CT球管故障偽影常見(jiàn)原因分析及處理

袁保鋒，李鄭，何玲，張正東

揚(yáng)州大學(xué)附屬醫(yī)院 影像科，江蘇 揚(yáng)州 225001

引言

CT 球管故障偽影是指在CT 成像過(guò)程中由于球管運(yùn)行不穩(wěn)定或某一元器件損壞產(chǎn)生的與被掃描組織結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的異常影像[1-3]。這些異常影像降低了圖像質(zhì)量，甚至?xí)绊憣?duì)病變的診斷。以我院西門子CT Definition AS 為例，在日常工作中常常遇到一些球管故障偽影。在工作中只需要識(shí)別各種CT 球管故障偽影，判斷其類型，分析其成因，確定偽影來(lái)源及故障點(diǎn)，采取有效矯正措施或更換相關(guān)器件，就可以抑制或消除球管故障偽影。同時(shí)偽影的出現(xiàn)為機(jī)器的維修提供了一定的線索。

1 設(shè)備原理

1.1 設(shè)備故障偽影及其來(lái)源

機(jī)器故障偽影是由設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定或元器件損壞造成的[4-7]。如探測(cè)器之間的響應(yīng)不一致，可造成環(huán)狀偽影；投影數(shù)據(jù)測(cè)量轉(zhuǎn)換誤差，可導(dǎo)致直線狀偽影；采樣頻率較低，可產(chǎn)生直線狀偽影；球管故障，則可產(chǎn)生點(diǎn)或片狀偽影。依照CT 的構(gòu)成，機(jī)器故障偽影大致來(lái)自以下幾個(gè)方面：① 掃描系統(tǒng)：包括高壓、X線管、濾線裝置等；② X數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，包括探測(cè)器、通道放大板、A/D 轉(zhuǎn)換板、控制和傳輸系統(tǒng)等；③ 數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)：重建服務(wù)器及其軟件；④ 其它故障，例如顯示系統(tǒng)。

1.2 球管故障偽影表現(xiàn)

廣義CT 球管包括X 射線管、焦點(diǎn)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、高壓控制電路、燈絲電流控制電路等[8-9]。因此以上任何部件出現(xiàn)故障，均可導(dǎo)致成像性能下降、圖像出現(xiàn)偽影，甚至不能成像。CT 球管故障導(dǎo)致的偽影種類較多，形狀不規(guī)則，有不規(guī)則低密度影、圖像邊緣模糊、直線型條紋偽影、晃動(dòng)狀亮點(diǎn)偽影、圓弧影等，不像探測(cè)系統(tǒng)偽影形狀比較單一，容易判斷，球管故障產(chǎn)生偽影較復(fù)雜，且有些偽影比較隱蔽（比如低密度不規(guī)則陰影），醫(yī)師技師均不容易發(fā)現(xiàn)，有時(shí)與一些疾病病灶影像混淆，難以進(jìn)行鑒別確認(rèn)，完全有可能導(dǎo)致誤診。

2 故障研究

2.1 球管輸出不穩(wěn)定偽影

2.1.1 故障現(xiàn)象

頭顱CT 檢查連續(xù)幾個(gè)患者圖像均發(fā)現(xiàn)不規(guī)則低密度影，且位置相對(duì)固定，僅連續(xù)2～3 層出現(xiàn)。如圖1a 所示，開(kāi)始不認(rèn)為是偽影，但出現(xiàn)頻率偏高，引起警惕，用水模掃描，亦有偽影，基本可以確定圖像中低密度區(qū)為偽影。檢查上午頭顱圖像發(fā)現(xiàn)是偶發(fā)故障，不是所有圖像均出現(xiàn)該偽影。檢查其它部位掃描圖像，亦有部分圖像有相關(guān)偽影，但不影響診斷，沒(méi)有引起重視。檢查前一天圖像，沒(méi)有出現(xiàn)該偽影，確定偽影為當(dāng)天上午新出現(xiàn)。

圖1 CT球管故障偽影

2.1.2 分析及解決方案

故障分析：該偽影特點(diǎn)：① 不規(guī)則低密度陰影偽影；② 偶發(fā)，一段時(shí)間內(nèi)在類似的區(qū)域出現(xiàn)；③ 占據(jù)圖像一兩層，不是常見(jiàn)的多層可見(jiàn)的圓柱體偽影；④ 查看Log 文件沒(méi)有明顯報(bào)錯(cuò)提示。根據(jù)偽影形狀及特征基本可以排除重建系統(tǒng)及采集系統(tǒng)故障。查看上次空氣校準(zhǔn)時(shí)間，早上六點(diǎn)做過(guò)空氣校準(zhǔn)，距離上次校準(zhǔn)僅僅三四個(gè)小時(shí)，非長(zhǎng)時(shí)間不做空氣校準(zhǔn)所致。再次空氣校準(zhǔn)，排除CT 機(jī)房環(huán)境變化所致，校準(zhǔn)后掃描水模，很快偽影再次出現(xiàn)。綜上所述，懷疑該故障是由CT 掃描系統(tǒng)故障導(dǎo)致。

