周凌峰，喬淑琴，張愛連，陳瑞鵬，江禹諾，陳國臻

（珠海市中西醫(yī)結合醫(yī)院，廣東 珠海 519000）

1 CT 的成像系統(tǒng)與原理

CT 成像系統(tǒng)可以分成3 部分：原始數(shù)據(jù)產生系統(tǒng)、原始數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)，如圖1。

圖1 CT 的成像系統(tǒng)結構

1.1 原始數(shù)據(jù)產生系統(tǒng)

原始數(shù)據(jù)產生系統(tǒng)包括X 射線管、探測器模塊和數(shù)據(jù)合成三部件，其中探測器模塊和數(shù)據(jù)合成統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（data acquisition system,DAS)。X 射線管的功能就是產生X 射線，一種能穿透人體的電磁波，波長為0.001 ～0.1nm，當這段波長范圍內的電磁波穿過人體時，利用人體吸收量和人體密度成正比這個特征，可獲得斷層重建圖像。探測器模塊收集從人體內部反射出來的X 射線信號，將這些X 射線轉化為電信號，遵循的是光電效應原理。探測器模塊由閃爍晶體片、電流放大電路、電流積分電路和模數(shù)轉換電路（AD 轉換電路）4 部分組成。目前，在使用的閃爍晶體片有2 種：一種是碘化鈉（NaI）,另外一種是碘化銫（CsI）。這2 種閃爍晶體片都能很好地把X 射線轉化為光，而且產生光的強度與入射X 射線的能量成正比。電流放大集成電路把光轉化成微弱的電流進行放大，再通過積分電路轉化為電壓信號，最后由AD 轉換電路把電壓信號轉化為數(shù)字信號，這樣就完成了一次單一通道的數(shù)據(jù)采集。當然，每個探測器模塊是由很多個探測單元組成。比如，在西門子EMOTION 16 機型中，它的每個探測器模塊都由16×24個探測單元組成，每臺CT 中有46 個探測器模塊。如圖2。

圖2 DAS 結構模型

所有通道的數(shù)據(jù)最終由控制板合成，合成的數(shù)據(jù)包括探測器模塊數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)和校驗值。角度數(shù)據(jù)是指相鄰探測器模塊之間的朝向和位置，以及探測器陣列的旋轉角度和X 射線束的發(fā)射角度數(shù)據(jù)。校驗值是指數(shù)碼信號生成器提供的校驗值（不同于原始數(shù)據(jù)傳輸過程中的校驗值，需要注意區(qū)分），如果探測器模塊或角度數(shù)據(jù)存在問題，導致校驗值與預期值不一致，可能會導致系統(tǒng)報錯。以上這些數(shù)據(jù)合成后的統(tǒng)稱投影數(shù)據(jù)，后續(xù)計算機轉換和重建時會使用到，是產生CT 圖像的基礎。

1.2 原始數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)

原始數(shù)據(jù)傳送是指由DAS 合成的投影數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)線路傳送到圖像重建計算機中的過程。傳送路徑從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制板到射頻耦合發(fā)射端，再到射頻耦合接收端，最后經(jīng)光纖到重建系統(tǒng)接口卡。整個傳送過程中，所有數(shù)據(jù)都有校驗值對數(shù)據(jù)進行校驗和，如果在傳送過程中，出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或者數(shù)據(jù)被干擾，系統(tǒng)會報錯。

1.3 數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)

數(shù)據(jù)重建是一臺CT 的核心技術，重建計算機把接收到的投影數(shù)據(jù)通過數(shù)學方法計算后，得到一幅人體的斷層密度圖像。目前，市場上所使用的CT 重建方法主要有2 種：一種是濾波反投影算法，另一種是迭代算法。濾波反投影算法是由反投影算法演變而來，最初使用的反投影算法，重建出來的圖像比較模糊，特別是硬組織和軟組織之間過渡問題，后來在重建前，先對采集數(shù)據(jù)進行濾波函數(shù)處理。在經(jīng)過反投影重建后，能夠得到理想圖像，分辨率和對比度有顯著的提高，這種算法得到各大廠家廣泛使用。迭代算法是隨著計算機硬件發(fā)展而興起的一種重建算法。它通過多次的反復計算，逐次逼近真實值的一種算法，因為迭代算法是利用解線性方程組的算法來得到每個像素值的，所以需要計算量特別大，比如，一幅512×512 矩陣的圖像，就有262144 個像素，每次解方程得到262144 個值，而且反復多次計算來逼近真實值，在硬件落后的年代，這種算法是很慢的，無法普及。但隨著計算機硬件快速發(fā)展，運算速度提高，迭代算法又得到重視，因為迭代算法在所有算法之中，是最接近真實圖像的一種算法。

