CT图像环形伪影故障详解

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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。