東芝Aquilion 16 CT 磁電阻傳感器故障維修1 例

陶亞飛，王延輝

（1.聯(lián)勤保障部隊(duì)第980 醫(yī)院放射診斷科，石家莊 050082；2.聯(lián)勤保障部隊(duì)第980 醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，石家莊 050082）

0 引言

CT 的出現(xiàn)對(duì)于臨床診斷學(xué)具有跨時(shí)代的意義，因其具有成像敏感度高、密度分辨力高、掃描速度快等優(yōu)點(diǎn)得以迅速發(fā)展，成為臨床診斷的重要輔助工具之一。

東芝Aquilion 系列螺旋CT 是東芝公司經(jīng)過(guò)多年精心研發(fā)的高端CT，其參數(shù)指標(biāo)被專家稱為多層螺旋CT 的金標(biāo)準(zhǔn)。該系列螺旋CT 擁有多排超薄物理探測(cè)器，最小采集層厚可達(dá)0.5 mm，能快速進(jìn)行全身各個(gè)部位及臟器的檢查[1]。其三維自適應(yīng)迭代劑量降低算法首創(chuàng)雙空間迭代，整合了智能毫安調(diào)制技術(shù)用于降低輻射劑量[2]，與傳統(tǒng)濾波反投影法相比，降低了75%的輻射劑量，是CT 發(fā)展史的一個(gè)里程碑。

本院于2006 年購(gòu)買(mǎi)東芝Aquilion 16 CT，其作為科室主力機(jī)型使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16 年，日均掃描患者100 余例次。本文詳細(xì)介紹東芝Aquilion 16 CT 發(fā)生的1 例磁電阻傳感器疑難故障，分析故障產(chǎn)生的原因，并提出具體的解決方法，以供同行參考。

1 故障現(xiàn)象

設(shè)備在進(jìn)行螺旋掃描時(shí)，曝光鍵閃爍，按下曝光鍵，掃描床移動(dòng)至掃描起始位置，主控計(jì)算機(jī)報(bào)錯(cuò)“Gantry reached to its limit.Can continue scanning，but slice position are less precise.”（機(jī)架位置達(dá)到限值）。隨后曝光鍵長(zhǎng)亮，按下后曝光1 s 即中止，報(bào)錯(cuò)“Error in Gantry/Couch condition.Set them again.code[0xb1a0 0009]dev[0x00010001]Pno[1]”（機(jī)架/掃描床狀態(tài)錯(cuò)誤），隨后屏幕出現(xiàn)“Gantry stopped in illegal position.Manually correct gantry position，and continue scan.code[0xb137 0010]dev[0x00010001]Pno[8004]”（機(jī)架停在非法位置）。后又彈出“AbortedHelicalScan.CheckGantry position before resuming.code[0x00000004]dev[0x0 00800 00]Pno[1]”（需檢查機(jī)架位置）。

最后報(bào)錯(cuò)“Error in pre-process.（timeout before collecting all projection data）code[0x40010002]dev[0x0 0100000]Pno[1]”（預(yù)處理錯(cuò)誤）。

2 故障分析與維修

根據(jù)報(bào)錯(cuò)信息分析，只有“預(yù)處理錯(cuò)誤”為前期故障所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集中止，故其余4 項(xiàng)為有實(shí)際意義的錯(cuò)誤提示，給進(jìn)一步故障排除提供了方向。

采用不同掃描模式試機(jī)，尋找分析故障出現(xiàn)的規(guī)律。

（1）采用定位像掃描。此時(shí)機(jī)架不旋轉(zhuǎn)，掃描床獨(dú)立進(jìn)出。測(cè)試結(jié)果顯示掃描床移動(dòng)距離，起始、停止位置均與操作臺(tái)主控計(jì)算機(jī)發(fā)出命令一致，無(wú)錯(cuò)誤提示。

（2）采用CT 透視模式。此模式下，床不作任何移動(dòng)，機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)曝光10 圈，數(shù)據(jù)采集、傳輸、圖像重建均正常，無(wú)報(bào)錯(cuò)信息。

