蘇科，沈毅，黃毅，尹捍東，王義超

1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備科，重慶 400010；2.重慶市醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)所，重慶 400010

引言

彩色多普勒超聲診斷儀是一種醫(yī)院常用的醫(yī)療設(shè)備，具有設(shè)備穩(wěn)定、圖像清晰的優(yōu)點(diǎn)，且診斷方法直觀簡(jiǎn)便、安全無(wú)傷害[1-2]。超聲設(shè)備能夠廣泛應(yīng)用于全身各部位臟器檢查，相比于大型影像設(shè)備（如CT、MRI）檢查時(shí)間更短，同時(shí)提供的圖像質(zhì)量更佳，目前不僅僅用于全身臟器的超聲檢查，也廣泛應(yīng)用于心外科、麻醉科等術(shù)中各部位臟器監(jiān)測(cè)和患者臟器手術(shù)前后對(duì)比等領(lǐng)域，在臨床中輔助檢查中占據(jù)重要位置[3-6]。隨著現(xiàn)代電子集成技術(shù)的發(fā)展，高端彩超設(shè)備的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨向于模塊化，高集成度的電路設(shè)計(jì)使得超聲設(shè)備系統(tǒng)的體積越來(lái)越小，目前已經(jīng)出現(xiàn)了“掌上超聲”設(shè)備[7-8]。與此同時(shí)，為了滿足全身各部位臟器檢查，高端超聲設(shè)備的探頭類(lèi)型較多，且大部分采用超寬頻帶工作，臨床日常中設(shè)備的頻繁使用、消毒等操作易對(duì)設(shè)備造成一定程度的損耗，除最常見(jiàn)的開(kāi)機(jī)故障外，還容易引入類(lèi)似圖像干擾等故障[4]。作為醫(yī)學(xué)工程人員，不但需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的維護(hù)和保養(yǎng)，還需要對(duì)各類(lèi)故障進(jìn)行及時(shí)的維修響應(yīng)，才能確保超聲系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期高效地運(yùn)行[9-11]。我院現(xiàn)有40臺(tái)超聲設(shè)備，本研究通過(guò)統(tǒng)計(jì)總結(jié)其中高端彩色多普勒超聲故障，并對(duì)其中幾個(gè)典型復(fù)雜故障進(jìn)行介紹和分享，其中包括2例常見(jiàn)的開(kāi)機(jī)故障以外，還介紹了2例非設(shè)備故障引起的圖像干擾問(wèn)題，旨在幫助同行在維修工作中準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，快速解決問(wèn)題，更好地服務(wù)于臨床。

1 高端彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)工作原理

目前市面上常用高端彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)基本采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思路，硬件系統(tǒng)分為電源部分、前端部分、后端PC部分、顯示器、操作部分和輔助功能[12-14]。超聲系統(tǒng)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，除輔助功能部分以外，其他任意模塊出現(xiàn)故障，都會(huì)造成設(shè)備無(wú)法開(kāi)機(jī)啟動(dòng)。超聲設(shè)備工作原理為：① 操作人員通過(guò)操作部分，將操作指令送往后端PC部分；② 后端PC部分將指令發(fā)送給前端部分，前端部分通過(guò)驅(qū)動(dòng)超聲探頭完成超聲波信號(hào)的發(fā)射，同時(shí)前端掃描獲取超聲波反饋信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)處理形成射頻信號(hào)送到后端PC部分；③后端PC部分對(duì)接收到射頻信號(hào)完成圖像分析和后處理；④ 后端PC部分將信號(hào)送往系統(tǒng)主顯示器或外接工作站，操作人員通過(guò)顯示器圖像顯示觀察超聲圖像（圖1）。

圖1 超聲診斷系統(tǒng)工作原理圖

超聲設(shè)備故障可以大致分成以下幾種類(lèi)型：① 設(shè)備開(kāi)機(jī)故障，設(shè)備完全無(wú)任何顯示，此類(lèi)故障首先排查電源部分是否正常，繼而確定電源輸出到每個(gè)模塊的電壓是否正常，在正常情況下通過(guò)單獨(dú)隔離每個(gè)模塊并逐個(gè)排查，然后確定故障；② 設(shè)備開(kāi)機(jī)故障，設(shè)備有錯(cuò)誤代碼顯示，此類(lèi)故障可以通過(guò)查詢錯(cuò)誤代碼源或者分析系統(tǒng)錯(cuò)誤日志，能夠較快確定故障范圍，從而完成設(shè)備維修；③ 設(shè)備正常開(kāi)機(jī)，圖像顯示不正常。此類(lèi)情況細(xì)分情況較多，顯示器、顯卡、電路板、顯示通路或線纜均會(huì)造成圖像顯示缺失或不顯示，其中比較復(fù)雜和較難解決的問(wèn)題是超聲圖像干擾問(wèn)題，干擾的類(lèi)型很多，其中外部干擾需要從設(shè)備供電和設(shè)備空間整體考慮，設(shè)備內(nèi)部干擾則主要發(fā)生在射頻信號(hào)生成和處理通路。

