王存勇，吳曉亮，張明臣

聊城市人民醫(yī)院 設(shè)備科，聊城 山東 252000

引言

西門子Definition AS 64排CT是高端螺旋CT之一，在臨床影像診斷中發(fā)揮了巨大的作用，廣泛應(yīng)用于各大醫(yī)院的放射科和體檢中心，市場(chǎng)占有率較高[1]，目前是我院CT檢查的主力機(jī)型之一。隨著檢查量的日益增多、使用年限增長(zhǎng)，該設(shè)備的故障率隨之增加，尤其是硬件故障時(shí)常發(fā)生，例如，球管的燈絲老化、高壓部件打火故障、滑環(huán)故障、探測(cè)器模塊損壞或老化等故障較為常見，以上故障會(huì)導(dǎo)致圖像偽影問題[2]。在維修過程中，臨床工程技術(shù)人員對(duì)一些簡(jiǎn)單、常見故障的解決方法相對(duì)成熟，但對(duì)一些原因較為復(fù)雜的故障，往往缺乏思路，對(duì)相關(guān)報(bào)錯(cuò)代碼的解讀不準(zhǔn)確，故障原因排查不到位[3]，從而導(dǎo)致故障解決的不及時(shí)、不徹底，甚至將故障擴(kuò)大化等?；诖?，本文以檢查床、前滑環(huán)及重建計(jì)算機(jī)故障為例，詳細(xì)介紹了西門子CT復(fù)雜故障的解決思路和方法，以供同行參考。

1 設(shè)備基本信息及工作原理

我院西門子Definition AS 64排CT是一款風(fēng)冷型機(jī)型，主要由機(jī)架、檢查床、主控計(jì)算機(jī)、重建計(jì)算機(jī)及配電柜組成[4]，機(jī)架內(nèi)部又分為動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)部分和靜態(tài)部分，其中動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)部分主要部件包括高壓發(fā)生器、球管、準(zhǔn)直器、探測(cè)器系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)控制單元等，其工作流程如下：配電柜輸出電壓經(jīng)過經(jīng)高壓發(fā)生器處理，為球管提供直流高壓電，球管發(fā)出X射線經(jīng)過人體組織結(jié)構(gòu)，由探測(cè)器檢測(cè)、接收并將透過人體的不可見的X射線轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，在計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，形成原始的數(shù)字信號(hào)并傳送至重建計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的重建，最終在顯示器上顯示出圖像以供臨床診斷。其成像過程可簡(jiǎn)化為：球管→X射線→準(zhǔn)直器→人/物—數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data Acquisition System，DAS）→天線（Front Slip）→光纖→重建計(jì)算機(jī)→主控計(jì)算機(jī)。所有部件（包括檢查床）采用控制器局域網(wǎng)總線（Controller Area Network，CAN）通訊，串聯(lián)在一條線路上，各部件啟動(dòng)后的狀態(tài)信號(hào)統(tǒng)一反發(fā)送至靜態(tài)部分主控單元（亦為CAN通訊總控制單元）并做出反饋（圖1）。該機(jī)型具有掃描速度快（0.33 s/圈）、圖像質(zhì)量高（Z軸分辨率為0.33 mm）、輻射劑量低、檢查范圍廣（頭、胸、腹、下肢等部位）等優(yōu)點(diǎn)[5]。目前使用率較高，故障率也隨之增高，作為臨床工程技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)熟練掌握機(jī)器的基本組成結(jié)構(gòu)、工作原理，從而更好地保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 故障一