解決方案：因圖像偽影不是高壓部分故障導(dǎo)致的條形或柵格形偽影，判斷故障來(lái)源于X 線球管。首先改變掃描條件管電壓及管電流，發(fā)現(xiàn)偽影的密度發(fā)生變化，但無(wú)本質(zhì)改變。做X線球管校準(zhǔn)，觀察發(fā)現(xiàn)剛開(kāi)始偽影沒(méi)有再出現(xiàn)，過(guò)了一個(gè)多小時(shí)偽影再次出現(xiàn)，且偽影有所改變。判斷該偽影為X線輸出不穩(wěn)定或是不能均勻排布引起數(shù)據(jù)紊亂導(dǎo)致的。進(jìn)入維修Service 界面，利用Test Tools 菜單里Rot/Static 工具里的Rotation Mode 工具進(jìn)行X 線球管的輸出穩(wěn)定性檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)各個(gè)檔kV 及mAs 的預(yù)設(shè)值及測(cè)量值均有偏移，掃描時(shí)間基本沒(méi)有偏離，mAs 及kVp 輸出穩(wěn)定性均超出國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)5%，查看球管曝光秒次，已到達(dá)60 多萬(wàn)秒次，基本可以判斷因球管老化所致X 線輸出不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致偽影的產(chǎn)生。聯(lián)系廠家訂購(gòu)新的球管，更換球管后，偽影沒(méi)有再出現(xiàn)，設(shè)備恢復(fù)正常。

排除故障后進(jìn)行了總結(jié)，CT 球管故障產(chǎn)生的形狀不規(guī)則低密度影偽影有時(shí)比較隱蔽，在工作中對(duì)于連續(xù)出現(xiàn)或高頻率出現(xiàn)的低密度影要提高警惕性。特別是在頭顱檢查時(shí)，設(shè)備故障偽影有時(shí)與一些疾病病灶影像混淆，需結(jié)合病史綜合考慮，必要時(shí)短期內(nèi)復(fù)查，同時(shí)排除機(jī)器故障所致偽影可能。比如此次事件，若沒(méi)有引起高度注意，或發(fā)現(xiàn)較遲，都會(huì)引起諸多麻煩，甚至造成不良醫(yī)療事件的發(fā)生。

2.2 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極抖動(dòng)偽影

2.2.1 偽影現(xiàn)象

圖像中間產(chǎn)生不規(guī)則的亮點(diǎn)晃動(dòng)狀的偽影，如圖1b 所示，中心部分最明顯。此偽影不易引起誤診，但影響臨床診斷。CT 機(jī)器可以正常掃描，查看Log 日志，沒(méi)有明顯報(bào)錯(cuò)，也沒(méi)發(fā)現(xiàn)其它明顯異常。從偽影形態(tài)上基本可以排除采集系統(tǒng)偽影，判斷故障來(lái)自掃描系統(tǒng)或重建系統(tǒng)。

2.2.2 偽影分析與處理

將標(biāo)準(zhǔn)水模原始數(shù)據(jù)及空校數(shù)據(jù)導(dǎo)入硬盤(pán)，重建水模圖像無(wú)明顯異常，探測(cè)器通道檢測(cè)亦正常，排除了重建系統(tǒng)及采集系統(tǒng)。測(cè)量高壓柜及掃描架的電源均正常，改變焦點(diǎn)尺寸，偽影隨之改變，基本可以考慮故障在球管系統(tǒng)，關(guān)機(jī)后對(duì)球管陰陽(yáng)兩端進(jìn)行仔細(xì)清潔、緊固，開(kāi)機(jī)后掃描偽影無(wú)明顯改變。更換球管后，偽影消失。

在實(shí)際工作中，若出現(xiàn)這種偽影可以直接考慮球管，當(dāng)然應(yīng)結(jié)合曝光次數(shù)等其它因素。上述球管是由于陽(yáng)極軸承的磨損，陽(yáng)極轉(zhuǎn)子不再能維持同樣的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了搖擺。所輻射的線束位置偏離了圖像重建設(shè)計(jì)時(shí)假定的理想位置，產(chǎn)生不規(guī)則的亮點(diǎn)晃動(dòng)狀偽影。

