美国Norland XR-600双能X线骨密度仪典型故障分析与维修
引言
骨密度仪是测定人体骨矿含量并计算对应部位骨密度的医疗检测仪器。骨密度仪测试的结果数据以T值为主，还包括Z值、骨密度值、骨矿含量等数据。骨密度仪按原理可分为超声、单光子，双能X射线三种方式[1-3]。双能X线在检测的精确度和速度方面明显占优势，是目前诊断骨质疏松的金标准，虽然购置成本和维护费用较高，但仍受市场的青睐和认可。双能X线骨密度仪大致原理是X射线经过特殊过滤装置过滤后获得两种能量，即低能和高能。两种光子峰穿透身体后，分别被骨骼和软组织吸收，扫描系统将所接收的信号送至计算机进行数据处理，得出骨矿物质含量。该仪器可测量全身任何部位的骨密度，精准度高，对人体危害较小，检测一个部位的放射剂量相当于一张胸片1/30，QCT的1%。双能骨密度测量是一种使用方便、临床应用极为广泛的骨密度测量技术，这种骨密度仪是目前世界上技术最先进、设计最完善、具有很高的重复性，具备非直入式、测量时间短、射线量低、高精度等特点，能够很好地满足临床和科研需求[4]。
目前，这类骨密度仪在各医院以及体检中心得到广泛应用，由于该类设备购置成本较高，设备的维护与维修工作显得非常重要，本文以美国Norland XR-600双能骨密度仪为例，对该设备的特点做简要介绍，并对该设备常见的5种典型故障逐一剖析，仅供同行参考。
该款骨密度仪的特点是测定腰椎和髋关节时呈现出很高的正确性和相关性，此外它的检查时间也非常短，能够在30 s内完成，比普通骨密度测量速度快得多。加上新的数字X线技术，它能够自动测量定位好的部位、并对患者测试部位进行自动分析。同时它还拥有多点测量技术，可同时测量前臂的桡骨和尺骨，实现骨折风险的预测评估，因其使用超低辐射剂量，为医护人员及患者提供了更多的安全保障。该设备拥有测量儿童腰椎骨密度、测骨龄、监测儿童骨骼发育情况等功能，为预测儿童身高提供有力的参考依据，同时还具有高度人性化的软件功能，操作方便简洁[5]。
1 常见故障分析及处理办法
1.1 故障一
1.1.1 故障现象
开机时电脑与设备没有通讯，设备无动作，而且进入软件录入病人资料后，扫描按钮呈现灰色，无法点击。
1.1.2 故障诊断
这种情况一般来讲是电脑和设备没有供上电。查看电源入口处有一个5 A保险管，用万用表测量保险管烧坏，为避免故障扩大，不能更换保险管立即开机，需进一步确认与保险管相关的负载是否短路，先断开风扇电路插座，单独测量马达，性能正常。测量其他相关负载以及电路，确认有无元器件对地短路，导致保险烧坏，经检测无负载短路现象，实测市电电压在用电高峰波动大，引起烧保险。
1.1.3 故障处理
将设备关闭，拔开电源线，找到电源线插座里的保险座，用镊子或者笔尖稍微撬动保险卡片，使其能从保险管卡座弹出来，然后拔出保险管座子更换5 A保险管1只，随后沿拔出的方向插入卡片并卡住即可开机，设备恢复正常[6]，如图1所示。
图1 电源插座结构示意图
1.2 故障二
1.2.1 故障现象
输完病人信息后无法定位，或者扫描不出图像。
1.2.2 故障诊断
第一种情况，整机已供电，马达有电，但球管没供上电，导致激光无法打开，无法定位所以无法执行扫描命令，工作站上也无任何提示。
第二种情况，球管工作正常，但扫描臂上探测器接收出了问题，这种情况是因为控制探测器的电路板无法正常工作（因为探测器晶体一般不会出现故障，即使出现问题也只是误差问题而不会出现无图像）。
1.2.3 故障处理
第一种情况处理办法：球管没供上电，球管通道的15 A保险管（在电源的变压器旁）易烧坏，先用万用表测量开路，用万用表分别检查与保险相关电路上元器件，发现整流桥2脚之间无单向性，说明已经击穿，考虑是电源板上的整流桥有问题，拆开电源插座所在的电源板盖子，更换整流桥，规格为3510，整流桥4个脚分别是：两个交流输入，一个直流输出，一个悬空。将负载全部恢复后开机，设备正常运行，故障排除（图2）。
第二种情况处理办法：更换探测器控制电路板即可解决问题[7]。
1.3 故障三
1.3.1 故障现象
能出图像但图像很模糊，看不清楚骨骼的轮廓。
1.3.2 故障诊断
能扫描出图像，说明主要部件工作正常，出现这种情况主要是探测器控制电路板的高能通道和低能通道的某个通道出现故障。高能通道和低能通道是分别用来接收和处理穿透硬组织和软组织后的两种X光，如果这个控制电路板出现故障，设备就不能很好的区别骨骼和肌肉脂肪，所以造成图像不能正确区分硬组织和软组织。
1.3.3 处理办法
通过更换探测器控制电路板即可排除故障。