2 常見(jiàn)典型故障案例及分析

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備IU Elite的線陣探頭L12-5和腹部探頭C5-1在二維和彩色條件下圖像間歇有異常干擾（圖2），故障出現(xiàn)的頻率較高，且出現(xiàn)后持續(xù)時(shí)間不固定，其余探頭未見(jiàn)異常。

圖2 L12-5（a）和C5-19（b）在二維和彩色條件下的干擾圖像

2.1.2 故障原因和排除過(guò)程

此臺(tái)設(shè)備在固定的房間使用多年，期間設(shè)備圖像均正常。初步懷疑故障原因有以下幾點(diǎn)：① 設(shè)備負(fù)責(zé)超聲圖像的前端電路故障兩支探頭故障；② 兩支探頭同時(shí)出現(xiàn)故障；③ 電網(wǎng)干擾或者空間電磁干擾。針對(duì)以上3種情況分別進(jìn)行如下步驟進(jìn)行故障排除：

（1）讀取設(shè)備日志分析，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行硬件自檢，均提示正常。將設(shè)備主機(jī)斷開(kāi)和工作站、Dicom等所有外部連接，在僅使用UPS電池直流供電情況下，持續(xù)1 h故障未出現(xiàn)，基本排除設(shè)備主機(jī)和探頭的原因。

（2）在外接設(shè)備未接電源情況下，設(shè)備主機(jī)使用直流供電情況下，逐一排除外接設(shè)備引起的干擾，同時(shí)排除穩(wěn)壓電源和UPS。

（3）外接設(shè)備接通墻壁電網(wǎng)后，干擾頻繁出現(xiàn)。將設(shè)備放在其他大樓或者不同的房間，均出現(xiàn)不同程度的干擾現(xiàn)象?；究梢源_認(rèn)為墻壁電網(wǎng)串?dāng)_的雜波所致。運(yùn)用濾波器、屏蔽布等設(shè)備，判斷電網(wǎng)干擾為 90%，空間干擾為10%。

2.1.3 故障解決方法

通過(guò)錳鋅磁環(huán)（50 mm×25 mm×20 mm）自制2個(gè)濾波器，分別給彩超和工作站供電，發(fā)現(xiàn)若將工作站和彩超連接，抗干擾效果會(huì)明顯降低。說(shuō)明雜波通過(guò)工作站的連接線引起彩超干擾，并通過(guò)插拔連接和不同的接口比較，確定干擾為工作站的網(wǎng)線帶入，用相同的方法將工作站的網(wǎng)線纏繞在磁環(huán)上，發(fā)現(xiàn)干擾明顯減弱，觀察1周后發(fā)現(xiàn)，醫(yī)生確認(rèn)圖像對(duì)臨床診斷無(wú)明顯影響。

2.1.4 故障分析小結(jié)

該故障為一個(gè)較為典型的電網(wǎng)雜波引起的圖像干擾，但特殊性在于電網(wǎng)干擾通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)＞網(wǎng)線＞工作站＞視頻線＞超聲設(shè)備。不同場(chǎng)地引起超聲設(shè)備出現(xiàn)干擾的原因較多，可能由電網(wǎng)、空間輻射、UPS、信號(hào)塔等，排查過(guò)程會(huì)花費(fèi)大量的人力、物力和經(jīng)驗(yàn)，需要工程人員逐一排查，并找出最終的原因。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備CX50按開(kāi)機(jī)鍵后無(wú)任何響應(yīng)，開(kāi)機(jī)鍵不亮，排熱風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示器黑屏無(wú)任何顯示，無(wú)背光（圖3）。

圖3 設(shè)備CX50開(kāi)機(jī)故障圖

2.2.2 故障原因和排除過(guò)程

出現(xiàn)開(kāi)機(jī)鍵無(wú)反應(yīng)的情況，首先考慮電源供電（電池和適配器）的問(wèn)題，CX50設(shè)備的供電情況可以通過(guò)電源適配器的狀態(tài)指示燈來(lái)判斷。采用3種供電情況，并參考原廠維修手冊(cè)進(jìn)行分析，見(jiàn)表1。

