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骨密度儀|南京奧邦醫(yī)療科技有限公司

骨密度儀

 放射學(xué)方法測定體內(nèi)骨礦物質(zhì)含量bmc和骨密度bmd是目前評估骨質(zhì)疏松的重要手段。作為骨密度測量的儀器,從*早的普通x線檢查裝置到光子吸收法的核醫(yī)學(xué)設(shè)備,發(fā)展到廣泛使用的雙能x線吸收測定、超聲檢測和ct測定裝置已經(jīng)有50多年歷史。本文在簡述相關(guān)不同儀器原理特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了xr-46雙能x線骨密度儀的系統(tǒng)原理及常見故障的分析和維修。

    1.常用骨密度儀的技術(shù)特點(diǎn)

   目前骨密度測定儀主要有光子吸收法,定量超聲法,x線吸收法和定量ct測定法等類型,其原理和技術(shù)特點(diǎn)如下:

   光子吸收法測定骨密度裝置是利用核素產(chǎn)生的單光子或雙光子能量r射線作為放射源,其對軟組織和骨質(zhì)有不同的穿透力,經(jīng)過放射源和探測器平行移動(dòng),探測晶體進(jìn)行檢測計(jì)數(shù),計(jì)算機(jī)分析處理得到bmc和bmd。

   超聲骨密度儀是利用超聲波穿過身體組織時(shí)發(fā)生衰減,衰減量與組織特性有關(guān),骨內(nèi)傳播速度取決于骨的彈性模型和骨密度的特性[2]。超聲換能器從跟骨的一側(cè)向另一側(cè)發(fā)射超聲波,通過傳導(dǎo)速度和振幅衰減定量檢測骨礦含量和骨結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度,特點(diǎn)是無創(chuàng),無輻射和便攜方便,用聲速sos和寬頻超聲衰減bua綜合出定量超聲指數(shù)qui并評估bmd。

   使用x線吸收法的有單能x線和雙能x線骨密度儀,以及定量ct裝置,其原理基于x線穿透人體骨組織時(shí),對于不同骨礦含量組織x線吸收量的不同,通過計(jì)算機(jī)將穿透骨組織的x線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為骨礦含量數(shù)值。其中雙能x線吸收測定方法dexa是x線球管經(jīng)過吸收過濾產(chǎn)生高/低二種能量的光子峰(一般為40kev和80kev),采用筆束式或扇形x線束,通過全身掃描系統(tǒng)將信號(hào)送至計(jì)算機(jī)處理,可以**得到骨礦含量、肌肉量和脂肪量[1]。定量ct測定法是利用常規(guī)ct機(jī)掃描,選擇特定部位測量骨礦密度,放射劑量相對較大,價(jià)格高,臨床上不常用。

    2.xr-46雙能x線骨密度儀的系統(tǒng)原理和構(gòu)成

   該系統(tǒng)是采用筆束式快速掃描方式,由x線裝置,探測器,數(shù)據(jù)采集(包括放大和采集電路),動(dòng)態(tài)掃描過濾器,激光定位,質(zhì)控測定及分析控制系統(tǒng)組成[3]。基本原理如圖一:

   其中x光機(jī)部分相對簡單,球管為固定陽極,陽極電流很小(1.3ma),管電壓恒定100kv,通過八個(gè)水平濾線器產(chǎn)生低能為46.8kev和高能為100kev的二種能量的光子峰。球管x射線一直恒定產(chǎn)生,劑量非常小。在不進(jìn)行人體掃描時(shí),由銅控制片遮擋x線進(jìn)行激光定位掃描等其他操作。

   探測器設(shè)計(jì)為二套獨(dú)立工作的nai閃爍晶體,采用脈沖計(jì)數(shù)方式,在同一時(shí)間分別進(jìn)行高低能的計(jì)數(shù),是一般一套探測器計(jì)數(shù)的二倍,從而實(shí)現(xiàn)雙能x線檢測。

   動(dòng)態(tài)掃描過濾器含有4個(gè)過濾片可組合調(diào)節(jié)出8種水平的濾線器,保證不同體厚(0-56cm)的自動(dòng)補(bǔ)償功能,可根據(jù)不同厚度自動(dòng)選擇恰當(dāng)?shù)膞線劑量,為保證*佳的劑量精準(zhǔn)度,掃描速度恒定不變。

   雙能x線骨密度儀目前有單檢測器和雙檢測器二種設(shè)計(jì)模式,前者采取單檢測器交替接收高/低x線量并進(jìn)行計(jì)數(shù),后者采用雙檢測器以計(jì)數(shù)方式同時(shí)檢測高/低能x線量。norlandxr-46型骨密度儀的檢測器是采用兩個(gè)獨(dú)立一厚一薄碘化鈉晶體設(shè)計(jì)的,用以提高晶體的計(jì)數(shù)率。

