飛利浦HD15彩超基本原理及故障排查

黃慶豐

廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 設(shè)備科，廣西 南寧 530027

飛利浦HD15彩超（下稱HD15）不僅綜合繼承了HD的iU22與iE33成熟優(yōu)勢(shì)，還創(chuàng)新地吸取了磁共振成像與造影成像的技術(shù)精髓，使圖像顯示更快、更精致，拓展了醫(yī)院超聲科對(duì)更高診療需求的技術(shù)職能[1]。本文介紹HD15的基本結(jié)構(gòu)以及工作流程，然后將幾種常見的故障進(jìn)行深入的剖析。

1 HD15的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

與其他超聲設(shè)備基本原理相似，HD15的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由前端電路板箱（E-box）、計(jì)算機(jī)（main PC）、電源系統(tǒng)等幾大部分組成。E-box統(tǒng)稱為系統(tǒng)的前端（圖1），主要包括：1塊DB板（分配板）、1塊BP板(底板)、1塊AIM板(模擬輸入板)、1塊ACB板(采集控制板)以及2塊FE板(發(fā)射接收板)、1塊MC板（馬達(dá)控制板）[2]。

圖1 HD15前端超聲發(fā)射系統(tǒng)

各個(gè)板塊的功能如下：DB板傳輸探頭控制信號(hào)至圖像系統(tǒng)，從ACB板接收探頭的識(shí)別信號(hào)。BP板提供FE、AIM、ACB和DB板的連接數(shù)據(jù)通路。FE發(fā)射和接收板，發(fā)射的時(shí)候形成電子束，并處理接收信號(hào)，每塊板提供64個(gè)通道去接收、發(fā)射超聲聲束，兩塊FE板一共128個(gè)通道數(shù)據(jù)疊加起來，然后由其中1塊FE合成射頻數(shù)據(jù)送到ACB進(jìn)行處理。AIM板的主要作用是產(chǎn)生主晶振時(shí)鐘給系統(tǒng)的前端。ACB板用于控制和解調(diào)、波束處理，提供成像探頭的控制信號(hào)，執(zhí)行前端的圖像處理并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC），并且通過線纜將前端采集的數(shù)字射頻信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像的處理。MC板的功能是驅(qū)動(dòng)三維探頭的馬達(dá)。

HD15的電源系統(tǒng)分成兩個(gè)部分，分別是主電源和計(jì)算機(jī)電源[3]。外接的交流電壓通過主電源輸入至設(shè)備中，主電源會(huì)對(duì)輸入的220 V交流電壓進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，得到設(shè)備各個(gè)部分所需要的交直流電壓；計(jì)算機(jī)有單獨(dú)的ATX電源。整機(jī)上電流流程是：在機(jī)器外接市電的情況下，主電源只有一組電壓輸出（110 V交流電壓），此組電壓通過一條電纜給計(jì)算機(jī)電源供電，當(dāng)開機(jī)時(shí)實(shí)際上是讓計(jì)算機(jī)啟動(dòng)，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，安裝在計(jì)算機(jī)里面的接口板卡（PCIO）在計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過一根線纜經(jīng)ACB板給主電源一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，主電源其他各組電壓才真正啟動(dòng)，負(fù)責(zé)HD15的前端，外接打印機(jī)以及LED顯示器的電源供應(yīng)。了解各組電壓的工作狀態(tài)和流程，在HD15出現(xiàn)內(nèi)部供電故障時(shí)，對(duì)分析故障幫助很大。

2 HD15常見故障方案及維修

HD15的常見故障判斷主要有兩種方法，我們結(jié)合一些例子進(jìn)行闡述。

2.1 通過開機(jī)啟動(dòng)順序來判斷故障的來源

HD15的開機(jī)過程大體分成3步：① 僅僅顯示“PHILIPS”,這段時(shí)間主要完成計(jì)算機(jī)主板BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）的加載，檢測(cè)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的基本板塊；② 顯示“PHILIPS”時(shí)伴隨下面的滾動(dòng)進(jìn)度條，這個(gè)階段開始加載基本的操作系統(tǒng)，如果這個(gè)階段出現(xiàn)故障，我們主要懷疑系統(tǒng)軟件是否崩潰；③ 出現(xiàn)藍(lán)色底的飛利浦加載界面，主要用于加載超聲系統(tǒng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。這個(gè)階段是運(yùn)行應(yīng)用軟件，接收前端各部件進(jìn)行自檢的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。由于這個(gè)階段的加載涉及系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，所以出現(xiàn)故障時(shí)我們可以懷疑的方向很多[4]：有可能是電源系統(tǒng)無法提供探頭所需要的電壓電流；也有可能是由于計(jì)算機(jī)硬件及超聲相關(guān)軟件的損壞；還有可能是前端電路板故障或前端與計(jì)算機(jī)之間的通訊出現(xiàn)故障，控制面板的連接故障也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停頓在這個(gè)階段。系統(tǒng)如果停留在這個(gè)階段，就需要用到后面介紹的第二種故障判斷方法。

