摘要:以現(xiàn)今最流行的口腔CBCT(錐形束CT)為例,簡(jiǎn)述其先進(jìn)的成像原理及最具性價(jià)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(xì)調(diào)試步驟,并對(duì)常見(jiàn)幾大組成部分故障等進(jìn)行重點(diǎn)分析,能夠幫助用戶高效地進(jìn)行后期維護(hù)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(jìn)步,個(gè)人健康管理觀念的提升,醫(yī)療服務(wù)團(tuán)隊(duì)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(jiàn)到的X光設(shè)備也慢慢進(jìn)入眾多私立醫(yī)療機(jī)構(gòu),其中最常見(jiàn)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?yàn)檩^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(shí)間等優(yōu)點(diǎn),被越來(lái)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(jìn)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(jì)算機(jī)中重組(Reconstruction),經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)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(diǎn)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,口腔CBCT的探測(cè)器接收裝置已從影像增強(qiáng)器、CMOS平板探測(cè)器發(fā)展到今天的非晶硅平板探測(cè)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(cè)器,非晶硅平板探測(cè)器(圖2)減少了圖像的衰減,影像增強(qiáng)器會(huì)產(chǎn)生失真和亮度的不一致性,平板探測(cè)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(jiǎn)便、散射線少等特點(diǎn)。醫(yī)學(xué)影像中的FOV(Field Of View)即視野,不同的FOV可以針對(duì)不同種類的患者進(jìn)行有針對(duì)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(jiàn)故障分析及處理
對(duì)口腔CBCT產(chǎn)品進(jìn)行維修時(shí),務(wù)必始終關(guān)閉電源,打開(kāi)外部罩殼之前切記斷開(kāi)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(jī)頭的形式,X光發(fā)射時(shí)會(huì)產(chǎn)生高壓,維修時(shí)要注意安全[3]。
3.1? ? C型臂旋轉(zhuǎn)故障問(wèn)題分析及處理辦法
上文中提到口腔CBCT在工作時(shí)會(huì)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(dòng)復(fù)位的情況,會(huì)影響整個(gè)拍攝及圖像的采集。在分析此類問(wèn)題時(shí),應(yīng)由淺到深地分析故障原因并進(jìn)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(diǎn)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(gè)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中非正常接觸到設(shè)備運(yùn)行軌跡,在拍攝期間是否能夠聽(tīng)到馬達(dá)空轉(zhuǎn)或打滑的聲音或其他異常的不順滑的響動(dòng),馬達(dá)在帶著C型臂做環(huán)形投照時(shí)聲音應(yīng)非常平順,通過(guò)觀察并詢問(wèn)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(yùn)動(dòng)部分,導(dǎo)致設(shè)備未能正常旋轉(zhuǎn)拍攝完成,此種情況認(rèn)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(qiáng)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(huì)出現(xiàn)E26的報(bào)錯(cuò)信息。如錯(cuò)誤提示為“旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成旋轉(zhuǎn)超時(shí)”,反復(fù)測(cè)試后情況依舊,馬達(dá)在旋轉(zhuǎn)軌道中不斷打滑,應(yīng)打開(kāi)設(shè)備罩殼并檢查馬達(dá)情況(圖6),通過(guò)測(cè)量得知馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板的輸出電壓在正常的DC24 V,則可確認(rèn)馬達(dá)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(dá)供電及軌道阻力屬于正常情況。
測(cè)試馬達(dá)拉力彈簧時(shí)發(fā)現(xiàn)雖然彈簧力度正常,但在彈簧收縮和舒張時(shí)并不是十分迅速且有摩擦卡頓,拆開(kāi)馬達(dá)固定組件后發(fā)現(xiàn),之前用于固定C型臂馬達(dá)的螺絲墊片變形,由于形變導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)摩擦力過(guò)大(圖7)。