   激光定位系統(tǒng)通過定點(diǎn)掃描用以獲得全身感興趣區(qū)域roi的數(shù)據(jù),也可以自動(dòng)進(jìn)行患者的roi局部掃描。

   控制主機(jī)及測試系統(tǒng)用于整機(jī)的控制,其中測試系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)質(zhì)控和校準(zhǔn)功能,通過計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成,包括校準(zhǔn)程序(qa)和質(zhì)控測試程序(qc)。利用由鋁合金和丙稀塑料組成的77階校準(zhǔn)qa模塊,替代骨骼和軟組織。通過對77階楔形校準(zhǔn)進(jìn)行高/低能的檢測,得出骨礦含量和軟組織含量,并進(jìn)一步計(jì)算出軟組織中的肌肉含量和脂肪含量。為保證達(dá)到*好的**度。每天掃描病人之前先進(jìn)行校準(zhǔn)。

    3.常見故障的校準(zhǔn)維護(hù)及處理方法

   由于骨密度儀主要是x線機(jī)、檢測校準(zhǔn)掃描和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)構(gòu)成,其中x線系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)相對簡單,放射劑量,功率及ma都很小,故障也較少。而定量分析校準(zhǔn)要求更高,檢測校準(zhǔn)掃描是每天都必須進(jìn)行的,其機(jī)械結(jié)構(gòu)要求精密穩(wěn)定,也是常見故障的主要部位。另外探測器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也對環(huán)境有一定要求,這些都是日常保養(yǎng)維護(hù)的重點(diǎn),如每日進(jìn)行qa和qc結(jié)果中bmd(骨密度)、fat(脂肪)和lean(肌肉)的**度(precision)和準(zhǔn)確度(accuracy)超出范圍,顯示“outofrange”,根據(jù)多次的檢修經(jīng)驗(yàn)歸納為與室內(nèi)溫濕度,機(jī)器軌道的保養(yǎng)和設(shè)備搬運(yùn)有關(guān)系,說明日常校準(zhǔn)質(zhì)控管理和保養(yǎng)重要性,以下是部分維修和校準(zhǔn)案例分析。

   3.1案例一:bmd參數(shù)多次超出范圍

   故障現(xiàn)象:每日qc(時(shí)間大概為半小時(shí))后,bmd結(jié)果的兩項(xiàng)參數(shù)(last qc 和 lastqc)如果超出標(biāo)準(zhǔn)偏差值允許范圍,precision和accuracy的結(jié)果會(huì)提示超出范圍!(注:如果在做qc過程中沒有出現(xiàn)報(bào)警提示,即使qc結(jié)果超出范圍也可通過下面的解決方法消除。)

   分析:根據(jù)保養(yǎng)規(guī)范和工作環(huán)境進(jìn)行檢查后,排除客觀原因可能性,分析與設(shè)備遷移搬運(yùn)造成機(jī)械位置x線光孔與接收器位置偏差有關(guān),應(yīng)著重考慮校準(zhǔn)。

   解決方法:進(jìn)行初始化校準(zhǔn)(即該設(shè)備的6小時(shí)qa)。

   (1)、在windows桌面上,進(jìn)入ms-dos模式。

    (2)、在c盤目錄輸入cdxr26。

   (3)、在xr26目錄輸入dir *.fil(查看校準(zhǔn)文件)。

    (4)、rencalib.filcalmd.fil(更改校準(zhǔn)文件名,calmd其實(shí)是可以任意的,只要不是已經(jīng)存在的文件名即可,如未修改成功,做第五步時(shí)沒有六小時(shí)的qa,只是每日qa時(shí)間是半小時(shí)左右的)。

   (5)、進(jìn)入norland軟件,在norland主軟件點(diǎn)擊beginqa,在77級校準(zhǔn)器上標(biāo)記a,b兩點(diǎn)。開始初始校準(zhǔn)。

   (6)、6小時(shí)qa完成后,屏幕會(huì)提示標(biāo)記c點(diǎn),進(jìn)行6次體模掃描。

   (7)、完成后,退出norland軟件,進(jìn)入dos輸入ff_set,然后按照操作手冊規(guī)范分別進(jìn)行25次和16次體模掃描。(注:25次前進(jìn)入ff_set會(huì)出現(xiàn)提示:present bmc.fat.lead factor is 1.000,do you wish to have anew set of correction factors compted?{y/n},這時(shí)應(yīng)選n。做完25次后重新輸入ff_set,屏幕會(huì)出現(xiàn)do you wish to have a new set ofcorrection factors computed? {y/n},這時(shí)應(yīng)選y。present bmc,fat,lean is1.000,proposed correction factor based on the last 25 qc phantomscans,bmc…〈?〉,do you want to accept the proposed correction?{y/n},這時(shí)應(yīng)選y)。

