飛利浦Allura Xper FD20 血管造影機(jī)故障案例分析及維修

凌文嘉, 黃育銘，張凱敏

廣東省人民醫(yī)院（廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院）a.醫(yī)療設(shè)備處；b.心導(dǎo)管室，廣東 廣州 510080

引言

數(shù)字減影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是 20 世紀(jì) 80 年代興起的一種醫(yī)學(xué)圖像學(xué)新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)與常規(guī)X線血管造影相結(jié)合的一種新的檢查方法[1-3]。在心臟介入手術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)院急診胸痛患者、心臟搶救患者的手術(shù)治療，實(shí)現(xiàn)了微創(chuàng)、便捷、見(jiàn)效快的手術(shù)效果，而血管造影機(jī)正是心臟介入手術(shù)的必備設(shè)備[4-6]。

飛利浦Allura Xper FD20 血管造影機(jī)具備最大管電流1000 mA，最大管電壓125 kV，具有血管的實(shí)時(shí)減影功能，可滿足臨床進(jìn)行各大心臟介入手術(shù)。由于該設(shè)備涉及機(jī)械、電子、計(jì)算軟硬件系統(tǒng)，多元傳感器等多種技術(shù)，具有很高的集成度和復(fù)雜性[7-8]。其核心部件有探測(cè)器、球管、檢查床、C臂、影像處理系統(tǒng)，所以為了保證該設(shè)備的正常運(yùn)作，定期保養(yǎng)、檢測(cè)、調(diào)校和配件更換都是必要的，而且能夠極大地減少隱患，降低故障率，從而降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。本文選取檢查床及C 臂運(yùn)動(dòng)異常的3個(gè)故障案例，通過(guò)對(duì)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹故障排除的方法，旨在為今后出現(xiàn)類似的故障情況提供維修參考依據(jù)。

1 血管造影機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理

血管造影機(jī)是利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字化的影像信息，消除骨骼和軟組織影的減影技術(shù)。不含造影劑的圖像稱為掩模像，利用高壓注射器在血管中注入造影劑后得到的圖像稱為造影像，因?yàn)閮煞N圖像像素的不同，因此經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)放大及幀疊加后相減得到減影像，由于減影像圖像對(duì)比度較低，因此需要對(duì)減影像做增強(qiáng)處理[11-12]，最終得到臨床醫(yī)生所需要的血管圖像。血管造影機(jī)數(shù)字減影圖像處理流程圖如圖1所示。

圖1 血管造影機(jī)數(shù)字減影圖像處理

血管造影機(jī)主要由X線球管、數(shù)字平板探測(cè)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、監(jiān)視器、C臂和檢查床組成（圖2）。高壓發(fā)射器為X線球管提供燈絲電壓及管電壓后，X線球管中陰極產(chǎn)生高速電子撞擊高速旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶后才生高能X線，X線穿透人體后在數(shù)字平板探測(cè)器上X線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，再將光信號(hào)傳送到光電探測(cè)器后獲得電信號(hào)，接著模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，即為A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理后得到減影圖像數(shù)字信號(hào)，最后是D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換后在監(jiān)視器顯示實(shí)際圖像。C臂上分別有X線球管及數(shù)字平板探測(cè)器，根據(jù)不同患者不同病灶特征臨床醫(yī)生為了得到更好的造影圖像往往需要大幅度的旋轉(zhuǎn)C臂。檢查床主要用于手術(shù)時(shí)支撐患者擺放體位，床面可縱向或者橫向移動(dòng)，也可根據(jù)手術(shù)體位需要調(diào)節(jié)床面高度[13-14]。

圖2 血管造影機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)圖

2 故障案例分析

2.1 案例一

2.1.1 故障現(xiàn)象

檢查床上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程會(huì)中斷停止，停止后控制運(yùn)動(dòng)的模塊（GEO）部分自動(dòng)重啟，重啟自檢完成后又可以上下運(yùn)動(dòng)，但是每次上下運(yùn)動(dòng)只能運(yùn)動(dòng)5 cm左右。

2.1.2 故障分析及處理

（1）首先懷疑是電位器故障導(dǎo)致該故障現(xiàn)象，上下運(yùn)動(dòng)檢查床，觀察發(fā)現(xiàn)高度檢查正常，平板到球管的距離（SID）有變化，所以排除電位器故障，繼續(xù)檢查床運(yùn)動(dòng)軌跡，未發(fā)現(xiàn)有異物阻擋。

