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CT图像环形伪影产生原因详解

  常见故障之一 CT图像产生环形伪影是第三代CT机(旋转-旋转扫描方式)

  故障分析 造成环形伪影的因素很多,主要包括:球管输出量不足,球管位置安装偏差,准直器内掉进异物,模型校准数据不准,数据采集系统(DAS)故障等。

  解决办法 其中DAS部分引起的环形伪影最为常见,也最为复杂。其它几种因素分别采取重新做模型校准或更换球管、适当调整球管位置、清除准直器内异物等措施即可。下面就以日本东芝公司生产的第三代机TCT-300S为例,

  1、 数据采集系统的工作原理

  TCT一300S的DAS包括512个探测器,32块Q-MUX集成电路(IC),Q/V、FPA/ADC、TIMING I/O印刷电路板(PWB)各l块以及探测器电源和DAS电源。

  探测器由512个氙气探测器组成,内充高压氙气,极间加200VDC电压。氙气接受X线入射后电离,产生电荷,在极间高压作用下移动,形成电流信号,向Q-MUX IC输出。

  Q-MUX IC是16路积分电路,通过电容的积分作用把输入的电流信号转换成电荷信号,每一块Q-MUX IC负责16个通道,一共32块ICs完成全部探测器组成的512个通道的转换工作。所有通道按照一定的组合规律通过4根模拟总线(QMBUS)与Q/V PWB相连接。

  因此,每一根QMBUS传送8块Q-MUX ICs、128个通道的信号,并且各个相邻信号之间间隔4个通道。QMBUS为同轴缋孪摺?br> Q/V PWB有4个Q/V放大器对应于4根模拟总线,Q/V放大器是电荷/电压转换器,把Q-MUX输出的电荷信号转换成电压信号,输入到FPA/ADCPWB。

  FPA/ADC PWB包括浮点放大和模数转换2个功能块。浮点放大器提供Xl、X8、x64 3种增益,根据信号水平自动选择适当增益,使输出电压信号保持在10V级,所选取增益用2位数字信号表示,模拟信号经ADC转换成14位数字信号,并与2位增益位合成16位数字信号,输出给FRU。至此,DAS的工作完成。 TIMING I/O PWB提供DAS的时序控制,包括DAS与FRU的接口功能和DAS采样序列控制。

  通过对DAS的分析,可以明确DAS各部分与探测器通道的对应关系,因为CT图像环形伪影正是反映了相应某个或某些通道的故障,明确它们之间的内在联系之后,就能根据各种伪影的特征,分析其性质,判别原因,加以检修。

  2、 CT环形伪影故障分析及检修

  CT图像产生的环形伪影可分为单环和多环,其故障原因也各不相同,下面就一一举例讨论。

  2.1 单环伪影

  造成单环伪影的故障相对简单,通过DAS原理分析,基本上可以确定是某个探测器通道的问题。对于此类故障,TCT-300S可以通过系统设置关闭故障通道来解决。现在的关键是如何定位故障通道。在TCT-300S的维修界面下执行DCA程序,检查各通道的DCA数据,其Mean值的正常范围是100-500,结果发现第174通道Mean值不在该数量级上,且远远低于正常范围,确定是第174通道故障。退出DCA程序,进入OPT程序的System Mode,关闭第174通道,此时第174通道的数据取第173和175通道的平均值。对系统进行初始化,并重新做水模校准,环形伪影消失。

  另外,由若干个相互独立、没有一定规律的单环组成的多环伪影,也可用以上方法解决。TCT-300S系统设置最多可关闭4个通道。

  2.2 多环伪影

  通过对DAS的分析可知,引起CT图像多环伪影的原因较多,也较为复杂。4根模拟总线、32块Q-MUX ICs及Q/V PWB、FPA/ADC PWB故障均可造成多环伪影,且多环之间存在一定规律,分析其中规律可以鉴别故障原因,加以检修。

  2.2.1 全幅图像环形伪影(表现为白图)

  检查DCA数据,发现512个通道的Mean值全部低于正常值(甚至全部为0)。由于数据采集过程中,只有FPA/ADC PWB参与全部512个通道的数据处理,因此判断该板故障。更换新板后,重做水模校准,故障消失。

  ADC板为模拟信号转数字信号,进行全部通道数据处理

  2.2.2 全幅图像间隔均匀的环形伪影

  检查DCA数据,结果显示512个通道的Mean值中,每个4个通道出现1个异常值,其规律为所有(3.7,…,4(n-1)+3,…,511)通道的Mean值低于正常范围,其中n=1,2…,128,一共有128个通道异常。根据DAS原理分析可知,第3根模拟总线或Q/V PWB中第3个Q/V放大器故障。为了鉴别故障原因,可做以下试验:交换第3根和第2根模拟总线,再检查DCA数据。如果异常通道没有发生改变,则Q/V PWB故障;如果异常通道随之转移到(4(n-1)+2)通道,则模拟总线故障。在实例中为模拟总线接触不良,重接后伪影消失。

  2.2.3 部分环形区域内产生间隔均匀的环形伪影

  检查DAS数据,发现部分通道的Mean值偏低,也是每隔4个通道出现1个异常值,一共16个通道。由此判断是某块Q-MUX IC故障。通过检查异常通道的序号与Q-MUX IC的对应关系,可以确定故障IC的序号:同时也可以做ICs之间的交换试验,此时发现异常通道随之转移到相应位置,从而最终确定Q-MUXIC故障。更换该板,重新做水模校准,环形伪影消失。

  通过对DAS原理及其故障的讨论,基本上可以明确CT图像产生环形伪影的原因及其检修的思路和方法。当然,以上所举的实例比较典型,在日常工作中遇到的问题可能更加复杂,需要不断积累实践经验, 比如通过Raw Data重建鉴别DAS和FRU故障,通过改变mAs鉴别Q/V和FPA/ADC故障等。另外,DAS经过调整、维修或更换后,必须重新采集校准数据。

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