2 故障案例

通常在排除CT 偽影故障時，檢修流程為：（1）首先排除外界因素；（2）查找報錯碼；（3）數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)；（4）原始數(shù)據(jù)產生系統(tǒng)。產生CT 偽影的因素眾多，需要綜合實際情況適當調整，進行有針對性的排查，消除或減少CT 偽影給圖像分析帶來的影響。

2.1 故障現(xiàn)象一

CT 圖像在4 點鐘至11 點鐘方向呈射線狀線條偽影，對比每幅圖像的偽影并不相同，且偽影出現(xiàn)與掃描部位有關，頭部和頸椎掃描正常，腰椎和肢體掃描時隨機出現(xiàn)偽影，但是不影響診斷。腹部掃描時也會隨機出現(xiàn)，嚴重時影響診斷，如圖3。

圖3

2.2 故障分析與處理

首先，通過初步檢查CT 圖像排除了運動偽影和金屬偽影等外部因素。然后，檢查CT 的機架和床，全面清理床上的灰塵和碎片，軌道重新潤滑以避免震動或晃動。掃描床進行校準和測試，以排除擺動偽影的可能性。隨后，通過比較不同層厚的重建圖像并觀察偽影沒有隨重建參數(shù)而變化，確認重建系統(tǒng)的正常運行。根據(jù)投影數(shù)據(jù)傳送校驗值功能，傳送中如出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或異常系統(tǒng)會報錯，查看機器沒有發(fā)現(xiàn)任何報錯碼，由此確認數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)的正常運行。然后，比較用于頭部和腹部掃描所用的球管和數(shù)據(jù)采集部分都是同一部件，但是頭部從未出現(xiàn)過偽影，可以確認球管和數(shù)據(jù)采集部分的正常運行，排除了問題。

之后，研究觀察到偽影問題仍然存在，再次檢查科室每日設備監(jiān)測記錄，包括溫度、濕度、患者的體重和掃描條件等，但均未發(fā)現(xiàn)可疑線索有價值的數(shù)據(jù)。恰好此時醫(yī)院調整電源線路，全部機房斷電并重新供電后，再掃描腹部時出現(xiàn)了偽影。通過反復復盤機器的開機和操作，仔細觀察機房內的所有物品，發(fā)現(xiàn)機房空調出風口有調整。經(jīng)詢問使用人員，因患者反應空調直吹較冷，將出風口掃風功能關閉，空調出風口調至向上。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)當調整空調出風口對著機架掃描孔吹時，每個患者都會出現(xiàn)類似偽影，故障不再隨機而是穩(wěn)定出現(xiàn)。把床進到掃描孔里觀察床的情況，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院自行添加的一塊床墊下垂部分在空調風下輕微擺動，床墊如圖4，移除床墊后，掃描患者再沒有觀察到類似的偽影，問題得到最終解決。

圖4 導致偽影產生的床墊實物

2.3 討論

2.4 故障現(xiàn)象二

CT 對設備安裝調試和機房運行環(huán)境要求比較高，使用科室應做好相關管理工作，不要隨意改變CT 的配套設施，以免造成人為故障的產生。例如，添加一些附加物品可能會導致設備出現(xiàn)性能問題并增加維修難度。此次具體案例，科室為了保護掃描床人為添加床墊，反而造成了麻煩。

圖像右下角出現(xiàn)旋轉的線狀線條偽影，初期時不明顯，通過空氣校正后有改善，不影響診斷。隨時間增加偽影變得明顯，空氣校正及重建均無法解決，如圖5。

圖5 旋轉的線狀線條偽影

2.5 故障分析與處理

觀察到的偽影呈均勻連續(xù)的線條，在動態(tài)掃描時表現(xiàn)為與CT 機架旋轉方向一致的旋轉環(huán)形偽影，CT 空掃時偽影也不會消失。首先，確認外界因素的可能性，排除顯示器和電源電壓問題。然后，排查報錯碼，發(fā)現(xiàn)無報錯碼，排除信號傳送或干擾問題。通過重建驗證數(shù)據(jù)處理與重建系統(tǒng)正常運行。接著，排查產生原始數(shù)據(jù)的系統(tǒng)：X 射線源及探測器相關部件。在排查過程中，發(fā)現(xiàn)探測器模塊故障需要更換。更換探測器模塊后，故障消失。

2.6 討論

此故障為探測器模塊壞道引起，故障初期探測器模塊壞道不明顯，可以通過空氣校正及重建來解決，還可以通過軟件屏蔽壞道來去除偽影，但隨著壞道損壞程度加重，以上方法已無效，根本解決方法還是更換探測器模塊。