表1 電源適配器指示燈不同狀態(tài)下對(duì)比

在步驟1中電源適配器顯示正常，步驟3中卻提示電源適配器檢測(cè)到故障。出現(xiàn)這種情況的原因有以下兩點(diǎn)：① 電源適配器出現(xiàn)故障；② 電源適配器連接的Power board故障，從而造成電源適配器檢測(cè)到故障。對(duì)此進(jìn)行如下排除：

（1）將Power board上TP127和TP227短接，接通電源適配器后進(jìn)行隔離測(cè)試，發(fā)現(xiàn)無(wú)法檢測(cè)到+5 VDC電壓；

（2）使用醫(yī)院相同硬件版本CX50設(shè)備的電源適配器，再進(jìn)行隔離測(cè)試，成功檢測(cè)到+5 VDC電壓，排除power board故障，確認(rèn)電源適配器故障；

（3）更換電源適配器，按設(shè)備開(kāi)機(jī)鍵后，設(shè)備在開(kāi)機(jī)過(guò)程中偶發(fā)性掉電，隔離鋰電池后，設(shè)備正常開(kāi)機(jī)，電源適配器指示燈正常，確認(rèn)鋰電池故障。

綜上，更換電源適配器和鋰電池后，解決了CX50設(shè)備的開(kāi)機(jī)故障。

2.2.3 故障分析小結(jié)

該故障為電源串燒，引起適配器和鋰電池故障。該案例中電源適配器的指示燈出現(xiàn)了綠色常亮和紅色閃爍2種矛盾的狀態(tài)，容易引起誤判。由于飛利浦彩超從國(guó)外進(jìn)口，技術(shù)手冊(cè)為全英文描述，維修人員應(yīng)主動(dòng)與廠家工程師溝通相關(guān)維修手冊(cè)，從而得到最準(zhǔn)確的解釋?zhuān)⑻岣呔S修技能。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

EPIQ5設(shè)備開(kāi)機(jī)過(guò)程中，未進(jìn)入應(yīng)用程序加載界面前報(bào)錯(cuò)代碼514，根據(jù)故障代碼提示，關(guān)機(jī)斷電等待5 min后，開(kāi)機(jī)仍報(bào)錯(cuò)代碼514。

2.3.2 故障原因和排除過(guò)程

通過(guò)飛利浦原廠維修代碼表提示，報(bào)錯(cuò)代碼514的原因是“Platform Monitor failed to start the Error Handling Services process”（圖4），即設(shè)備初始化失敗，無(wú)法加載應(yīng)用程序。通過(guò)后臺(tái)登陸尋求設(shè)備的錯(cuò)誤日志時(shí)，設(shè)備彈出對(duì)話框提示部分文件丟失，無(wú)法查看日志。初步懷疑是軟件故障，進(jìn)入bios界面檢測(cè)硬盤(pán)狀態(tài)，排除硬盤(pán)故障。將設(shè)備后端拆開(kāi)，插拔了硬盤(pán)和相關(guān)連線并安裝軟件，安裝最后一步重啟開(kāi)機(jī)，出現(xiàn)相同的故障現(xiàn)象報(bào)錯(cuò)代碼514。在原廠工程師幫助下，通過(guò)系統(tǒng)硬盤(pán)外接到電腦的方式成功拷貝日志并進(jìn)行分析，設(shè)備多處提示有“I2C write failure”報(bào)錯(cuò)，并且無(wú)法檢測(cè)到前端多個(gè)組件。

圖4 I2C Write Failure報(bào)錯(cuò)截圖

根據(jù)日志提示，首先考慮系統(tǒng)前端模塊：EPIQ5設(shè)備是飛利浦一款具有高集成度的機(jī)型，主機(jī)分為前端模塊和后端主機(jī)，兩者通過(guò)Acquisition control board（ACB）電路板實(shí)現(xiàn)通訊，同時(shí)Power Regulator board（PRB）給前端模塊供電。觀察ACB和PRB兩塊電路板，外觀和接口陣腳均正常。但是在設(shè)備開(kāi)機(jī)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)PRB上的電壓LED指示燈多處未點(diǎn)亮，其中PG、12、-12、-5、+5、3.3 A為常滅狀態(tài)。觀察電源指示燈ATX為常亮狀態(tài)，通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)試電源輸出各電壓正常（圖5）。此時(shí)可以確認(rèn)為PRB故障，造成前端供電不正常，從而造成設(shè)備無(wú)法正常開(kāi)機(jī)。

圖5 故障情況下PRB電路板電壓指示燈的顯示

2.3.3 故障分析小結(jié)

