Promax3Dmid口腔CBCT的工作原理及常見故障解析

摘要：以現(xiàn)今最流行的口腔CBCT（錐形束CT）為例，簡述其先進(jìn)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(xì)調(diào)試步驟，并對常見幾大組成部分故障等進(jìn)行重點分析，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，個人健康管理觀念的提升，醫(yī)療服務(wù)團(tuán)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(jìn)入眾多私立醫(yī)療機(jī)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(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)在計算機(jī)中重組（Reconstruction），經(jīng)過計算機(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

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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(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(yùn)行過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，馬達(dá)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(yùn)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(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)備的顯示屏上會出現(xiàn)E26的報錯信息。如錯誤提示為“旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成旋轉(zhuǎn)超時”，反復(fù)測試后情況依舊，馬達(dá)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(dá)情況（圖6），通過測量得知馬達(dá)驅(qū)動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。

測試馬達(dá)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(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)摩擦力過大（圖7）。

將變形的墊片取下后，不墊墊片進(jìn)行測試，但故障依舊，問題仍然不能解決，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(rèn)為是拉力彈簧過緊導(dǎo)致馬達(dá)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(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。通過聲音判斷在旋轉(zhuǎn)過程中有不平順的聲音，機(jī)器通電狀態(tài)下用萬用表測量馬達(dá)驅(qū)動板輸出電壓，待機(jī)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(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，還是發(fā)現(xiàn)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)卡頓并伴隨輕微異響。于是拆開并取下馬達(dá)，嘗試用手測試旋轉(zhuǎn)馬達(dá)軸承，發(fā)現(xiàn)阻力很大，通電后馬達(dá)很難轉(zhuǎn)動并伴隨強(qiáng)烈抖動，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(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(rèn)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(jī)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(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(xì)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(xì)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(jìn)行了介紹，并重點對常見的幾類問題的維修和處理方法進(jìn)行了舉例說明，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)人員帶來有效幫助。

[參考文獻(xiàn)]

[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。