。在檢查輸入電壓正常后嘗試進行球管校準(zhǔn)訓(xùn)練,觀察曲線能不能達到正常曲線值(圖10)。

        球管訓(xùn)練原理就是嘗試將球管電壓從低kV和mA一直校準(zhǔn)到最高值并觀察其曲線是否與正常值有偏差。在此次維修的檢查中,我們發(fā)現(xiàn)進行校準(zhǔn)可以正常通過且曲線值也與正常值基本沒有偏差,于是反復(fù)查閱設(shè)備錯誤歷史記錄,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)過錯誤提示E332。根據(jù)手冊用萬用表測量球管與電源板之間的連接是通路;用萬用表測量曝光時的反饋FBK電路板電壓均正常,并且曝光反饋電路板高壓指示燈提示正常。于是找來示波器嘗試抓取曝光期間的反饋波形,最終在嘗試多次后終于抓到反饋波形不正常狀態(tài)。在分析電路部分及連接后考慮球管本身存在問題,可能有打火現(xiàn)象,于是全面檢查球管,終于在球管前遮擋束光筒及2.5 mm Al過濾裝置后面的玻璃窗內(nèi)發(fā)現(xiàn)細微的裂紋,有滲油現(xiàn)象,但由于存在鋁過濾和束光器的包裹并沒有滲透出來。

        綜上所述,經(jīng)過仔細排查后發(fā)現(xiàn)球管存在問題,真空密封不良,所以內(nèi)部打火引起無法曝光,管口的玻璃裂紋導(dǎo)致射線不集中、有散射,直接影響圖像質(zhì)量。故分析此類現(xiàn)象得出以下結(jié)論:球管不能正常曝光與其本身及高壓控制部分相關(guān)[4]。

        4? ? 結(jié)語

        本文以現(xiàn)在最領(lǐng)先及主流的口腔CBCT為研究對象,針對其視野、結(jié)構(gòu)及調(diào)試校準(zhǔn)進行了介紹,并重點對常見的幾類問題的維修和處理方法進行了舉例說明,涵蓋了機械旋轉(zhuǎn)部分、球管及高壓拍攝部分等,希望能為相關(guān)從業(yè)人員帶來有效幫助。

        [參考文獻]

        [1] 吳秦,白石柱,趙銥民.CBCT三維成像技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀[J].臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志,2015,31(2):123-125.

        [2] LIVELY T.Planmeca ProMax[R]3D Imaging system[J].Dental Products Report, 2015, 49(11): 90.

        [3] MOHAMMAD G,REZA F,R PAYDAR,et al.EFFECTIVE DOSE IN TWO DIFFERENT DENTAL CBCT SYSTEMS: NEWTOM VGi AND PLANMECA 3D MID[J].Radiation protection dosimetry, 2017,176(3):287-293.

        [4] MARCU M,HEDESIU M,SALMON B,et al.Estimation of the radiation dose for pediatric CBCT indications:a prospective study on ProMax3D[J].International Journal of Paediatric Dentistry,2018,28(3):300-309.

        收稿日期:2020-03-16

        作者簡介:王開(1989—),男,湖北宜昌人,助理工程師,研究方向:應(yīng)用技術(shù)維修。

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