1.4 故障四
1.4.1 故障现象
能扫描出图像，但图像颜色发蓝发暗，但分析数据结果准确。
1.4.2 故障诊断
能扫描出图像而且分析数据准确，说明设备硬件无故障，可能是软件或其它障碍物干扰所致，出现图像发暗发蓝，正常情况下Norland的扫描图像应该是彩色的，其他厂家产品是黑白的，仔细分析，其中有少部分区域的图像颜色很亮，很可能是由于这少部分区域的密度太高，把周围的区域衬托出来导致颜色很深。一般情况是因为病人身上有金属物，设备采集到的数据会偏高，因为颜色越深密度越低，颜色越亮密度越高。
图2 电源板电路图
1.4.3 处理办法
（1）将病人身上的金属去掉以后再次扫描就会一切正常。
（2）将软件设置里的高密度区域排除功能打开，扫描时有金属的区域就会被自动排除掉不分析，这样对病人检查的结果几乎无影响，这也是该设备为减少患者重复扫描，节省检查时间，提高诊断准确性的一种处理方式[8-9]。当然最好是用第一种办法将病人身上金属去掉再次扫描；如果患者实在不方便再次扫描，就采用第二种方式，打开高密度排除功能，排除掉对应的高密度区域然后重新分析，这种办法对数据影响可以忽略不计，不仅不影响诊断，而且图像颜色也能恢复正常，只是图像高密度区域会出现一个黑洞，让图像感觉不美观，所以这两种方法可根据患者实际情况灵活选择。
1.5 故障五
1.5.1 故障现象
开机后能定位但不工作。
1.5.2 故障诊断
故障原因一般为连接球管电源部分的线路接触不良，造成电流过大，所以烧坏电源板；最终解决办法：维修电源板，同时要将电源部分线路进行仔细检查处理，让其充分接触后，就不容易烧坏电源板。为进一步查找电源板故障点，用万用表检测，发现球管组件两端无24 V电压。查电源板上到球管的24 V输出端无电，通过分析，正常状态下，该电压是由电源板经K1继电器触点闭合提供24 V。测量继电器吸合线圈K1两端对地电压都是24 V，无压差，继电器停止工作。厂家不提供电气原理图，手功绘制电路图，经分析观察发现主板上一只晶体管Q9在控制该继电器。通过检测，晶体管基极有控制电压，初步判断为该晶体管损坏（图3）。
图3 电气部分原理图
1.5.3 处理办法
拆下原晶体管Q9用万用表二极管档位测量be和bc之间的单向性，be之间无单向性，阻值无穷大，确定烧坏，更换同型号晶体管，故障依旧。继续分析，故障点还是在继电器K1加电环节。随后将更换后的晶体管、继电器和续流二极管一起拆下来，用万用表检测，发现晶体管、续流二极管都烧坏了，且二极管出现短路状态。深入分析，由于二极管CR6击穿短路，继电器K1线圈两端无法得电，继电器不工作，所以触头没有吸合，导致电源板上的24 V电压无法输出到球管。晶体管Q9由于过电流，烧开路，形成该故障。总结本次板级维修，在检修电路时，要仔细检测认真分析。当发现某元器件坏了后，不要急于立即更换了事，要对整个相关电路检测分析，特别是什么情况导致该元器件的损坏，一定弄清楚并排除，以免故障扩大。有些新手遇到保险管坏了就直接更换保险管这样是很危险的[10-12]。
2 小结
通过以上典型故障分析与维修，可以得知美国Norland XR-600双能骨密度仪这款机型故障范围有相对固定的特点。若设备在使用过程中，如有其他问题仍需不断积累和总结，尤其是碰到新问题，需认真思考；遇到疑难故障，需仔细深入分析；确实不能排除故障的，需邀请厂家工程师上门解决，把握好厂家上门学习与带教的机会，并做好相关的记录和总结，最好留下影像资料。要使骨密度仪长期处于健康、平稳、低成本运行，建议做到以下几点：① 保持良好的机房工作环境十分重要，机房的温度宜在15℃～25℃，湿度保持在40%～60%；② 设备间保持一定的洁净度，因为空间积尘太多易损坏电路板；建议每天清扫房间，保证设备周围无灰尘，但设备内部不建议开展除尘工作；③ 提倡设备专管专用，固定操作人员，以便更好地掌握和了解设备的运行情况，进一步降低设备故障发生率。
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[6] 梁志强.双能X线骨密度仪故障维修3例[J].中国医疗设备,2016,31(10):168-169.
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Typical Failure Analysis and Maintenance of Norland XR-600 dual Energy X-Ray Absorptiometry