2.1 故障現(xiàn)象

機(jī)架無法正常開啟，需多次啟動(dòng)才能正常開啟。

2.2 故障分析及解決方案

根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行排查：① 應(yīng)急處理：將機(jī)器徹底斷電關(guān)機(jī)，等待5 min后再次開機(jī)，故障現(xiàn)象依舊；② 進(jìn)入Localservice（本地維修模式）查看報(bào)錯(cuò)：報(bào)“CT_PHS_140、CT_GSV 216”錯(cuò)（圖2），初步判斷為檢查床通訊故障引起；③ 測(cè)量CAN通訊總控制單元及連接線：因檢查床通訊異常故檢查總控制單元，其狀態(tài)也異常，通過屏蔽將檢查床旁路后再檢查總控制單元，其狀態(tài)恢復(fù)正常。進(jìn)一步檢查并測(cè)量檢查床至總控制單元的CAN通訊線，無明顯斷裂損壞，測(cè)量通斷正常，測(cè)量阻值（為120 Ω）正常，且對(duì)地不短路，因此排除總控制單元及通訊線故障[6]；④ 刷新Firmware：因此懷疑可能是檢查床控制板上的固件程序（Firmware）丟失導(dǎo)致檢查床狀態(tài)異常，于是進(jìn)入Localservice手動(dòng)刷新床控制板的Firmware可成功，報(bào)錯(cuò)消失，但多次測(cè)試后，故障依舊，故排除Firmware丟失故障；⑤ 檢查床控制板及其供電：打開床圍簾檢查床控制板，板上狀態(tài)指示燈（亮綠色）正常，無報(bào)錯(cuò)指示。查看電路圖（圖3）并測(cè)量其供電單元G701（一輸入為230 V AC，多路直流輸出檢查的開關(guān)電源，其中輸出為24 V DC，為床控制板、檢查床升降電機(jī)等供電），實(shí)測(cè)其輸入電壓為230.2 V，輸出電壓為23.9 V，略低于正常電壓值。檢查床上共有2個(gè)此類開關(guān)電源，另一個(gè)為G702（為檢查床水平運(yùn)動(dòng)電機(jī)供電），對(duì)比測(cè)量其輸入電壓為230.2 V，輸出電壓為24.1 V，于是將二者互換，經(jīng)多次測(cè)試后報(bào)錯(cuò)消失，故判斷該故障可能是床控制板的24 V供電不足引起的；⑥ 故障排除：為徹底解決故障，將G701換回，調(diào)節(jié)變阻器VR501（圖4）改變其輸出電壓，多次測(cè)試后發(fā)現(xiàn)當(dāng)G701輸出電壓≥24 V時(shí)，報(bào)錯(cuò)不再出現(xiàn)。但為防止電壓過高或過低導(dǎo)致其他部件故障，因此將G701輸出電壓調(diào)節(jié)為24.5 V，設(shè)備使用后未發(fā)現(xiàn)類似故障。

圖2 報(bào)錯(cuò)代碼

圖3 床控制板供電電路

圖4 輸出端CN2旁調(diào)節(jié)電壓的變阻器VR501

2.3 故障小結(jié)

檢查床故障是該款CT常發(fā)故障，報(bào)錯(cuò)代碼多為“CT_PHS”相關(guān)報(bào)錯(cuò)，但多為通訊故障，上述故障較為少見[7]。掌握檢查床的結(jié)構(gòu)組成及工作原理后可通過自行維修解決，廠家的床控制板與電源模塊報(bào)價(jià)較為昂貴，通過自行維修可節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)，極大地提高維修效率，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 故障二

