西门子ECAMHD3R探头“无计数”的维修实例及经验总结
引言
单光子发射型计算机断层显像（Single Photon Emission Computer Tomography，SPECT）是核医学主要成像设备，其影像以特有的分子影像及功能影像优势，发展迅速，已广泛应用于核医学诊疗领域[1-7]。SPECT显像对临床诊疗及疗效判断起到重要的作用，是评价肾功能、骨转移癌等疾病的重要手段。现以SIEMENS ECAMHD3R型SPECT为例，在分析了SPECT结构原理的基础上，对探头“无计数”的故障现象进行分析排除，以供参考。
1 设备基本原理与结构
1.1 设备基本情况
该设备属于SIEMENS ECAMHD3R型ECT，可采集多种能峰的核素。软件版本：VA46A。
1.2 设备工作原理
SPECT原理是根据示踪原理探测从人体内发射出来的射线，经探头和计算机处理，形成核素在人体内的分布图像[8-10]。可见探头是SPECT最核心的部件，也是最昂贵的部分[11-14]。从人体发出的Y光子经过准直器后入射到晶体，能够激发晶体分子产生闪烁荧光，产生的荧光光子入射到光电倍增管（Photo Multiplier Tube，PMT）后，传输到放大器进行信号放大。放大后的信号经模数转换器（Analog Digital Converter，ADC）分析处理后，传送到计算机进行处理与校正，最后以不同的灰度或色阶显示人体脏器图像和核素的放射性分布。
1.3 设备基本结构及图像数据流向
综上所述，探头是SPECT的核心部分。图像的质量和稳定性基本上是由探头决定的。而稳定的温湿度环境和良好的维护保养，对探头的稳定性和可靠性是至关重要的[15-16]。对于SIEMENS ECAMHD3R型SPECT探头，信号通道主要由晶体、59个PMT及前置放大器（小电路板）和3块主要电路板探测器主控制板（Detector Master Board，DD59R)、光电倍增管积分控制板（PMT Integrator，PI59R）和模拟信号处理及转换数字信号板（Analog Interface Microprocessor-Digital，AIMDR）等组成。59个PMT产生的信号经前置放大处理后分别输出到DD59R电路板上，由DD59R给每一个光电倍增管提供电压，并将光电倍增管得到的数据传输给PI59R电路板，PI59R对数据进行放大汇总处理，再输送到AIMDR电路板上，AIMDR电路板对信号进行模数分析处理后，传送到西门子核医学采集计算机（Siemens Nuclear Acquisition Computer，SNAC），最后SNAC将两个探头采集到的信号与机器校正参数一起传送到探测器处理板（Detector Processor Card，DPC）进行分析处理，形成ECT诊断图像[17]，见图1。
图1 探头PMT到DPC的图像数据流和SCL通讯示意图
2 故障实例
2.1 故障现象
做全身骨扫描显像时1号探头“无计数”，2号探头正常。
2.2 故障分析与排除
（1）拆下准直器，用点源测试探头1和探头2，看病人定位监视器（Patient Positioning Monitor，PPM）的显示，探头1没有计数，探头2正常。
（2）拆下探头的后盖，用点源测试探头1和探头2，观察AIMDR上发光二极管（Light Emitting Diode，LED）的16进制数值显示有没有变化，两个探头的LED显示正常，说明探头Tub里面部分是工作的，但是不确定是否工作正常。
（3）测量AIMDR板上各测试点（±5 V，±12 V，-100 V DC，-200 V DC）的电压是否在正常范围内，如果电压不正常探头也没有计数则有故障。经测量其结果在正常范围。
（4）进Local Service（本地维修），测试PMT到DPC板的图像数据通路，这个测试包括透明异步交换器接口（Transparent Asynchronous Xmitter/receiver Interface，TAXI）通路。如图2所示，探头1的图像数据是从探头1经过探头2的PI59R传送到SNAC，处理后显示在PPM。从PMT到DPC的通路，可以分段测试：PMT—ADC—特定用途集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）—位置计算器板（Position Calculator，PCALC）—DPC等。发现探头2的PMT到DPC测试正常；探头1的PMT到DPC的测试失败，且探头1到探头2的PI59R的测试和探头2的PI59R到DPC的测试都失败。因此考虑：① 探头1的PI59R板故障；② 探头1到探头2的TAXI线故障；③探头2的PI59R板与探头1数据传输连接部分故障，而探头2到SNAC-DPC部分正常。
（5）在Local Service里做探头1的PI59R、PCALC、AIMDR等的Self Test都正常通过。此时，基本可以排除探头1的PI59R故障。
（6）测量探头1到探头2的TAXI线，看是否断路或者是否线芯与外屏蔽短路（接地），测试结果，正常，基本排除探头1到探头2的TAXI线故障。
（7）更换探头2的PI59R板，探头1和探头2的计数都恢复正常。探头2的PI59R板故障，导致探头1到SNAC的数据传输中断，从而PPM显示探头1没有计数，探头1本身工作正常。
图2 ECAMHD3R型SPECT图像数据流和命令流示意图
3 讨论
通过对上述案例的分析，总结SIEMENS ECAMHD3R探头出现故障时，在维修时的思路：① 确定系统电压是否正常；② 用点源测试，确定探头本身是否工作（探头Tub内部工作与否、探头Tub外部工作与否）；③ 确定探头本身是否工作后，再具体测试包括TAXI在内的图像数据通路是否正常，测试传输网线时，可以用普通网线代替做测试，但不可以代替工作；④ 充分利用Local Service里的测试功能，测试电路板本身或者某一段的线路是否正常，以缩小范围；⑤ 如果是双探头机器，可以交换相关电路板以排除故障。SIEMENS ECAMHD3R型SPECT探头部分结构复杂，集成度高，故障点较多，普遍认为探头部分的维修困难较大。维修时应对设备的各部分的工作原理及关联有充分的了解，对故障做到及时发现、准确判断、迅速排除。稳定的机房温湿度环境和定期保养仪器对延长机器使用寿命，提高设备的工作效率，也是极为重要的[18-19]。
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Maintenance Examples and Experience Summary of Siemens ECAMHD3R Detector “No Count”