CT(X线)球管的原理、使用和养护

CT(X线)球管的原理、使用和养护
刘俊松 吕文昌广尔成尔医学科技股份有限公司(珠海519060)


内容提要：目前CT影像已成为现代医院不可缺少的常规诊断技术，其核心装置cT球管是成本最高的耗材，因此系统了解cT球管的原理，正确掌握其使用方法和常见故障，精心养护延长其使用寿命是极为有意义的工作。
关键词：cT替代管球管养护
文章编号：1006．6586(2005)05一0048—03 中图分类号：TNll 文献标识码：B

cT(Computed
Tomography)即计算机体层摄影，是目前人体内部组织器官解剖形态结构的最主要的影像手段系统，尤其是检查有密度和形态变化的疾病敏感病灶，由它引起的影像诊断技术的革命推动了医学迅速发展。

cT机的组成主要有x线(x-ray)发生系统、信号接收系统(探测器)、电子计算机处理系统(信号处理和图像重建)及辅助设备(监视器、照相机等)，其核心装置是CT球管。，C丁磅箩，包捃x光杰11璩管)的工作原理

1．1 CT球管的结构
CT球管主要垂管芯?管套?高压电路、循琢冷却系统等几部分组成。而管芯又是由杯状阴极灯丝、旋转阳极钼基钨靶、高速轴承、附属散热装置等部件组成。

1．2 cT管工作原理

CT球管实际上是一个大的高真空的阴极射线二极管，是产生x线的系统，其工作过程为：由12V电流供于阴极灯丝加热，并产生自由电子云集，这时向阴阳两极加40一150kV高压电时，电势差陡增，在高压强电场驱动下，处于活跃状态的自由电子束，由阴极高速撞
击阳极钼基钨靶，并发生能量转换，约l％的电能形成了x线，由窗口发射，99％则转换为热能，由散热系统散发。

x线是一种有很强穿透力的短电磁波，且电压愈高穿透力愈强。x线在穿透物质过程中会被部分的吸收即衰减，这是X线成像的物理学基础。利用这一原理使人体的组织产生不同衰减的射线投影，使胶片的溴化银感光经显影呈黑色；而未感光的溴化银，经定影冲洗为透明白色，由此产生了黑白影像，这就是摄影效应。另外x线的穿透程度或者说被吸收衰减程度还与被照物的密度和厚度相关，成像上所显示的黑白影的层次差异代表人体组织的密度差异，密度越高，吸收越多，穿透越少，感光越少，图像越白；反之则越黑。人体组织发生病变时密度也发生变化，其影像的黑白影也随之变化，这就是影像诊断原理。以上为模拟影像技术，目前x线影像技术已与计算机结合发展为数字化x线成像技术，如CR(computed
Radiography)计算机X线摄影术和DR(DigitalRadiogra曲y J数字ft x线摄影术等o

1．3 CT球管的选购
球管是需要定期更换的耗材，而且必须有备用管。原配球管的价格很高，为降低成本，可使用替代管，但不同的品牌在性能上优劣相差甚远。
(1)首先球管的外形尺寸、重量、重心、固定方式等物理特性是高速旋转的重要参数。(2)热容量(MHtJ)是衡量规格大小的指标，热容量越大，载热能越多，能力越强，寿命越长。
(3)最高管电压、最大管电流与热容量相关。
(4)散热率(KHLr／min)即冷却效率也是影响球管正常工作重要参数。
(5)灯丝特性、焦点尺寸、焦片距(FFD)、阳极转速等参数与设备要尽量吻合，否则工作不正常。
高压电缆插座与插头及窗口与高压电缆插座间的角度要相匹配，否则无法正常安装。(7)价格的衡量标准应该是平均单次曝光价格及球管的保用次数。
供应商的售后服务、技术支持和信誉也非常重要。