3.1 故障現(xiàn)象

掃描時(shí)會(huì)偶發(fā)機(jī)架掉電，掃描突然中斷。

3.2 故障分析及解決方案

根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行排查：① 分析故障現(xiàn)象：絕大多數(shù)部位的掃描可以進(jìn)行，部分掃描不可進(jìn)行，并發(fā)現(xiàn)機(jī)架掉電時(shí)的掃描模式機(jī)架轉(zhuǎn)速均較快。② 分析報(bào)錯(cuò)：查看日志，報(bào)錯(cuò)為“CT_MAS_128、CT_MAR_179”，指向Fastlink相關(guān)故障。在西門子CT機(jī)中，F(xiàn)astLink是各部件控制信號(hào)（Control Data）發(fā)送、傳輸、接收、反饋的鏈路，一旦Fastlink故障，機(jī)架掃描時(shí)會(huì)掉電，導(dǎo)致掃描突然中斷。③ 故障模擬：進(jìn)入Localservice的Test Tools中，分別打開Fastlink Test、Rot/Static測(cè)試程序，在旋轉(zhuǎn)模式（Rotation Mode）下加載0.33 s或0.3 s（機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度）轉(zhuǎn)速、不同位置的掃描模式，進(jìn)行二者同步測(cè)試[8]（圖5），測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)在所有不同位置機(jī)架都會(huì)掉電，且Fastlink測(cè)試失敗。再次嘗試在Static Mode（靜止模式）采取在不同位置掃描的方式，當(dāng)機(jī)架在某個(gè)位置掃描時(shí)也掉電，且Fastlink 測(cè)試失敗，初步判斷故障為Fastlink鏈路上相關(guān)部件故障導(dǎo)致。④ 縮小故障范圍：查看電路圖，將此臺(tái)CT的Fastlink鏈路簡(jiǎn)化為圖6可知，F(xiàn)astlink可分為3部分：機(jī)架靜態(tài)部分之間的連接、機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分之間和機(jī)架靜態(tài)部分與旋轉(zhuǎn)部分之間的連接，根據(jù)故障現(xiàn)象及故障代碼“CT_MAR_179”可知，故障可進(jìn)一步縮小范圍至機(jī)架靜態(tài)部分與旋轉(zhuǎn)部分之間的連接。⑤ 路徑分析：由示意圖可知靜態(tài)部分與旋轉(zhuǎn)部分的控制信號(hào)由靜態(tài)部分主控制單元UMAS上多端口快速連接信號(hào)主控制（Multiport Fast-link Master Module，MFM）模塊經(jīng)靜態(tài)部分發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)，通過天線被旋轉(zhuǎn)部分接收模塊接收，傳輸至旋轉(zhuǎn)部分主控制單元UMR上MFM模塊，此外UMR上MFM模塊發(fā)送給和接收其他旋轉(zhuǎn)部件控制信號(hào)，最終匯總反饋信號(hào)回傳UMAS上MFM模塊?；貍髀窂綖椋篣MR上MFM模塊經(jīng)旋轉(zhuǎn)部分發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)，通過天線被靜態(tài)部分接收模塊接收，回傳至UMAS上MFM模塊從而進(jìn)行相關(guān)指令的操作。因此逐一排查UMAS、各發(fā)射接收模塊、天線、UMR及之間的光纖、接口等。⑥ 排除UMAS、UMR故障：采用組合排除法，將UMAS、UMR 2個(gè)新配件分別換上及同時(shí)換上后故障依舊，因此排除UMAS、UMR故障。⑦ 排除接口故障：檢查鏈路上各部件的接口，無明顯異物、損壞、氧化或虛焊，同時(shí)用無水乙醇清潔光纖接口及光纖頭，接回后故障依舊，因此排除接口故障。⑧ 確定天線故障：檢查天線（前滑環(huán)系統(tǒng)），此臺(tái)CT的滑環(huán)系統(tǒng)分為2個(gè)部分：后滑環(huán)系統(tǒng)（Slipring System Rear）和前滑環(huán)系統(tǒng)（Slipring System Front），后滑環(huán)系統(tǒng)在機(jī)架后面，碳刷與其連接，分為高壓、低壓和通訊滑環(huán)3部分[9]。作用是靜態(tài)與旋轉(zhuǎn)部分CAN通訊的中間轉(zhuǎn)接點(diǎn)，將480 V、2 kV分別送至旋裝部件供電單元和高壓油箱，不在此次故障排查范圍[10]。前滑環(huán)系統(tǒng)分為控制信號(hào)和圖像數(shù)據(jù)信號(hào)天線2個(gè)部分，分別用于控制信號(hào)及圖像數(shù)據(jù)的傳送，此處故障排查控制信號(hào)天線部分。因此，查看并測(cè)量控制信號(hào)天線及阻值，其終端有4個(gè)結(jié)點(diǎn)（圖7），實(shí)質(zhì)是4個(gè)按一定順序連接的電阻（圖8），電阻1、2、3、4對(duì)地阻值應(yīng)為（39±0.5）Ω。對(duì)地實(shí)測(cè)阻值為39.0、39.1、38.9、42.0 Ω，電阻4對(duì)地阻值偏大，檢查發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的天線上有造影劑滴落，用無水乙醇將其擦拭干凈后對(duì)地實(shí)測(cè)阻值為38.8 Ω，恢復(fù)正常。為防止天線其他位置有類似情況，因此排查天線及其周圍，發(fā)現(xiàn)在正對(duì)機(jī)架約8點(diǎn)鐘方向有大片造影劑痕跡，疑似在機(jī)架旋轉(zhuǎn)過程中流至天線上。因此一并清除干凈裝回，反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在Static Mode的不同位置多次掃描不報(bào)錯(cuò)，故障消失。但在Rotation Mode下加載0.33 s或0.3 s轉(zhuǎn)速測(cè)試，故障依舊，因此設(shè)備仍存在其他故障。⑨ 故障排除：檢測(cè)靜態(tài)和旋轉(zhuǎn)部分的發(fā)射、接收模塊的固定、光纖接口、輸入電壓等，光纖接口和電壓[電壓實(shí)測(cè)值分別為24.2、23.9、24、23.8 V（正常值為24.0±0.5 V）]皆正常[11]，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)部分接收模塊存在松動(dòng)跡象，位置疑似偏差。對(duì)比檢測(cè)其他3個(gè)模塊的固定，確定此模塊松動(dòng)且位置有偏差。因模塊固定在天線上，根據(jù)無線傳輸原理，位置的偏差可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳送效果變差、響應(yīng)不及時(shí)甚至中斷（此處的位置指模塊與天線表面的距離），因此位置需校正。校正需通過專用工具（黑色平板，平板的厚度即模塊與天線表面的最佳距離）進(jìn)行，先將模塊拆除，校正工具固定在調(diào)整口，將模塊放在其上，固定距離與工具厚度一致后抽離工具即可。調(diào)整完畢后反復(fù)進(jìn)行FastlinkTest和旋轉(zhuǎn)測(cè)試皆成功，故障解決，機(jī)器使用至今未發(fā)生類似故障[12]。