將變形的墊片取下后,不墊墊片進(jìn)行測(cè)試,但故障依舊,問(wèn)題仍然不能解決,判斷馬達(dá)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(zhǎng)久地解決這個(gè)問(wèn)題,后期由于頻繁的使用還會(huì)導(dǎo)致墊片變形,從而影響使用。經(jīng)過(guò)研究和不斷測(cè)試發(fā)現(xiàn),將墊片更換為2個(gè)圓形膠片(圖8),這樣摩擦更小,轉(zhuǎn)動(dòng)更平滑,使用時(shí)間更久。
維修時(shí),可能會(huì)有人認(rèn)為是拉力彈簧過(guò)緊導(dǎo)致馬達(dá)與軌道不能完全貼合,其實(shí)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(dá)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(wèn)題,就需要進(jìn)行更換。
(3)觀察機(jī)械部分馬達(dá)外觀正常,在設(shè)備不通電模式下用力輕推C型臂進(jìn)行查看,旋轉(zhuǎn)稍微有些卡頓不平順。通過(guò)聲音判斷在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中有不平順的聲音,機(jī)器通電狀態(tài)下用萬(wàn)用表測(cè)量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板輸出電壓,待機(jī)狀態(tài)下為+24 V DC,繼續(xù)測(cè)量驅(qū)動(dòng)板上其余測(cè)試點(diǎn)電壓全部正常(圖9)。
于是將馬達(dá)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(jī)械環(huán)繞運(yùn)動(dòng),還是發(fā)現(xiàn)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)卡頓并伴隨輕微異響。于是拆開(kāi)并取下馬達(dá),嘗試用手測(cè)試旋轉(zhuǎn)馬達(dá)軸承,發(fā)現(xiàn)阻力很大,通電后馬達(dá)很難轉(zhuǎn)動(dòng)并伴隨強(qiáng)烈抖動(dòng),于是判斷為馬達(dá)故障,更換馬達(dá)后設(shè)備運(yùn)行一切正常。
綜上所述,在遇到馬達(dá)組件問(wèn)題、摩擦問(wèn)題和電路板問(wèn)題時(shí),更換配件或修復(fù)后一定要進(jìn)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(wèn)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(wèn)題分析及處理辦法
設(shè)備偶爾會(huì)出現(xiàn)無(wú)法曝光或曝光過(guò)程中有中斷現(xiàn)象的故障,且曝光清晰度不夠,圖像噪點(diǎn)大。對(duì)于不是始終出現(xiàn)的故障,在維修設(shè)備前,首先測(cè)量設(shè)備外部供電電源電壓是否正常,確認(rèn)是否是電壓波動(dòng)所致,因?yàn)榭谇挥跋裨O(shè)備采用的是組合球管機(jī)頭,不單獨(dú)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(jìn)行球管校準(zhǔn)訓(xùn)練,觀察曲線能不能達(dá)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(jìn)行校準(zhǔn)可以正常通過(guò)且曲線值也與正常值基本沒(méi)有偏差,于是反復(fù)查閱設(shè)備錯(cuò)誤歷史記錄,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)過(guò)錯(cuò)誤提示E332。根據(jù)手冊(cè)用萬(wàn)用表測(cè)量球管與電源板之間的連接是通路;用萬(wàn)用表測(cè)量曝光時(shí)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(lái)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(wèn)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(guò)濾裝置后面的玻璃窗內(nèi)發(fā)現(xiàn)細(xì)微的裂紋,有滲油現(xiàn)象,但由于存在鋁過(guò)濾和束光器的包裹并沒(méi)有滲透出來(lái)。
綜上所述,經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查后發(fā)現(xiàn)球管存在問(wèn)題,真空密封不良,所以內(nèi)部打火引起無(wú)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(yǔ)
本文以現(xiàn)在最領(lǐng)先及主流的口腔CBCT為研究對(duì)象,針對(duì)其視野、結(jié)構(gòu)及調(diào)試校準(zhǔn)進(jìn)行了介紹,并重點(diǎn)對(duì)常見(jiàn)的幾類問(wèn)題的維修和處理方法進(jìn)行了舉例說(shuō)明,涵蓋了機(jī)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(lái)有效幫助。
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[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(jiǎn)介:王開(kāi)(1989—),男,湖北宜昌人,助理工程師,研究方向:應(yīng)用技術(shù)維修。