飛利浦IU22彩超基本工作原理與故障維修實(shí)例

方浩

舟山市婦幼保健院 設(shè)備科，浙江 舟山 316000

引言

醫(yī)學(xué)超聲影像設(shè)備廣泛應(yīng)用于各種疾病的診斷之中，它具有無輻射、出結(jié)果速度快、無損傷以及成本低等諸多優(yōu)勢，基本成為各大醫(yī)院的基礎(chǔ)配置之一[1]。超聲設(shè)備功能較為齊全，能夠提供清晰全面的圖像畫面，幫助醫(yī)生做進(jìn)一步的診斷[2]。雖然超聲設(shè)備的性能較為穩(wěn)定，但在長期使用后，難免還是會出現(xiàn)一些故障。當(dāng)故障發(fā)生后，醫(yī)院設(shè)備維修人員應(yīng)該及時(shí)做出判斷并進(jìn)行維修。除此之外，為了防止故障的發(fā)生，也需要對超聲設(shè)備做好定期的維護(hù)保養(yǎng)工作。

飛利浦IU22彩超設(shè)備因其高質(zhì)量的圖像顯示能力、完善的功能而廣受各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)的青睞，該設(shè)備不僅能夠清晰呈現(xiàn)人體各個(gè)器官，還能夠顯示一些病人體內(nèi)的血流信息，這些均可以為臨床診斷提供關(guān)鍵資料[3-4]。本文以我院配置的飛利浦IU22彩超設(shè)備為例，介紹了2例該設(shè)備常見的故障維修方法，并重點(diǎn)探討了可行的維修保養(yǎng)方法，以提高該設(shè)備的使用率，延長設(shè)備的使用壽命，進(jìn)一步提升醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。

1 飛利浦IU22彩超工作原理

飛利浦IU22彩超設(shè)備采用XP-E系統(tǒng)，主要的電源規(guī)格為交流230 V，電流在正常和峰值的時(shí)候標(biāo)準(zhǔn)為3.64 A和4 A[5]。飛利浦IU22彩超系統(tǒng)大致可分為：前端硬件部分、信號處理部分、顯示系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)五大部分，其中的控制部分、處理部分和顯示部分被PC所替代，這幾部分當(dāng)中的信號處理系統(tǒng)可以對探頭接收到的多數(shù)據(jù)流進(jìn)行同時(shí)處理，從而形成圖像信息[6]。圖像儲存與輸出設(shè)備采用實(shí)時(shí)復(fù)合成像技術(shù)，將單個(gè)圖像整合成一種清晰的高分辨率圖像。飛利浦IU22彩超設(shè)備實(shí)物圖，見圖1。

圖1 飛利浦IU22彩超設(shè)備實(shí)物圖

1.1 前端部分

飛利浦IU22彩超設(shè)備的前端硬件部分由前端板（Front End Controller，F(xiàn)EC）、 通道板（Channel Boards，CBS）、模擬電壓調(diào)制板（Neo Analog Input Module，NAIM）、前端采集板（Acquisition Flat Panel Module，AFP）、探頭選擇板（Scanhead Select Module，SHSEL）共 5 個(gè)功能板組成。

FEC板可以向前端機(jī)箱內(nèi)其他電路板發(fā)送控制信號和控制數(shù)據(jù)，還能對設(shè)備內(nèi)的電壓、電流的強(qiáng)度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，F(xiàn)EC板負(fù)責(zé)接收探頭采集的信號，并把信號進(jìn)行加工處理，然后傳遞給超聲系統(tǒng)后端的硬件處理系統(tǒng)。實(shí)時(shí)監(jiān)控超聲電壓和能量強(qiáng)度，以及前端機(jī)箱內(nèi)溫度；從通道板實(shí)時(shí)接收射頻超聲信號，發(fā)送給后端等待處理；完成生理心電信號的處理，它是整個(gè)前端部分的主控板；四塊CBS將對系統(tǒng)信號進(jìn)行加權(quán)處理，相當(dāng)于一個(gè)信號放大器；NAIM提供激勵(lì)探頭的脈沖電壓，并具有調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)功能，板子上下部位都配有溫度傳感器，對內(nèi)部元件問題的升降具有調(diào)節(jié)作用；AFP具有分配電壓與電信號的功能；SHSEL是一個(gè)接口板，位于探頭和設(shè)備前端之間，能夠?qū)μ筋^進(jìn)行識別和切換，并對探頭信號進(jìn)行反饋[7-8]。