（2）運(yùn)動(dòng)中測(cè)試發(fā)現(xiàn)，如果持續(xù)按住上或者下運(yùn)動(dòng)鍵，每運(yùn)動(dòng)大約5 cm會(huì)停止，GEO部分重啟；如果按上下鍵，每次使得床運(yùn)動(dòng)大概2 cm左右放開后再繼續(xù)按，檢查床可以一直上下運(yùn)動(dòng)到極限位置，該故障初步判斷為速度檢測(cè)編碼器故障。

（3）維修服務(wù)模塊（FSF）查看報(bào)錯(cuò)信息為“Hall Sensor Failure”，即速度編碼器故障，該速度編碼器與檢查床升降電機(jī)的非負(fù)載端同軸連接，能夠準(zhǔn)確地反映電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械位置，即檢測(cè)到檢查床升降電機(jī)的速度從而間接地反映出檢查床臺(tái)面高度位置。在FSF Diagnostics-Geometry-Function Test-Table-Table Height Movement Test 測(cè)試床上下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)試過(guò)程床也會(huì)停止，速度檢測(cè)也未檢測(cè)出（圖3）。因此判定速度編碼器故障，更換速度編碼器后機(jī)器正常使用，編碼器如圖4所示。

圖4 速度編碼器

2.2 案例二

2.2.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)啟動(dòng)后C臂不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2.2 故障分析

（1）懷疑C臂電機(jī)電磁鐵問(wèn)題，嘗試按鍵翻轉(zhuǎn)C臂的一個(gè)方向電機(jī)會(huì)動(dòng)一下，電磁鐵沒(méi)有釋放，使用萬(wàn)用表測(cè)量電磁鐵沒(méi)有供電。嘗試按鍵翻轉(zhuǎn)C臂的另一個(gè)方向電機(jī)也會(huì)動(dòng)一下，電磁鐵同樣響一下，使用萬(wàn)用表測(cè)量電磁鐵會(huì)瞬間通一下電后再次斷電。暫時(shí)排除電機(jī)和電磁鐵的故障問(wèn)題。

（2）查看電路圖懷疑C臂旋轉(zhuǎn)角度超出范圍，當(dāng)C臂旋轉(zhuǎn)后其角度電位器R1的電阻值也隨著改變，從而反饋到SPC2（電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元），當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大超過(guò)一定的阻值后C臂電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元獲得信號(hào)使電機(jī)不工作，導(dǎo)致C臂無(wú)法正常旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電位器電路圖如圖5所示。

圖5 C臂旋轉(zhuǎn)角度電位器電路圖

查看系統(tǒng)查詢C臂旋轉(zhuǎn)角度屏幕顯示是LAO值（C臂左側(cè)旋轉(zhuǎn)角度）為 124°（圖6）。正常范圍是0°～120°，初步判斷是C臂運(yùn)動(dòng)位置超限導(dǎo)致該故障現(xiàn)象。

圖6 C臂旋轉(zhuǎn)角度屏幕顯示值

2.2.3 故障處理

為將C臂恢復(fù)到正常運(yùn)動(dòng)，首先在開機(jī)狀態(tài)將角度電位器拆下，屏幕上顯示的LAO值撥動(dòng)電位器使LAO值在0°～120°，如將LAO值調(diào)到114°后安裝電位器，關(guān)機(jī)重啟后測(cè)試C臂可以正常運(yùn)動(dòng)，將C臂向右旋轉(zhuǎn)角度，LAO值會(huì)變小；將C臂可以旋轉(zhuǎn)至LAO值為23°（由于C臂的位置有一個(gè)相對(duì)0°位，改動(dòng)角度值后，真實(shí)0°位即不正確，C臂的真實(shí)角度從124°到114°調(diào)小了10°，所以需把角度電位器調(diào)回此處真實(shí)的33°），因此再次將電位器拆下調(diào)至33°，最后重新安裝電位器。關(guān)機(jī)重啟后測(cè)試C臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)正常，旋轉(zhuǎn)LAO值0°位對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確。測(cè)試C臂旋轉(zhuǎn)會(huì)報(bào)Bodyguard（防撞保護(hù)蓋）錯(cuò)誤，Bodyguard校準(zhǔn)后正常。測(cè)試C臂旋轉(zhuǎn)到120°會(huì)自動(dòng)停止，故障解決。該處應(yīng)該注意使用IST（軟件的管控工具）授權(quán)改過(guò)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)除改回工作站時(shí)間，還需改回檢查床上小屏?xí)r間，否則時(shí)間不同步，小屏開機(jī)會(huì)黑屏。