圖5 同步測(cè)試

圖6 Fastlink鏈路示意圖

圖7 天線實(shí)物圖

圖8 天線簡(jiǎn)化圖

3.3 故障小結(jié)

滑環(huán)通常指后滑環(huán)，系統(tǒng)故障高發(fā)部位在后滑環(huán)上，例如，滑環(huán)打火、碳刷磨損嚴(yán)重、碳粉累積在滑環(huán)上導(dǎo)致的通訊異常等[13]。主流CT的滑環(huán)系統(tǒng)分為前、后2個(gè)部分，前滑環(huán)系統(tǒng)即天線部分的分析與研究往往容易被忽略，而上述故障就發(fā)生在天線上，較為罕見，故障判斷較為復(fù)雜，一般廠家可能會(huì)選擇更換整套系統(tǒng)，成本以百萬(wàn)計(jì)，且耗時(shí)長(zhǎng)。此故障中，模塊位置的偏差導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射與接收出現(xiàn)錯(cuò)誤，尤其是在機(jī)架高速旋轉(zhuǎn)過程中尤為明顯，維修難度巨大，故障原因不易找到，通過詳細(xì)的分析與排查并最終解決故障，節(jié)省經(jīng)費(fèi)近百萬(wàn)元。

4 故障三

4.1 故障現(xiàn)象

掃描過程中，重建的圖像出現(xiàn)倒置，床板在上，掃描部位在下（圖9～10）。

圖9 胸部平掃圖像倒置

圖10 局部放大圖

4.2 故障分析及解決方案

根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行排查： ① 應(yīng)急處理：?jiǎn)为?dú)重啟重建計(jì)算機(jī)，試掃水模故障依舊。②進(jìn)入Localservice查看報(bào)錯(cuò)：無有效報(bào)錯(cuò)信息。根據(jù)圖像產(chǎn)生基本過程，逐一排查圖像數(shù)據(jù)鏈路上各部件：球管、準(zhǔn)直器、DAS、天線、光纖、重建計(jì)算機(jī)、主控計(jì)算機(jī)等，其中DAS包括探測(cè)器、探測(cè)器背板及供電單元。③ 排除硬件故障：進(jìn)入Localsrvice的各個(gè)界面分別檢查系統(tǒng)相關(guān)硬件，進(jìn)入Report（使用報(bào)告）界面檢查球管及其高壓部件的實(shí)時(shí)使用報(bào)告（Tube Report），無打火（Arcing）記錄，高壓實(shí)時(shí)動(dòng)作、燈絲電流、管電壓、射線劑量皆在正常范圍內(nèi)，且機(jī)器能夠正常曝光，故排除球管及高壓故障。在COC-Test（準(zhǔn)直器系統(tǒng)測(cè)試）界面中反復(fù)多次進(jìn)行Collimator Test（準(zhǔn)直器運(yùn)動(dòng)自檢），結(jié)果正常無報(bào)錯(cuò)。打開機(jī)架前蓋，檢查探測(cè)器及背板上的信號(hào)及供電，輸入輸出電壓皆正常，且信號(hào)指示燈無異常，并在Channel Test（通道測(cè)試）界面，檢測(cè)46塊模塊共736個(gè)通道（此探測(cè)器為等寬探測(cè)器，每個(gè)模塊有16個(gè)通道），檢測(cè)其接收的信號(hào)值，皆在正常范圍內(nèi)，排除DAS故障[14]。進(jìn)入Test Tools界面檢查計(jì)算機(jī)上的各個(gè)硬件，測(cè)試正常，排除計(jì)算機(jī)故障。最后，檢查數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃泄饫w及其接頭，無明顯斷裂或折損，并用無水乙醇清潔各個(gè)接口。依照故障二中提到的原理及方法，測(cè)試天線終端4個(gè)結(jié)點(diǎn)的阻值，皆在正常值范圍內(nèi)，排除天線故障。待硬件排查結(jié)束后，采用同樣的掃描模式和條件掃描水模，發(fā)現(xiàn)故障依舊，因此排除硬件故障。故將故障初步判斷為軟件故障或通訊故障[15]。④ 通訊故障排除：進(jìn)入維修模式的Test Tools界面反復(fù)進(jìn)行CAN通訊及Fast link測(cè)試，無報(bào)錯(cuò)，故排除通訊故障。⑤ 查看圖像重建過程：調(diào)取之前的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，分別選取不同的重建算法（主要是濾波反投影算法）及重建條件（分別選取0.5、1.0、5.0 mm等重建層厚），發(fā)現(xiàn)重建過程相較于之前速度異常緩慢，因此進(jìn)入管理員模式清理重建原始數(shù)據(jù)庫(kù)，再次試掃水模后故障依舊。⑥ 重建計(jì)算機(jī)軟件故障：利用重建計(jì)算機(jī)自帶硬件檢測(cè)程序LHWTEST.EXE，再次排除重建計(jì)算機(jī)硬件（硬盤、光纖接收板、濾波反投影板、主板）故障，因此將故障范圍縮小至軟件方面的問題。軟件故障可能為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或參數(shù)表故障。⑦ 故障排除：鑒于系統(tǒng)安裝較為費(fèi)時(shí)，因此首先嘗試將重建計(jì)算機(jī)的參數(shù)表重新導(dǎo)回，具體步驟為：在主控計(jì)算機(jī)上進(jìn)入Local Service→選擇Backup &Restore→點(diǎn)擊Restore→選擇之前備份的[-S-]盤（或之前備份的光盤、U盤等）→選擇最新備份的參數(shù)“CT_Scanner”，點(diǎn)擊go，等到左下角出現(xiàn)Ready提示后重啟恢復(fù)，反復(fù)試掃水模后故障排除[16]。