2 CT球球管的使用

2．1球管的安装调试
不同厂家生产的球管的物理特性相差较大，为了保证CT机的可靠安全运转、获得最佳图像质量并延长使用寿命，必须做完整的系统调试。
(1)转子的驱动电压值及驱动时间的调整。
(2)调整灯丝加热条件。
(3)确认kV、mA值并作适当调节。
(4)常规的球管位置调整和仿真模型系列调试。
(5)按照技术手册进行球管老化训练可增加球管使用寿命。

2．2 cT球管的常见故障

(1)高压控制回路及高压电缆故障：包括接头老化、氧化、接触不良、绝缘性下降、造成高压的过压、欠压或击穿，高压变压器短路，高压电容打火或击穿。导致成像性能下降，雪花点增多，图像伪影，甚至不能成像。

(2)灯丝电路故障：灯丝发射的均匀性下降，图像雪花点增多，或灯丝熔断开路，有高压无管电流或电流波动大，导致不出射线，图像为大理石面，原因由于使用寿命已到，灯丝老化，应急时，可考虑将大小灯丝电路互换及工作参数调整。

(3)旋转阳极故障：不转或低速，高速轴承噪声大，其原因一是旋转阳极轴承磨损或靶面碎屑过多卡死，二是定子线圈开路或内部匝间短路，旋转控制器和逆变触发故障。
(4)高压打火：分为管套内和管芯内打火。
A、管套内打火是由于管套内有汽泡或管套内绝缘油或部分绝缘材料的绝缘性下降所造成。管套内有汽泡则是由于球管工作时内部温度很高，瞬间可达3000。c以上，管套内绝缘油热胀冷缩，绝缘油的体积膨胀和收缩靠球管内的气囊调节。如果油路密封件老化或弹性失效，空气就会进入形成汽泡，较小时会听见打火声，汽泡较大时，则停机报过载。
B、管芯内打火是由于管芯的真空度下降所造成的。管芯的真空度下降通常是由于球管存放时间过长、管芯内各种材料的放气、球管经常在超负荷条件下使用或管芯制造不良等原因产生的。管芯真空度下降会引起过载，不能曝光或高压跳闸。
(5)温湿度控制、高压kV、灯丝电流mA等检测电路故障。

冷却循环系统故障油泵或风扇由于长期工作而磨损失效，温度及压力传感器失灵，开关误报警，热交换器污染影响散热效率，热量无法及时散发，至使玻管过热而膨胀破裂。

2_3 CT球管的日常维护
(1)定期检查球管的油循环是否正常及定期清洁散热片上的灰尘。

(2)定期检测和监视电源状态，三相电源的相位、相辐均衡稳定，不移相以及地线的阻值，接地是否良好，电压不能超过额定的±15％。高压电缆与球管的接触要良好，确保高压电缆插头的硅垫和高压硅脂完好，接触零部件无杂质。
(3)定期检测球管的各种工作参数，主要包括对管电流、管电压、曝光时间以及过载保护装置的校正和检修。不要超出阳极热容量或散热比率，防止超负荷使用。
(4)做好维护计划，维护工作记录和故障排除纪录等建档工作。

2-4延长球管使用寿命的方法
(1)缩短灯丝预热时间：灯丝的预热时间往往超过曝光时间。长时间供电会缩短灯丝的寿命，且灯丝中蒸发的钨会附着管芯玻璃上并导致球管工作不稳定。

(2)使用低管电流工作：高管电流同样会缩短灯丝的寿命，所以在毫安秒(管电流与曝光时间的乘积)相等的条件下应尽量使用低管流与长曝光，少用高管流与短曝光。降低曝光等级限度的操作条件，有利于延长焦点轨迹的寿命，同时也将减少粗糙不平的焦点轨迹所造成的放射线输出量下降。
(3)防止冷靶面高毫安曝光：因为会引起不规则膨胀，导致靶面裂开或玻壳炸裂，从而降低球管的使用寿命。
(4)定期对球管进行养护。球管养护能够很好地改善管芯的工作环境，从而延长球管的使用寿命。

