Philips iU22超聲診斷系統(tǒng)故障維修實例

山東省立第三醫(yī)院 醫(yī)學工程部，山東 濟南 250031

引言

Philips iU22是由荷蘭皇家飛利浦電子集團于2004年推出的彩色超聲診斷系統(tǒng)。憑借智能控制功能以及先進的人機工程設(shè)計，iU22超聲系統(tǒng)提供廣泛的高性能臨床應(yīng)用，包括實時4D成像、語音控制與注解、以及自動化成像優(yōu)化技術(shù)等[1-3]。Philips iU22系統(tǒng)采用先進的高清晰成像和診斷技術(shù)，可提供更高水平的診斷性能，主要用于婦科（子宮、附件）、產(chǎn)科胎兒常規(guī)、產(chǎn)前缺陷和疾病的篩查診斷、腹部臟器（如膀胱、前列腺、肝、膽、脾、胰、腎等）、小器官（如乳腺、甲狀腺、陰囊、淺表器官等）、及心臟、血管的超聲診斷和科研工作[4-5]。它可幫助臨床醫(yī)生提高臨床檢查效率并實現(xiàn)更高自動化控制，同時還具備易用性[6-7]。然而，隨著設(shè)備使用時間的延長，會逐漸出現(xiàn)一些故障。本文通過介紹Philips iU22彩超的結(jié)構(gòu)（包括前端、后端、控制部分、顯示部分、電源部分）組成（圖1），根據(jù)設(shè)備運行原理，對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進行逐步分析和排查，我們希望本文處理故障的方式能為廣大臨床工程師的日常設(shè)備維修工作帶來啟發(fā)。

圖1 iU22超聲診斷系統(tǒng)的宏觀構(gòu)成圖

1 故障案例一

1.1 設(shè)備故障現(xiàn)象

設(shè)備開機啟動，提示“initialize hardware”，開機畫面不再往前繼續(xù)。按鍵盤上的patient data按鍵（此按鍵相當于F1，排除主板CMOS電池故障）后，故障依舊。

1.2 故障分析

首先確定前端啟動狀態(tài)，由于超聲機正常工作時前后端有統(tǒng)一的時鐘，前端提供時鐘的NAIM板先工作，并與后端統(tǒng)一時鐘時才可能使設(shè)備正常啟動。

運行FEC debug用來確定前端PCB的配置（包括部件號），前端asic的版本號，以及采集系統(tǒng)是否存在電源監(jiān)控故障和硬件配置錯誤等故障。另外，還能檢查電機控制器PCB是否存在，并報告和校驗通道板的信號。經(jīng)運行FEC debug后顯示內(nèi)容確認前端啟動正常。繼而推測超聲機的后端部分出現(xiàn)故障，而超聲機的后端部分基本是由計算機構(gòu)成[8]，超聲啟動的流程如圖2所示。

圖2 iU22超聲啟動的流程圖

在超聲后端計算機啟動中，先初始化硬件加載BIOS，接著啟動加載操作系統(tǒng)，再啟動超聲應(yīng)用程序使設(shè)備進入超聲掃描界面。而現(xiàn)在設(shè)備啟動界面停在初始化硬件的畫面，首先考慮計算機正在自檢或初始化時出現(xiàn)問題，自檢初始化完成的工作內(nèi)容包括以下三個方面。

（1）加電自檢（Power On Self Test，POST）。用于電腦剛接通電源時對硬件部分的檢測，功能是檢查電腦是否良好，通常完整的POST自檢將包括對CPU、640 K基本內(nèi)存、1 M以上的擴展內(nèi)存，ROM，主板，CMOS存儲器，串并口，顯示卡，軟硬盤子系統(tǒng)及鍵盤進行測試，一旦在自檢中發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)將給出提示信息或鳴笛警告[9]。自檢中故障分兩種：① 嚴重故障（致命性故障）停機，此時由于各種初始化操作還沒完成，不能給出任何提示或信號；② 非嚴重故障則給出提示或聲音報警信號，等待用戶處理[10]。

（2）初始化。包括創(chuàng)建中斷向量、設(shè)置寄存器、對一些外部設(shè)備進行初始化和檢測等，其中很重要的一部分是BIOS設(shè)置，主要是對硬件設(shè)置的一些參數(shù)[11]，當計算機啟動時會讀取這些參數(shù)，并和實際硬件設(shè)置進行比較，如果不符合，會影響系統(tǒng)的啟動。

（3）引導(dǎo)程序。功能是引導(dǎo)DOS或其他操作系統(tǒng)[12]。BIOS先從軟盤或硬盤的開始扇區(qū)讀取引導(dǎo)記錄，如果沒有找到，則會在顯示器上顯示沒有引導(dǎo)設(shè)備，如果找到引導(dǎo)記錄會把計算機的控制權(quán)轉(zhuǎn)給引導(dǎo)記錄，由引導(dǎo)記錄把操作系統(tǒng)裝入計算機，在計算機啟動成功后，BIOS的任務(wù)完成。