其它CT 球管故障偽影的處理方法同上述兩案例相似，比如圖1c 所示的管內(nèi)單次放電導(dǎo)致的亮度不一、疏密不同的線狀偽影，圖1d 所示管內(nèi)循環(huán)油異物時(shí)，產(chǎn)生半圓弧形、高密度偽影。可以根據(jù)偽影的形態(tài)及相關(guān)測(cè)試判斷其來(lái)源于CT 球管的哪個(gè)部分，然后進(jìn)行相關(guān)處理。

3 討論

CT 球管故障偽影產(chǎn)生的主要原因如下：① X 射線管輸出不穩(wěn)定：常常表現(xiàn)為不規(guī)則低密度偽影，多為球管老化或燈絲原因造成的輸出不穩(wěn)定所致，可用靜態(tài)掃描的方法（無(wú)X線輸出）進(jìn)行排除，改變掃描條件或進(jìn)行校準(zhǔn)，偽影亦會(huì)有改變，上述圖1a 中的偽影即是此原因所致，該偽影不容易發(fā)現(xiàn)，且又容易引起誤診，需引起警惕；② 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極抖動(dòng)：陽(yáng)極轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生搖擺，所輻射的線束位置偏離了重建算法設(shè)計(jì)時(shí)假定的理想位置，會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的亮點(diǎn)晃動(dòng)形狀的偽影（圖1b），重建系統(tǒng)故障時(shí)有時(shí)也產(chǎn)生該形狀偽影，但容易鑒別，按照上述流程就可判斷出偽影來(lái)源，并且旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極抖動(dòng)時(shí)，機(jī)器一般會(huì)有異響；③ 管內(nèi)放電：?jiǎn)未嗡矔r(shí)放電只涉及一個(gè)角度上的投影，將出現(xiàn)直線形、亮度不一、疏密不同的條紋偽影（圖1c），管內(nèi)放電在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，系統(tǒng)一般將取消掃描過(guò)程，查看service 界面下Event Log菜單里的Log 文件一般會(huì)有報(bào)錯(cuò)信息；④ 管內(nèi)循環(huán)油內(nèi)異物：循環(huán)油內(nèi)有氣泡或雜質(zhì)等異物時(shí)，可產(chǎn)生形狀各異、密度高低不同的偽影，比較難判斷，圖1d 所示為高密度圓弧偽影；⑤ 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶面表面不平：陽(yáng)極靶面長(zhǎng)期被電子撞擊，會(huì)引起靶面的凹凸不平，引起的偽影是模糊的環(huán)形偽影；⑥ 電子偏離焦點(diǎn)：電子撞擊的位置不一定在焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)周圍的焦暈上撞擊電子密度低，但也會(huì)發(fā)出射線，在進(jìn)入探測(cè)器后形成半影，引起圖像邊緣的模糊，產(chǎn)生陰影偽影或條紋偽影，在球管輻射窗外加裝準(zhǔn)直器或?yàn)V過(guò)窗可以改善該偽影，準(zhǔn)直器或?yàn)V過(guò)窗故障時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)該偽影，懷疑該偽影時(shí)，西門子設(shè)備可以進(jìn)入service 界面下focus alignment 及focus alig.check 工具進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，大致可以判斷是否是該問(wèn)題；⑦ 高壓故障：一般為直線形或柵格形偽影，是CT 偽影中最難判斷的，故障可能來(lái)自X射線管、高壓電纜、電纜接頭、高壓發(fā)生器、高壓控制電路、以及電源電壓等，只能一個(gè)一個(gè)地排查；⑧ 燈絲電路故障時(shí)：導(dǎo)致球管不出射線、圖像模糊或大理石面?zhèn)斡暗萚10-14]。

CT 球管故障產(chǎn)生偽影時(shí)，不影響正常掃描，查看Log文件有時(shí)看不到明顯的錯(cuò)誤信息，排查比較困難，通常采用排除法，首先排除圖像重建系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)或圖像顯示系統(tǒng)故障，將故障范圍縮小。當(dāng)確定偽影來(lái)源為球管時(shí)，可以進(jìn)行相關(guān)的空氣校準(zhǔn)、球管校準(zhǔn)及測(cè)試、改變掃描條件觀察偽影變化等操作，判斷故障來(lái)自球管哪個(gè)部分。目前球管故障時(shí)，可處理范圍不大，需要先根據(jù)故障情況進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的處理[15]，比如懷疑高壓部分問(wèn)題可以關(guān)機(jī)后清潔、緊固球管兩端電極，懷疑射線量不足，可以進(jìn)行訓(xùn)管等，如無(wú)改善，則需更換球管。