3 CT球管的养护

cT球管一般使用寿命为10—20万次，如果经过精心的养护，寿命可以增加5m100％。故这是一件本小利大的好事。

3．1仪器和材料的准备
(1)仪器：x线测漏仪、真空灌油机、高压绝缘测试机、分子真空泵、交直流变压器、鼓风干燥箱、老练箱(室)、超声波清洗机、去离子水机。
(2)材料：无水乙醇、25#变压器绝缘油、无纺布纸、聚四氟乙烯。
(3)配件：油泵、油管、风扇。

3．2球管的检测
(1)仔细检查套管、油管、热交换器是否有损伤。
(2)检测膨胀腔是否在正常位置。
(3)用万用表检测球管灯丝是否正常。
(4)通电检测球管旋转阳极声音是否正常。
(5)通电检测冷却油泵、冷却风扇是否工作和损坏。

3_3球管的拆卸
(1)将所有商标和出厂编号小心拆下或抄写保存。
(2)将窗口拆下，倒出绝缘油。
(3)打开阴极端，在纸上画好灯丝的接线图后拆下灯丝连线。
(4)拆下阴极高压插头。
(5)打开阳极端，并拆下阳极高压插头。
卸下管芯固定螺母，最好要二人操作，一人双手稳住玻管，一人用专用扳手松螺母。卸下的管芯用海棉垫放好。

3-4零部件的清洗和干燥
(1)机架、热交换器、风扇采用水洗，自然干燥。
(2)套管、包括盖、螺栓、绝缘简套、油管等用去离子水洗，最好用超声波清洗机洗净，80。c高温干燥24h备用。
(3)如表面油漆脱落，要用电子调色重新喷烤漆，再清洗干燥。
(4)管芯、皮囊等用醇洗(无水乙醇)，80℃高温干燥24h
(5)管芯阴极端固定架、接头、绝缘板、绝缘筒套等绝缘材料如老化损坏，可测绘图纸，用聚四氟乙烯材料加工更换。

3．5球管的封装
(1)操作人员的手必需洗净，再用乙醇擦洗，所有用具都用乙醇清净一次，然后佩戴专用胶手套操作。
(2)按照拆卸顺序反向安装，要注意正确的接线，高压绝缘。

(3)特别注意：管芯轴与固定套松紧配合适度，固定套如磨损，可用45号钢加工。管芯的阳极靶面与管套视窗一定要绝对对中，一般用专用垂直测试镜测试调节。其径向调节靠旋转管芯，锁紧螺母，轴向调节靠加垫片。管芯阴极端用环氧电木板加工的环套固定，再用硅胶粘接3到4个点；高压接线套进出线口安装注意方向。
(4)安装好的球管放入高温干燥箱4—6h干燥。
(5)把变压器油加热到80℃。
接好注油嘴(根据不同型号的球管配加工)注油，并打开油泵和风扇循环，真空泵排气。
(7)注油排气时，不断摇摆球管，使管套内每一角落的空气均排干净，持续2h，直到无微小气泡即可。
小心校正窗盖，舒展皮囊。

3．6球管的测漏和老练
(1)将封装好的球管进行x线测漏和老化训练，操作过程要在有严格辐射防护的老练室、箱或直接装在CT机上进行。

(2)测漏和老练应按照球管标牌上提供的参数(可上网查阅)，从低kV、小mA到高kV和大mA逐步进行，并按照球管的安装和调试程序进行测试，如发现电流、电压表波动异常和声音不正常现象，应立即断电查明原因，问题较严重者必须重新封装。

参考文献
【l】李果珍主编临床CT诊断学北京中国科技出版社1994年10月第一版
【2】王鸣鹏主编cT检查技术学上海复旦大学出版社2004年7月第一版
【3】袁聿德贾树春主编医学影像检查技术北京人民卫生出