1.2 后端硬件

彩超設(shè)備的后端硬件主要包括控制系統(tǒng)以及信號處理系統(tǒng)，主計(jì)算機(jī)HOST，圖像處理計(jì)算機(jī)SIP，音、視頻輸入輸出接口板AVID等。HOST對整個(gè)彩超系統(tǒng)具有總調(diào)度作用，當(dāng)醫(yī)生開始對彩超系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，該程序即刻開始對操作指令進(jìn)行處理；HOST能與SIP時(shí)刻保持通信通暢，SIP可對設(shè)備獲得的圖像進(jìn)行加工處理，將HOST傳輸來的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成為本彩超系統(tǒng)自己的數(shù)據(jù)，然后由AVID進(jìn)行接收并輸出。

1.3 其他元件

電源系統(tǒng)部分負(fù)責(zé)整機(jī)部分供電與電壓轉(zhuǎn)化與分配。操作控制部分則由控制面板組件CPM、連接板接口、用戶接口板、背景燈電壓變換器、觸摸屏、藍(lán)牙收發(fā)器等部件組成，主要用于實(shí)現(xiàn)各界面的操控、顯示、設(shè)備遙控等。顯示部分由3部分電路板及顯示器組成，主要通過各種信號轉(zhuǎn)換與模擬形成供顯示用的超聲信息，傳遞給顯示器和其他外接設(shè)備。

2 故障維修

根據(jù)我院飛利浦IU22彩超的故障維修記錄，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，IU22彩超最常見的故障主要有4類，分別是設(shè)備黑屏、設(shè)備使用過程中無響應(yīng)、設(shè)備死機(jī)以及無法選取數(shù)據(jù)流。根據(jù)本院的維修工作經(jīng)驗(yàn)，本文選取2例典型故障進(jìn)行了維修方法的總結(jié)與分析，具體情況如下。

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

飛利浦IU22彩超設(shè)備啟動后突然出現(xiàn)斷電黑屏現(xiàn)象，交流電源指示燈頻繁閃爍（圖2）。在重新開機(jī)運(yùn)行彩超設(shè)備后，設(shè)備依然無任何反應(yīng)，仍處于黑屏狀態(tài)。

圖2 故障一黑屏現(xiàn)象

2.1.2 故障檢修

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象時(shí)，說明飛利浦IU22彩超設(shè)備顯示器未輸入視頻信號，所以在黑屏故障維修中，要先檢測顯示器與主機(jī)之間的連接是否正常。經(jīng)檢查，未發(fā)現(xiàn)連接線出現(xiàn)損毀或接觸不良等現(xiàn)象，重新插拔連接線，故障依舊，排除線路連接問題。考慮到設(shè)備黑屏的同時(shí)，伴隨交流電源指示燈頻繁閃爍，考慮有可能是設(shè)備電源出現(xiàn)問題，因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)中的變壓器部分不僅具有交流濾波的功能，還可以將220 V的交流電轉(zhuǎn)化為12 V的待機(jī)信號。當(dāng)變壓器正常工作時(shí)，交流電源指示燈會處于常亮狀態(tài)，而當(dāng)電源出現(xiàn)過流過壓保護(hù)時(shí)，指示燈則會出現(xiàn)頻繁閃爍的現(xiàn)象。因此，我們從分析設(shè)備電源系統(tǒng)開始入手檢查。