2.3 案例三

2.3.1 故障現(xiàn)象

床上升或者下降過(guò)程中，床會(huì)自動(dòng)掉電重啟，床面板鎖不住。詢問(wèn)醫(yī)師得知，在患者上下過(guò)程中出現(xiàn)，系統(tǒng)信息為“Geometry restarting Do NOT change SID”。

2.3.2 故障分析

（1）首先查看主機(jī)故障日志檢查高度問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，報(bào)錯(cuò)：position error（位置誤差），懷疑是限位開關(guān)失靈，拆機(jī)發(fā)現(xiàn)檢查床上下運(yùn)動(dòng)沒(méi)有限位開關(guān)，上下極限位置是通過(guò)壓力傳感器反饋而限位。最低或者最高位置時(shí)會(huì)觸碰壓力傳感器，該壓力傳感器為橋式電路壓力傳感器如圖7～8所示，因此可排除限位失靈導(dǎo)致該故障。

圖7 壓力傳感器實(shí)物圖

圖8 橋式電路壓力傳感器

（2）檢查床下高度電位器，阻值有跳變，判斷高度電位器故障，找電位器的一個(gè)中間阻值，直接用一個(gè)固定值做檢測(cè)，不連接高度檢測(cè)鋼絲，開機(jī)能正常自檢過(guò)，但是床上升下降范圍比之前少1/2，而且會(huì)觸碰到壓力傳感器，床會(huì)掉電重啟。因此判定為高度電位器損壞需更換。

2.3.3 故障處理

根據(jù)故障判定高度電位器損壞，最后更換床下高度電位器，由于電位器出廠的初始設(shè)置值與之前的一樣，所以不用調(diào)節(jié)位置，最終測(cè)試機(jī)器恢復(fù)正常使用。

3 討論與總結(jié)

血管造影機(jī)使用過(guò)程中，大多數(shù)的故障均會(huì)產(chǎn)生詳細(xì)的故障代碼，在日常維修過(guò)程中通過(guò)查看故障代碼及故障現(xiàn)象，結(jié)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理，可解決故障問(wèn)題。本文闡述了3例比較典型的故障維修案例，案例一沒(méi)有明確的故障零部件特征，故障排查需要對(duì)先了解清楚設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)后分析故障原因，特別是最終使用到加密狗進(jìn)入維修服務(wù)模塊能直接判斷速度編碼器損壞導(dǎo)致檢查床升降異常；案例二在日常使用中可能較為常見(jiàn)，因?yàn)榕R床醫(yī)生為了得到更好的造影圖像往往需要大角度的旋轉(zhuǎn)C臂，因此導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)角度超出設(shè)定范圍，該故障現(xiàn)象排查能夠指導(dǎo)設(shè)備維修工程師遇到相同故障現(xiàn)象時(shí)快速的解決故障，因?yàn)楣こ處煙o(wú)須更換零配件只需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)角度電位器后即可恢復(fù)正常使用；案例三是由于高度電位器損壞導(dǎo)致檢查床無(wú)法鎖定，排查該故障可通過(guò)查看機(jī)器故障日志找到位置錯(cuò)誤。

由于血管造影機(jī)設(shè)備使用率高，因此故障率高，但是維修配件價(jià)值昂貴，所以日常的使用保養(yǎng)尤其重要。需加強(qiáng)預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)工作，包括設(shè)備的安全檢查、影像質(zhì)量檢查、設(shè)備除塵保養(yǎng)、運(yùn)行狀態(tài)檢查等[15-16]。作為臨床工程師應(yīng)不斷提高專業(yè)技術(shù)能力，加強(qiáng)對(duì)血管造影機(jī)的全面了解，同時(shí)可要求廠家提供血管造影機(jī)的日常使用操作指引、維修手冊(cè)、常見(jiàn)故障代碼及排除辦法等[17-18]，本文的故障案例分析為血管造影機(jī)的正確使用及故障維修提供了一定的參考，通過(guò)快速、高質(zhì)量地完成故障設(shè)備的維修、零配件更換等工作，可以提高血管造影機(jī)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，保證患者的生命安全。