   3.2案例二:autoset板故障

   故障現(xiàn)象:運(yùn)行每日校準(zhǔn)不能通過。做qc時(shí)需等待較長的時(shí)間才開始掃描,而且出來的體模圖像斷斷續(xù)續(xù)不完整。在做qc過程中還出現(xiàn)故障提示:processtimed out before enough counts were collected. the x-ray source isnot generating enough x-rays or the beam isblocked。在做qa開始3分鐘左右出現(xiàn)故障代碼提示routine/module:autoset_gain,ca_autoset.error messages:active adc range。

    分析方法:通過故障現(xiàn)象及提示信息,再對比正常的高低能曲線(圖二)進(jìn)行判斷(發(fā)現(xiàn)此故障的高低能曲線圖中沒有低能曲線)??赡茉蚴堑湍芴綔y器或探測器自動(dòng)調(diào)節(jié)autoset板(圖三)故障。為協(xié)助判斷再做一次6小時(shí)初始化校準(zhǔn),半小時(shí)左右qa中止失敗。autosetpmt gain沒有通過,顯示同樣的autoset錯(cuò)誤信息,故障目標(biāo)基本明確。

    故障排除方法:更換autoset板確認(rèn)球管與探測器位置準(zhǔn)確后,進(jìn)入維修模式的xsst菜單進(jìn)行探測器的增益峰值gainpeak的測試,通過峰能圖核實(shí)低能和高能的的dac工作點(diǎn)分別在1150±50和2250±50光譜范圍。如果dac超出范圍則選擇pautoset-r重新進(jìn)行校正測試增益,直到在合適范圍內(nèi)。然后進(jìn)行初始化校準(zhǔn),體模掃描,調(diào)零,并進(jìn)行每日校準(zhǔn),**度和**度都通過顯示“ok”。

   3.3案例三:濾線器故障

   故障現(xiàn)象:運(yùn)行每日校準(zhǔn)(qa)不能通過,(reference beam)參考光束失敗,(dynamicfiltration)濾線器測試失敗。運(yùn)行qc時(shí),開始3分鐘左右屏幕就有錯(cuò)誤信息出現(xiàn)“沒有足夠的x線產(chǎn)生,或射線被阻擋”。

   分析:根據(jù)qa,qc都末通過的現(xiàn)象,判斷控制計(jì)算機(jī)正常,x線部分基本正常。所以從軟件上應(yīng)先進(jìn)行初始化校準(zhǔn),體模掃描,x光比率測試。如未通過,硬件上可能檢查方向是autoset板和濾線器組件,拆開控制電機(jī)后動(dòng)態(tài)濾線片的外形構(gòu)造見圖四。

   故障處理及排除:先6小時(shí)初始化校準(zhǔn),結(jié)果提示“reference beam , dynamic filtrationfail”。然后進(jìn)行體模掃描同樣未通過。進(jìn)入維修模式的xsst菜單,選擇crcheck并移動(dòng)探測器臂將激光對準(zhǔn)定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)位置“a”,按mark啟動(dòng)x光比率計(jì)數(shù)測試,結(jié)果顯示850000(超出允許范圍550000-750000),所以進(jìn)入硬件檢測步驟,因高/低能可顯示并且autoset板更換時(shí)間不長,所以重點(diǎn)檢查放在濾線器上。由于設(shè)備購置5年使用率也不高,由釤材料組成的濾線器老化可能性不大,由圖四可見濾線器組件結(jié)構(gòu)上是由四個(gè)動(dòng)態(tài)的濾線片和一個(gè)固定的濾線片組成,設(shè)計(jì)上構(gòu)成八種濾線狀態(tài),其中四個(gè)動(dòng)態(tài)濾線片的開合由四個(gè)電機(jī)帶動(dòng),驅(qū)動(dòng)板控制電機(jī),*終可同時(shí)產(chǎn)生46.8kev和76.8kev的高/低二種能量。了解結(jié)構(gòu)后拆卸檢查發(fā)現(xiàn)固定濾線片脫落。采用自行黏合的方法重新固定,但需要**定位,方法是通過校準(zhǔn)激光點(diǎn)的位置為標(biāo)準(zhǔn),使其與x線出口孔對準(zhǔn)。完成之后進(jìn)行開機(jī)每日校準(zhǔn),并做球管與探測器為標(biāo)準(zhǔn)的測試(要求達(dá)到9萬-12萬光子),再進(jìn)行床的水平測試,必要時(shí)做6小時(shí)qa,*終通過測試設(shè)備正常。

    4.小結(jié)

   骨密度儀的測量技術(shù)日益成熟,掌握其原理結(jié)構(gòu)和規(guī)范使用,以及日常工作中定期的質(zhì)量控制是很關(guān)鍵的,特別是更換零部件后需進(jìn)行的校準(zhǔn)測試。維修人員熟悉測試結(jié)果的含義,這對故障分析和判斷有很大幫助,同時(shí)做好設(shè)備的機(jī)械走軌等部件定期保養(yǎng),可減少機(jī)械位置的漂移,從而保證儀器的**

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