設(shè)備主機(jī)電源分為前端電源（Acquisition Power Supply，APS）、后端電源（Platform Power supply，PPS）、信號電源分配板（Signal and Power Distribution Board，SPD）等幾個(gè)部分。其中APS可為前端采集部分的硬件供電，PPS負(fù)責(zé)給設(shè)備的控制與處理部分硬件供電。SPD的功能較為復(fù)雜，位于后端部分，它可以將前端和控制面板的信號線和電源線連接到計(jì)算機(jī)母板上，還對整個(gè)系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)控制具有重要影響，該部分可以提供+5.01 VDC參考電壓，產(chǎn)生+5 VDC和+3.3 VDC電壓并用于監(jiān)控+12 VDC，還提供過壓關(guān)機(jī)保護(hù)，提供-12 VDC跟隨+12 VDC等。我們對這3部分是否發(fā)生故障進(jìn)行逐步排查，首先將設(shè)備前端電源進(jìn)行隔離，造成前端電路短路，再次開機(jī)，故障現(xiàn)象仍然存在，排除電源前端故障；接著對主機(jī)電源后端進(jìn)行短路操作，重新開機(jī)，黑屏現(xiàn)象仍然存在，排除后端電源故障的可能性；接著只剩下電源分配板，打開主機(jī)箱，用萬用表進(jìn)行逐步檢測，發(fā)現(xiàn)SPD主板部分信號輸出不連貫，SPD板上的電纜接口有燒焦痕跡，將電纜接口進(jìn)行更換并重新連接，重新組裝后再次開機(jī)，設(shè)備故障現(xiàn)象消失，可正常使用。

2.1.3 小結(jié)

本次黑屏故障是由電源內(nèi)部線路燒毀造成的，分析原因有可能是設(shè)備散熱功能差導(dǎo)致的。如果彩超系統(tǒng)的散熱性能比較差，內(nèi)部元件則會隨著使用時(shí)間的延長而溫度過高，其原本性能將會遭到破壞，因此，我們必須重視彩超系統(tǒng)內(nèi)部的散熱問題，做好外部保養(yǎng)的同時(shí)，定期檢查系統(tǒng)內(nèi)部的冷卻扇，做好清潔工作，防止其被異物堵塞，使空氣能夠更加流暢，設(shè)備能夠正常運(yùn)行。另外，由于線路的錯(cuò)誤連接或接觸不良也會導(dǎo)致設(shè)備線路發(fā)熱高于正常情況，造成電源內(nèi)部燒毀，因此，我們應(yīng)該定期檢查設(shè)備電纜線等，明確其是否有裂痕、破損等，并及時(shí)的更換，使電纜線能夠被正確的連接。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備在進(jìn)行檢查時(shí)，可以正常的運(yùn)行，但是不能識別凸陣探頭，并伴隨設(shè)備突然死機(jī)狀況的發(fā)生。

2.2.2 故障檢修

當(dāng)此故障發(fā)生以后，首先考慮是否數(shù)據(jù)傳輸線松動導(dǎo)致的，檢查數(shù)據(jù)傳輸線，未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸線斷裂現(xiàn)象，將數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)行重新插拔，并清理接口，重新開機(jī)，發(fā)現(xiàn)故障仍然存在。因?yàn)槭峭龟囂筋^無法顯示圖像，考慮到可能是凸陣探頭本身發(fā)生故障，因此對凸陣探頭進(jìn)行了更換，但設(shè)備故障仍然無法消除，排除探頭本身發(fā)生故障的可能性。

由于該設(shè)備在我院使用的時(shí)間較長，內(nèi)部電子元件難免會發(fā)生老化，查看2019年的設(shè)備維護(hù)記錄時(shí)也發(fā)現(xiàn)了部分電子元件將要到達(dá)其使用壽命期限。當(dāng)彩超設(shè)備內(nèi)部的電子元件老化后，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，內(nèi)部的元件溫度升高較快，電子元件原有的一些線性關(guān)系會產(chǎn)生一些偏差，它們的功能也會受到影響，進(jìn)而影響到探頭對圖像的采集。以上分析說明了，設(shè)備的散熱性能會對圖像的采集產(chǎn)生較為明顯的影響，將設(shè)備拆開，拆除主電源下方的散熱網(wǎng)格發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)散熱防塵網(wǎng)格上有大量的灰塵，引起設(shè)備散熱不暢，將散熱防塵網(wǎng)進(jìn)行了清理，組裝后再次開機(jī)，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象仍然存在。

此時(shí)，對該設(shè)備的維修進(jìn)入了迷茫階段，展開小組討論，最后想到使用外置的小風(fēng)扇對設(shè)備進(jìn)行散熱降溫，小風(fēng)扇吹出的風(fēng)幫助內(nèi)部的電路板進(jìn)行散熱，當(dāng)小風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)，設(shè)備可以正常工作，能識別凸陣探頭，死機(jī)現(xiàn)象發(fā)生的頻率明顯降低，但還會偶爾發(fā)生。分析發(fā)現(xiàn)，小風(fēng)扇正對著的一塊電路板有老化痕跡，也在預(yù)防性維護(hù)記錄的范圍內(nèi)，且在關(guān)閉風(fēng)扇時(shí)，該電路板溫度升高的很快，電路板實(shí)物圖，見圖3。將該電路板進(jìn)行了更換，設(shè)備隨即恢復(fù)正常，故障排除。