1.3 故障排除

對后端計算機進行最小化配置，包括主板、內(nèi)存、CPU、主板顯卡。開機看到初始化硬件界面已經(jīng)通過，停留在尋找啟動媒介的界面。說明被隔離的DSC、UAVIO、副顯卡、硬盤可能存在故障位置，導(dǎo)致計算機無法繼續(xù)啟動。逐個替換新的硬件進行排查，發(fā)現(xiàn)只有HDD1硬盤更換后，重置軟件，系統(tǒng)恢復(fù)正常，由此確定為HDD1硬盤故障（該版本的iU22一共三塊硬盤，HDD0用來裝系統(tǒng)和程序，HDD1和HDD2用來存儲圖像）。

1.4 小結(jié)

在此案例中只有掌握超聲設(shè)備的構(gòu)造，熟悉超聲設(shè)備的啟動流程，才能在逐步排查中確定設(shè)備故障原因在后端，并用維修計算機的思路，通過隔離排查最小化配置啟動系統(tǒng)，逐步安裝后端板卡逐一檢修，精確定位故障位置，順利排除故障。

2 故障案例二

2.1 設(shè)備故障現(xiàn)象

設(shè)備使用過程中間歇性圖像異常，腹部探頭、小器官探頭和經(jīng)陰道探頭都存在這個問題，而且圖像分辨率及圖像質(zhì)量下降明顯。由于設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率較高，所以捕捉到了圖像異常的情況，具體的成像表現(xiàn)如圖3所示。

圖3 異常的成像現(xiàn)象

2.2 故障分析

多把探頭同時出現(xiàn)相同故障可能性極低，所以初步排除探頭問題。根據(jù)顯示異常的圖像，推測可能是干擾造成的[13]。為排除干擾，將設(shè)備推到其他的樓層的房間，重新啟動設(shè)備故障依舊。接著對設(shè)備進行細致的保養(yǎng)，排除設(shè)備內(nèi)灰塵造成干擾之后，設(shè)備故障依舊。此時推斷此故障屬于成像的問題，包括超聲波的發(fā)射和接收、圖像的后處理[14]。

2.3 故障排除

根據(jù)故障表現(xiàn)，首先懷疑設(shè)備的通道板Channel board和信號處理板DSC。DSC是負責RF信號的處理；孔徑處理等等，處理來自前端的雙實時信息流[15]，包括回波、彩色、CPA成像、運動能量成像、組織多普勒成像、PW多普勒、CW多普勒、2D/M模式、彩色M模式，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到主板。多數(shù)超聲設(shè)備都有對設(shè)備進行自檢的程序，通過設(shè)備自檢程序可以基本判斷設(shè)備前端板卡的工作情況。首先做一下DSC信號處理板的 flash測試。在啟動應(yīng)用程序界面按下Ctrl+Alt+R，進入命令窗口，做DSC信號處理板的 flash測試之后故障依舊。

然后測試通道板，設(shè)備共有4個通道板Channel board（CB，包括CB0～CB3），每塊通道都包含發(fā)射控制和波束形成。主要負責信號的發(fā)射與接受；完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換；超聲波信號的濾波和放大等。通過自檢程序進行通道板的channel walk測試。該測試的目的是判斷是否通道板故障，在測試過程中，發(fā)現(xiàn)CB1故障，不能通過測試。聯(lián)系訂購一塊通道板進行更換，故障解決。

2.4 小結(jié)

在此案例中清楚超聲設(shè)備的原理和構(gòu)造，了解設(shè)備成像原理可以幫助我們分析故障原因，從而把故障原因定位、縮小，逐級排查從而最終定位故障。學會設(shè)備中自帶的測試程序也能對我們判斷故障有很大幫助。

3 總結(jié)

通過兩個案例分析維修的過程，對iU22的前端和后端的原理和結(jié)構(gòu)及設(shè)備的啟動流程都有了一定的了解，在日常遇到類似的故障時可以參考。在維修分析時，應(yīng)由簡到繁[16]，從簡單的保養(yǎng)，到排除干擾，再到安裝軟件，確定硬件故障。后端計算機是超聲重要的組成部分，超聲設(shè)備啟動故障的多數(shù)原因都在計算機部分，熟練掌握計算機運行原理更有助于故障排除。另外，臨床工程師應(yīng)對超聲的工作原理組成部分，功能作用，技術(shù)參數(shù)及操作過程進行充分學習，才可能及時排除故障，保證超聲診斷系統(tǒng)的性能穩(wěn)定和正常運轉(zhuǎn)。