基于關(guān)鍵部件的PET/CT使用期限分析

狄小濤

摘要：PET/CT技術(shù)的在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域中作為重要的分析工具被廣泛使用，在醫(yī)學(xué)器械中發(fā)揮重要的作用。本文簡介了PET/CT設(shè)備的組成，工作原理及應(yīng)用，據(jù)介紹了使用期限的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并基于對(duì)各部件的可靠性指標(biāo)、PET主機(jī)架、CT子系統(tǒng)、電路板、探測(cè)器以及掃描床這些關(guān)鍵部件的可靠性分析，進(jìn)而分析PET/CT的使用期限。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵部件;PET/CT;使用期限

前言

PET/CT技術(shù)的使用可以提供醫(yī)生單獨(dú)用人眼所不能感知到的醫(yī)學(xué)信息，通過圖像的方式將其呈現(xiàn)，PET/CT技術(shù)的使用，使在醫(yī)學(xué)中對(duì)于疾病的診斷和治療等方面有更深入的拓展，通過PET/CT既能夠減少診斷的時(shí)間又能夠通過圖像質(zhì)量提高診斷的準(zhǔn)確性，在臨床中已得到廣泛的應(yīng)用，并取得了較高的應(yīng)用成果，目前已成為醫(yī)學(xué)中在檢查時(shí)不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)，但其可靠性和使用期限仍需進(jìn)一步探究證明。

一、PET/CT設(shè)備組成簡介

PET/CT又稱正電子發(fā)射及X射線計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)，其主要組成部分有計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)和斷層床，其中探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的重建技術(shù)和探頭在成像的速度和質(zhì)量方面起著重要的作用。探頭是在PET中最為重要的組成部分之一，探頭的核心構(gòu)件是晶體，晶體材料會(huì)直接影響探頭的性能。PET/CT具有較強(qiáng)的敏感性，其成像范圍比較廣、空間分辨率也較高，在醫(yī)療中的疾病良惡性的診斷和療效評(píng)估等工作中有重要的影響，是臨床中廣泛應(yīng)用的成像技術(shù)。雖然該技術(shù)存在很大的優(yōu)點(diǎn)但也有一定不足，其藥物依賴性比較強(qiáng)，用來檢查時(shí)的費(fèi)用也比較高，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，PET/CT技術(shù)也得到了發(fā)展，其組成設(shè)備也進(jìn)行一定的更新，有效減少了其在應(yīng)用中的不足。

二、PET/CT的工作原理及應(yīng)用

PET/CT中的PET主要在圖像中用來反映人體組織的生理情況、代謝情況等，在人體生理方面的研究中有廣泛的應(yīng)用，但是其圖像的解剖結(jié)構(gòu)不夠清晰。CT的主要功能是通過使用X射線對(duì)PET的圖像進(jìn)行校正工作，使圖像分辨率有所提高并且能夠減少采集數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，通過CT圖像可以彌補(bǔ)PET圖像的解剖結(jié)構(gòu)不夠清晰的不足，可以對(duì)特定部位進(jìn)行解剖定位和診斷。PET/CT的使用可以很大程度上解決在醫(yī)學(xué)中圖像解剖不夠清晰的不足，并且可以校正圖像整體情況，進(jìn)而提高醫(yī)學(xué)診斷的準(zhǔn)確性和效率。

PET/CT在醫(yī)學(xué)臨床中有很廣泛的應(yīng)用和很重要的價(jià)值，在腫瘤疾病中既可以用于對(duì)早期的診斷或病變的鑒別工作，還能有效地指導(dǎo)臨床治療方案的確立并作為制定放療計(jì)劃的基礎(chǔ)依據(jù)。在冠心病、大腦疾病、癲癇以及健康體檢等當(dāng)面都有很大的應(yīng)用效果。

三、使用期限評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)在《指導(dǎo)原則》中對(duì)于使用期限的定義可知，使用期限是指產(chǎn)品能夠安全有效使用的時(shí)間期限，在這一使用期限內(nèi)產(chǎn)品可以一直保持適用范圍，可正常進(jìn)行使用。使用期限既是在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品未來使用預(yù)期的一個(gè)評(píng)估，也是在使用期間評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品使用壽命的方式。對(duì)于PET/CT的使用期限的分析可以通過分析其組成部件的可靠性指標(biāo)進(jìn)行。

四、基于關(guān)鍵部件的PET/CT使用期限分析

（一）各部件的可靠性指標(biāo)

在PET/CT中整機(jī)系統(tǒng)和各部件之間為串聯(lián)的關(guān)系，PET/CT的使用期限可以由PET/CT中整機(jī)系統(tǒng)和各部件的可靠性來決定，根據(jù)不同的部件在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用以及在發(fā)生故障后引起的后果的不同，可以將不同的部件進(jìn)行重要性的排序，其中PET主機(jī)架最為重要，其次是CT子系統(tǒng)、電路板、探測(cè)器和掃描床，根據(jù)各部件的重要性不同，將PET/CT的使用期限按重要性程度進(jìn)行分配，研究各部件的可靠性，進(jìn)而分析PET/CT的使用期限。