該故障是一個(gè)典型的供電問(wèn)題，造成設(shè)備無(wú)法完全初始化開(kāi)機(jī)。開(kāi)始處理這個(gè)故障時(shí)，受制于無(wú)法拿到系統(tǒng)錯(cuò)誤日志，并沒(méi)有選擇硬盤(pán)外接電腦的方式獲取錯(cuò)誤日志，只是根據(jù)錯(cuò)誤代碼和無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)后臺(tái)的報(bào)錯(cuò)，便判定為軟件故障，這種判斷太過(guò)片面，還應(yīng)盡快確認(rèn)故障，并維修好設(shè)備。

2.4 故障四

2.4.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備EPIQ 7開(kāi)機(jī)后二維圖像正常，在B模式下機(jī)，正常操作機(jī)器進(jìn)入多普勒模式增加彩色血流圖像正常，但將探頭放在人體上擺動(dòng)位置過(guò)程中出現(xiàn)血流干擾（圖6）。

圖6 故障情況下血流干擾顯示

2.4.2 故障原因和排除過(guò)程

首先排查電源的干擾，通過(guò)將房間里面的所有設(shè)備斷開(kāi)逐一進(jìn)行排查。使用醫(yī)用濾波穩(wěn)壓電源供電故障未消除。更換房間，接通電源開(kāi)機(jī)檢查設(shè)備故障仍存在，將各房間的民用設(shè)備關(guān)閉進(jìn)行干擾源排查，設(shè)備故障持續(xù)復(fù)現(xiàn)。嘗試更換新探頭測(cè)試，將血流增益加大，故障消失。同時(shí)檢查故障探頭，發(fā)現(xiàn)探頭線與探頭接口位置有擰壞的跡象（圖 7）。

圖7 故障探頭線纜剖析

2.4.3 故障分析小結(jié)

該故障是一個(gè)典型不易察覺(jué)的問(wèn)題，探頭接口處在使用過(guò)程中長(zhǎng)期處于繃緊的狀態(tài)，線纜發(fā)生了形變，導(dǎo)致內(nèi)部線纜存在拉壞斷裂的可能，致使干擾電磁場(chǎng)被引入圖像出現(xiàn)干擾。為減少類(lèi)似故障，要求操作醫(yī)生規(guī)范使用，并在使用前對(duì)探頭進(jìn)行線纜梳理，避免探頭屏蔽線與信號(hào)線疊放不合理，保持探頭HOUSE端和聲頭端的屏蔽線、信號(hào)地線均連通。

3 討論

隨著電子技術(shù)發(fā)展，彩超設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)趨向于模塊化發(fā)展，智能技術(shù)趨近于成熟。雖然目前市面上高端彩超設(shè)計(jì)了很強(qiáng)的自檢和故障自診斷能力，廠家也給予了常用故障的維修手冊(cè)，但是實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程人員維修的需求[15]。本文共列舉了4例常見(jiàn)典型的超聲故障，分別對(duì)應(yīng)前文提到的3類(lèi)主要故障：設(shè)備開(kāi)機(jī)無(wú)顯示故障、開(kāi)機(jī)顯示錯(cuò)誤代碼故障以及兩類(lèi)圖像干擾故障，其中外部干擾和內(nèi)部干擾各1例，并對(duì)這4例故障進(jìn)行了詳細(xì)的分析和處理。通過(guò)本文4例故障的分析表明，針對(duì)不同類(lèi)型的故障現(xiàn)象，需要采用不同的分析方法和思路?，F(xiàn)代超聲系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)，使得超聲設(shè)備很多時(shí)候出現(xiàn)的故障類(lèi)似，但是由不同的故障原因產(chǎn)生。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程人員需要有扎實(shí)的電子、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)，從最基本的超聲工作原理著手，對(duì)故障類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，并依據(jù)設(shè)計(jì)細(xì)化故障排查步驟，同時(shí)做好每一步排查動(dòng)作的記錄，才能夠有邏輯地對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分析和判斷，而不是依靠簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤代碼對(duì)照表和幾次類(lèi)似的維修案例，就對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行盲目判斷并立即進(jìn)行嘗試性維修。故障的判斷和維修都需要從報(bào)錯(cuò)的源頭故障進(jìn)行分析，通過(guò)數(shù)據(jù)流和設(shè)備工作原理逐步進(jìn)行分析，才能盡快確認(rèn)故障，并維修好設(shè)備。與此同時(shí)，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程人員需要不斷更新技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備，提高業(yè)務(wù)水平，鍛煉溝通、分析和保障能力，減少超聲設(shè)備宕機(jī)率，增加設(shè)備的使用壽命，從而更好地服務(wù)于臨床[16-17]。