圖3 損壞電路板圖

2.2.3 小結(jié)

在本次故障中，雖然設(shè)備表現(xiàn)出的故障為探頭不能正常工作，但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上是設(shè)備內(nèi)部電路板老化導(dǎo)致的。在飛利浦IU22彩超系統(tǒng)中，探頭是重要的組成部分，且價(jià)格昂貴，不應(yīng)輕易進(jìn)行更換，以免給醫(yī)院造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。如果彩超系統(tǒng)的探頭發(fā)生故障，整個(gè)彩超系統(tǒng)將無法使用，所以需要操作人員對彩超的探頭進(jìn)行保護(hù)，依據(jù)相關(guān)規(guī)范開展工作、科學(xué)地維護(hù)探頭。彩超探頭的使用必須依據(jù)說明書進(jìn)行規(guī)范的操作，在使用之前，操作人員應(yīng)該經(jīng)過上崗培訓(xùn)。彩超探頭的拿取均應(yīng)小心，避免發(fā)生碰撞，嚴(yán)禁將彩超探頭的鏡面與鋒利的物品相接觸，在對探頭進(jìn)行運(yùn)輸或搬動時(shí)，應(yīng)該使用材質(zhì)較為柔軟的包裝材料進(jìn)行包裝，做好震蕩防護(hù)。除此之外，在對探頭進(jìn)行拆卸時(shí)，注意要關(guān)閉總電源，在對探頭進(jìn)行保養(yǎng)或清潔時(shí)，一定要嚴(yán)格按照說明書的要求對清潔劑進(jìn)行選擇。探頭不能接受高溫消毒，以免影響其壓電效應(yīng)，在對超聲探頭進(jìn)行使用之前，必須做好清潔工作，避免耦合劑殘留。

3 總結(jié)與討論

本文結(jié)合本院的實(shí)際工作，主要分析了飛利浦IU22彩超的硬件組成與基本工作原理，并對2例典型的故障——黑屏問題與探頭無法正常工作的問題進(jìn)行了分析與維修方法的簡述。飛利浦IU22彩超設(shè)備作為常見的彩超品牌，在綜合性醫(yī)院之中比較常見，且適用于多個(gè)科室的檢查工作，彩超系統(tǒng)故障的發(fā)生，不僅會較大的影響醫(yī)院的工作，還會對醫(yī)院造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對于本院設(shè)備科人員來說，應(yīng)該對彩超系統(tǒng)等常用大型醫(yī)療設(shè)備做好預(yù)防性維護(hù)工作，避免設(shè)備故障的發(fā)生。

在整體維護(hù)飛利浦IU22彩超設(shè)備時(shí)，有很多細(xì)節(jié)性的工作需要注意，包括內(nèi)外部元器件的清潔、電纜線的定期檢查與更換、板件插接是否牢固、數(shù)據(jù)備份等基礎(chǔ)工作[9]。同時(shí)，應(yīng)該做好電氣設(shè)備的安全性防護(hù)，定期檢查設(shè)備是否出現(xiàn)漏電，必須進(jìn)行地線連接，并對電壓進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)[10]。在運(yùn)行彩超系統(tǒng)的過程中，還需要對其周邊環(huán)境進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)噪音過大、溫度過高等情況，以免影響設(shè)備的正常運(yùn)行，造成檢查結(jié)果的偏差[11-13]。

綜上所述，飛利浦IU22彩超融合了較多的先進(jìn)技術(shù)，很難避免故障發(fā)生。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，就會影響整個(gè)醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量，影響醫(yī)生的臨床診斷，同時(shí)也增加醫(yī)院的維修成本。為此，醫(yī)院方面需要配備專門的維修人員，在發(fā)生故障后，針對故障類別做相應(yīng)的維修處理，同時(shí)安排醫(yī)療機(jī)械工程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)飛利浦IU22彩超設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，如此才能降低設(shè)備的故障率，減少維修成本，進(jìn)而為醫(yī)生的醫(yī)療服務(wù)提供助力。