（3）采用S&S（Scan&Scan）模式進(jìn)行軸掃。同一序列內(nèi)連續(xù)多次曝光，曝光2 次即中止軸掃，均為第1 次軸掃時(shí)正常，掃描床在運(yùn)動(dòng)至下一軸掃位置時(shí)，報(bào)錯(cuò)為“機(jī)架/掃描床狀態(tài)錯(cuò)誤、機(jī)架停在非法位置及需檢查掃描床位置”。

（4）采用螺旋掃描模式。故障現(xiàn)象與之前一致。

反復(fù)切換模式試機(jī)，故障現(xiàn)象不變。分析可知，采用定位像掃描及CT 透視模式分別掃描床與機(jī)架，無(wú)任何錯(cuò)誤出現(xiàn)；采用S&S 模式及螺旋掃描模式測(cè)試，在機(jī)架與床需要配合掃描采集數(shù)據(jù)時(shí)，故障出現(xiàn)，掃描中止。由此懷疑床與機(jī)架運(yùn)動(dòng)信號(hào)匹配出現(xiàn)問(wèn)題，目標(biāo)指向機(jī)架-掃描床多重序列電路板（kind gantry table sequencer multi printed wiring board，KGTSM PWB）[3]。此電路板直接控制掃描床水平位移及移動(dòng)速度，而掃描床狀態(tài)及床位置等反饋信息也匯入此板，與控制信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而判斷掃描床動(dòng)作是否真正執(zhí)行到位。S&S 軸掃模式為掃描—?jiǎng)哟病獟呙琛Ｂ菪龗呙栌捎谏婕暗铰菥嗟脑O(shè)定，機(jī)架轉(zhuǎn)速與床移動(dòng)速度之間存在較為精確的位移計(jì)算關(guān)系[4]，故對(duì)這些信息要求更為嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)掃描床、機(jī)架的信號(hào)判斷及處理等功能均依賴于KGTSM PWB。當(dāng)此電路板出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)匹配出錯(cuò)，掃描中止。根據(jù)以上分析判斷，KGTSM PWB 故障的可能性較大，但在更換KGTSM PWB 后，試機(jī)故障無(wú)變化，維修陷入僵局。

對(duì)照KGTSM PWB 電氣關(guān)系示意圖（如圖1 所示）回顧分析維修過(guò)程。首先，任意方式控制掃描床水平運(yùn)動(dòng)，動(dòng)作均準(zhǔn)確無(wú)誤。若水平位移編碼器或伺服電路故障，指示位置或移動(dòng)距離必定與發(fā)出的控制命令不匹配，從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)中斷，產(chǎn)生報(bào)錯(cuò)信息，據(jù)此基本可排除掃描床故障[5-6]。其次，采用CT 透視模式，此模式為掃描床在靜止?fàn)顟B(tài)下機(jī)架連續(xù)旋轉(zhuǎn)曝光10 圈，并無(wú)報(bào)錯(cuò)出現(xiàn)，經(jīng)多次試機(jī)，情況不變，據(jù)此分析機(jī)架旋轉(zhuǎn)采集功能也無(wú)異常。在反復(fù)試機(jī)后，判斷故障原因在于螺旋掃描模式下機(jī)架旋轉(zhuǎn)與掃描床進(jìn)出信號(hào)的匹配精準(zhǔn)度欠佳。此模式下CT 機(jī)架旋轉(zhuǎn)球管持續(xù)曝光，檢查床同步進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)。查找資料，逐步分析、比對(duì)、排查與其功能相關(guān)的部件，發(fā)現(xiàn)在機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分與直驅(qū)電動(dòng)機(jī)之間的磁電阻傳感器與KGTSM PWB 有直接電氣連接，而其他部件與螺旋掃描無(wú)直接控制關(guān)系。進(jìn)一步分析得知，機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分存在圓環(huán)形狹縫板，板上均勻分布有10 800 個(gè)狹縫柵格，當(dāng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)360°，固定在機(jī)架靜止部分的磁電阻傳感器與狹縫板感應(yīng)產(chǎn)生10 800 個(gè)脈沖。磁電阻傳感器PWB 將脈沖進(jìn)行編碼反饋至KGTSM PWB，同時(shí)送入直驅(qū)電動(dòng)機(jī)伺服放大器進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到對(duì)機(jī)架旋轉(zhuǎn)的精確控制（如圖2 所示）。KGTSM PWB 將此脈沖信號(hào)與掃描床運(yùn)動(dòng)控制及位置反饋信號(hào)進(jìn)行精確匹配，執(zhí)行螺旋掃描。若傳感器系統(tǒng)發(fā)生故障，也會(huì)影響到機(jī)架旋轉(zhuǎn)與掃描床的運(yùn)動(dòng)匹配。