4.3 故障小結(jié)

圖像重建過程中發(fā)生的故障現(xiàn)象多為重建速度緩慢、無法重建等，故障原因多為計(jì)算機(jī)硬件故障，如接收原始數(shù)據(jù)的光纖接收板損壞，或是加速圖像重建速度的濾波反投影板損壞，此類重建出的圖像倒置故障極為罕見，此類故障無明顯報(bào)錯(cuò)信息，需要逐一排查，產(chǎn)生圖像易引起醫(yī)療糾紛，因此需找到故障原因并徹底解決，根據(jù)重建采用的算法（濾波反投影法）及涉及的部件分析，最終確定故障原因?yàn)橹亟ㄓ?jì)算機(jī)的參數(shù)表問題導(dǎo)致（參數(shù)表中包含各類軟硬件校準(zhǔn)參數(shù)、重建參數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)等原始備份），以供同行在遇到此類故障進(jìn)行參考，同時(shí)建議在日常維修過程中要經(jīng)常備份這類關(guān)鍵參數(shù)，以備不時(shí)之需[17]。

5 討論與總結(jié)

目前西門子Definition AS CT在各大醫(yī)院普遍都有裝機(jī)，絕大多數(shù)醫(yī)院對(duì)一些常見的故障，如球管損壞、高壓打火、探測(cè)器模塊損壞、計(jì)算機(jī)故障等，往往通過整體更換的方式解決，很少嘗試自主維修，且未借助各類維修工具與方法對(duì)故障進(jìn)行系統(tǒng)分析排查，從而導(dǎo)致故障排查不徹底，甚至將故障擴(kuò)大化[18]。對(duì)類似于本文中的復(fù)雜故障，又往往缺少成熟的維修經(jīng)驗(yàn)與維修思路，未利用現(xiàn)有的工具以最小成本解決問題，從而導(dǎo)致設(shè)備的維護(hù)成本增加。本文針對(duì)上述檢查床、前滑環(huán)系統(tǒng)及重建計(jì)算機(jī)軟件故障等此類復(fù)雜故障進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與排查，提出了詳細(xì)的維修方法，借助西門子CT維修模式下的功能，篩選出每個(gè)關(guān)鍵報(bào)錯(cuò)并進(jìn)行有效判斷，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理，將結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化和類比（如將床控制板復(fù)雜的電路進(jìn)行簡(jiǎn)化、將天線簡(jiǎn)化類比為電阻等），從而快速找到故障原因，提出解決方案，通過自主維修以最小的成本解決故障，可節(jié)省大量維修經(jīng)費(fèi)，減少設(shè)備的停機(jī)時(shí)間[19]。作為臨床工程技術(shù)人員，在日常維修過程中需要熟悉設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、物理連接以及各部件的工作原理，掌握一些關(guān)鍵報(bào)錯(cuò)代碼及分析方法，嘗試不同的維修方法，進(jìn)行診斷和維修，從而快速解決故障、恢復(fù)機(jī)器的運(yùn)行、減少停機(jī)時(shí)間，提高工作效率[20]。