（二）PET主機(jī)架分析

PET主機(jī)架是一種靜態(tài)應(yīng)力的承受結(jié)構(gòu)，通過對(duì)其有限元進(jìn)行分析進(jìn)而判斷其是否存在退化情況，進(jìn)而分析其可靠性。PET主機(jī)架的立板是以鋁合金作為材料，用來作為主要的承受力的部件是底部碳鋼焊接結(jié)構(gòu)形成的支撐座。支撐座需要具有較強(qiáng)的剛度，要保證不易變形，其變形程度最多不能超過0.5毫米。通過對(duì)PET主機(jī)架的有限元分析，其鋁板的屈服強(qiáng)度要遠(yuǎn)小于鋁極限的屈服強(qiáng)度，并且PET主機(jī)架的支撐座變形程度也在允許形變的范圍內(nèi)。通過此情況分析，PET主機(jī)架基本在是年內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)使用問題，不會(huì)出現(xiàn)退化現(xiàn)象。但是PET主機(jī)的柱支撐結(jié)構(gòu)沒有具體的數(shù)據(jù)支撐也沒有辦法確定其形變是否是在范圍內(nèi)，所以暫時(shí)不能很好的確定其壽命是否能超過10年，所以其可靠性暫時(shí)也無法確定，其對(duì)于整個(gè)PET/CT的使用期限影響暫時(shí)也無法確定。

（三）CT子系統(tǒng)分析

CT子系統(tǒng)主要構(gòu)成組件有探測(cè)器、限束器、X射線管和高壓，CT子系統(tǒng)有較廣泛的歷史應(yīng)用，所以對(duì)于CT子系統(tǒng)的可靠性分析可以借助之前大量的歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。通過對(duì)大量的CT子系統(tǒng)部分的使用壽命進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，大多數(shù)的PET/CT內(nèi)的CT子系統(tǒng)都已使用超過20年，并且通過借助潛在失效模式和效應(yīng)分析的結(jié)果來看，未來近幾年的CT子系統(tǒng)使用可靠性沒有進(jìn)行降低的可能性，所以其整體地使用可靠性是能超過十年的，且十年內(nèi)不會(huì)發(fā)生不可修復(fù)的故障，所以其可靠性較高。

（四）電路板分析

對(duì)于電路板的可靠性分析較有難度，因?yàn)殡娐钒宓脑O(shè)計(jì)更新的比較快，也沒有太多的歷史數(shù)據(jù)作為支撐，但電路板的加速力量基礎(chǔ)較好，在進(jìn)行可靠性分析時(shí)可以借助使用加速實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行。通過加速實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以證明電路板的使用壽命與溫度有很大的關(guān)系，一般情況下，電路板在70攝氏度以內(nèi)不會(huì)改變機(jī)制使其失效，大多數(shù)的失效機(jī)制也主要發(fā)生在前端電子電路板中，還是在高溫條件下發(fā)生。通過多大量的電子電路板進(jìn)行試驗(yàn)，在60攝氏度的高溫條件下工作3900小時(shí)的情況下仍沒有發(fā)生故障，所以電路板的可靠性是比較高的，可以延長PET/CT的使用期限。

（五）探測(cè)器分析

在探測(cè)器工作中，γ射線輻照是影響其使用壽命和可靠性的關(guān)鍵性因素，能夠?qū)е绿綔y(cè)器內(nèi)的晶體、膠層和反射物質(zhì)發(fā)生退化情況。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，使用18個(gè)探測(cè)器樣本對(duì)其進(jìn)行10年工作量的實(shí)驗(yàn)，將探測(cè)器放置在輻照環(huán)境中，并將其晶體表面緊貼輻照來源，保證輻照射線與探測(cè)器充分接觸，并將總射線量按照理論的1.2倍進(jìn)行試驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面，18個(gè)探測(cè)器在這樣高強(qiáng)度的輻照下持續(xù)50天沒有發(fā)生故障，證明其可靠性較高，可以使用期限較長。

（六）掃描床分析

掃描床的主要組成部件有支撐結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，其中的運(yùn)動(dòng)部件、接插部件和支撐部件都存在著在十年內(nèi)會(huì)退化的風(fēng)險(xiǎn)，并且這些部件無論哪個(gè)發(fā)生故障都會(huì)影響PET/CT的正常工作，影響其使用期限，而這些部件產(chǎn)生退化的原因主要是由于工作頻次較高，出現(xiàn)較大強(qiáng)度的磨損，另一面長時(shí)間暴露在使用場(chǎng)合下也會(huì)存在出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。由于部分組件在歷史使用數(shù)據(jù)中就有出現(xiàn)10年內(nèi)發(fā)生退化的情況，所以對(duì)此在可靠性分析中暫不考慮，掃描床的可靠性檢驗(yàn)也按照加速實(shí)驗(yàn)的方法來進(jìn)行，也就是通過模擬實(shí)際的使用形式來進(jìn)行試驗(yàn)，通過5臺(tái)掃描儀，在特定條件下，進(jìn)行10年的工作量，總共需要進(jìn)行48000次動(dòng)作，在此期間內(nèi)都沒有故障發(fā)生，所以掃描床的可靠性也較高。

結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)PET主機(jī)架、CT子系統(tǒng)、電路板、探測(cè)器以及掃描床這些在PET/CT中關(guān)鍵的組件的可靠性進(jìn)行分析，可以看出PET/CT的使用期限至少可以達(dá)到10年以上，其作為重要的醫(yī)學(xué)檢查方式，以其獨(dú)特的敏感性對(duì)不同疾病可以進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷，并未后續(xù)的治療方案提高了可靠的參考依據(jù)，其使用期限是十分重要的，未來，應(yīng)該加大對(duì)PET/CT技術(shù)的不斷更新和對(duì)設(shè)備的不斷完善，增加其使用期限，使其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中更好的發(fā)揮作用。

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