圖1 KGTSM PWB 電氣關(guān)系示意圖

圖2 磁電阻傳感器系統(tǒng)電氣信息示意圖

確定維修方向后，排查磁電阻傳感器系統(tǒng)故障。將機(jī)架后蓋拆下，從機(jī)架背面觀14 點(diǎn)方向可見(jiàn)磁電阻傳感器PWB，松開(kāi)其前方蓋板螺釘后，將蓋板取下，即可見(jiàn)磁電阻傳感器，參考位置如圖3 所示。用萬(wàn)用表測(cè)量其輸入端，連接器CN5 1、2 腳之間存在5 V電壓，供電電源正常。嘗試將其拆出做進(jìn)一步檢查，記錄固定螺釘與墊片位置，以保證裝回后的位置與原機(jī)一致，同時(shí)避免磁電阻傳感器表面與其他部件發(fā)生摩擦。將其取出觀察，外觀形態(tài)無(wú)明顯異常，但肉眼可見(jiàn)磁電阻傳感器金屬表面存在少量塵土，用無(wú)塵布將表面輕輕擦拭干凈?；匮b過(guò)程中在狹縫板和磁電阻傳感器之間放置1 塊1 mm 厚的塑料板，防止傳感器表面磨損影響其性能，并將二者間隙調(diào)整到（1.0±0.5）mm 內(nèi)。操作完畢后試機(jī)，螺旋掃描模式下掃描測(cè)試通過(guò)，所有模式試機(jī)均功能正常，故障排除。

圖3 磁電阻傳感器位置示意圖

3 小結(jié)

在對(duì)故障進(jìn)行分析測(cè)試時(shí)，機(jī)架在CT 透視模式下連續(xù)旋轉(zhuǎn)曝光10 圈未報(bào)錯(cuò)，可能是因?yàn)槠浯嬖趩为?dú)的圈數(shù)計(jì)數(shù)裝置[7]。維修中發(fā)現(xiàn)，機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分存在1 片金屬撥片，與之對(duì)應(yīng)的機(jī)架靜止部分有1 個(gè)槽型光耦，撥片隨機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)1 圈即通過(guò)光耦的凹槽1 次，從而產(chǎn)生1 個(gè)脈沖，進(jìn)行1 次計(jì)數(shù)。因此在透視模式下，磁電阻傳感器產(chǎn)生的脈沖與機(jī)架旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)并無(wú)絕對(duì)關(guān)系，主要通過(guò)光耦來(lái)實(shí)現(xiàn)單圈清零與旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的功能控制。以后再遇到類似故障，除測(cè)量磁電阻傳感器輸入端電壓外，還可嘗試在旋轉(zhuǎn)柵格的同時(shí)測(cè)量磁電阻傳感器PWB 上連接器CN1 的8、9 腳輸出信號(hào)變化，從而可大致判斷傳感器的電氣性能。

由于磁電阻效應(yīng)[8]，磁電阻傳感器電阻值隨外界磁力改變產(chǎn)生“ON/OFF”的數(shù)字信號(hào)輸出，以非接觸方式實(shí)現(xiàn)了CT 機(jī)架的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)及位置檢測(cè)。東芝Aquilion 系列螺旋CT 機(jī)采用高速化、大流量的風(fēng)冷模式[9-10]，干燥的灰塵隨氣流沾染于磁電阻傳感器表面，產(chǎn)生的靜電干擾了磁力變化，使得傳感器輸出錯(cuò)誤脈沖，從而導(dǎo)致此次故障。因此保持機(jī)房的密閉性及溫濕度的恒定對(duì)于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說(shuō)非常重要[11]。

對(duì)于CT 維修人員來(lái)說(shuō)，熟知設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)組成是基礎(chǔ)，只有不斷地學(xué)習(xí)新技術(shù)和新方法，勤于思考，才能準(zhǔn)確、高效地處理設(shè)備出現(xiàn)的故障。