例如，機(jī)器自動(dòng)重啟，一開始是正常使用過程中偶爾出現(xiàn)，后來現(xiàn)象越來越頻繁，最后發(fā)展到在開機(jī)的過程中也會(huì)出現(xiàn)重啟，毫無規(guī)律。經(jīng)分析得知，機(jī)器的重啟通常是由電源和軟件系統(tǒng)的不穩(wěn)定引起（也包括負(fù)載過重原因引起的電源斷電重啟），從盡量簡(jiǎn)單的處理原則出發(fā)，重裝軟件系統(tǒng)，故障依舊；接下來重點(diǎn)排查電源部分，根據(jù)以上分析得知，計(jì)算機(jī)的ATX電源輸入電壓是從主電源來的，因此嘗試不經(jīng)主電源直接給計(jì)算機(jī)供電，發(fā)現(xiàn)故障仍沒有改變，由此基本確定，故障出在計(jì)算機(jī)部分（由以上介紹的工作原理分析得知，只要計(jì)算機(jī)正常，就算主電源、前端、鍵盤等部分有故障，機(jī)器也應(yīng)運(yùn)行通過前兩步后停留在第三步界面而不會(huì)重啟），更換PC電源后機(jī)器恢復(fù)正常。

2.2 通過查看系統(tǒng)日志判斷故障來源

HD15停留在第三步（應(yīng)用軟件加載界面），可以懷疑的故障原因很多，所以要用系統(tǒng)日志來輔助故障排查。在此之前，需要先進(jìn)行計(jì)算機(jī)部分可靠性的測(cè)試，因計(jì)算機(jī)的故障也會(huì)使機(jī)器停在第三步；另外穩(wěn)定可靠的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)讓日志的內(nèi)容更準(zhǔn)確。由以上HD15的工作原理分析可知，計(jì)算機(jī)和前端、主電源之間的工作是聯(lián)動(dòng)的，因此可以采用隔離前端的方法，讓計(jì)算機(jī)單獨(dú)工作，確認(rèn)計(jì)算機(jī)本身是否有問題[5-6]。具體做法是：關(guān)機(jī)狀態(tài)下斷開前端和計(jì)算機(jī)之間的連線（讓計(jì)算機(jī)單獨(dú)啟動(dòng)），開機(jī)后，在剛進(jìn)入應(yīng)用軟件加載界面屏幕下方出現(xiàn)“U”提示符時(shí)按下“Ctrl+Alt+S”鍵，進(jìn)入超聲模擬方式。在此方式下，如顯示屏內(nèi)能出現(xiàn)超聲區(qū)，且超聲區(qū)回波能隨“二維”“深度”等功能鍵的控制，就能判斷計(jì)算機(jī)軟硬件功能是正常的。如在超聲模擬界面下無可調(diào)的超聲區(qū)，可判斷計(jì)算機(jī)出了問題。計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和普通的PC類似，內(nèi)部軟硬件故障的具體排查是較通用的方法，在此就不一一闡述。我們把重點(diǎn)放在非計(jì)算機(jī)的故障點(diǎn)分析排查上，就需用到日志輔助排查。

HD15是基于Windows XP操作系統(tǒng)，所以我們可以利用Windows附件中的事件查看器（Event Viewer）來查看系統(tǒng)錯(cuò)誤日志（Event Log）。具體做法是：在剛進(jìn)入應(yīng)用軟件加載界面屏幕下方出現(xiàn)“U”提示符時(shí)同時(shí)按下“Ctrl+Alt+R”鍵，進(jìn)入系統(tǒng)的測(cè)試（TEST）模式，在測(cè)試模式下我們可以將系統(tǒng)的日志下載至U盤之中，用Windows自帶的事件查看器打開進(jìn)行分析。下面我們針對(duì)幾個(gè)具體的案例加以分析。

（1）HD15開機(jī)啟動(dòng)后停留在第三步，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)主電源各組電壓正常，排除計(jì)算機(jī)故障后，下載日志分析。系統(tǒng)的報(bào)錯(cuò)顯示“system communication failed”（系統(tǒng)通信不正常）。根據(jù)上面提到的HD15的工作原理我們可以知道，前端和PC之間的通信是由ACB板負(fù)責(zé)，通過一根線纜與計(jì)算機(jī)之間完成，如果出現(xiàn)連接失敗，就會(huì)使計(jì)算機(jī)在開機(jī)加載應(yīng)用軟件時(shí)得不到前端的數(shù)據(jù)回復(fù)，出現(xiàn)通信失敗的故障，經(jīng)萬用表測(cè)量，線纜正常（內(nèi)部無斷線），最后更換ACB板后故障解決。

（2）HD15開機(jī)啟動(dòng)后停留在第三步，對(duì)主電源的各組電壓進(jìn)行測(cè)量，±5 V、±12 V、±100 V、48 V輸出正常，只有正負(fù)高壓（HV）偏低，為28 V。懷疑彩超的主電源出現(xiàn)故障，結(jié)合下載的日志進(jìn)行分析：發(fā)現(xiàn)“Field service Text：HV calibration failed； HV time-out；”（機(jī)器自檢 ：探頭供電的高壓不正常；HV值偏低），基本確認(rèn)是機(jī)器的主電源出現(xiàn)問題，更換主電源后問題解決。

（3）HD15開機(jī)啟動(dòng)后停留在第三步，經(jīng)測(cè)量，主電源的各組電壓輸出正常。隔離前端法確認(rèn)計(jì)算機(jī)的軟硬件沒故障，重點(diǎn)懷疑前端的電路板有問題。我們?nèi)匀徊捎猛瑯臃椒ㄏ螺d日志進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)“m3d motor：The motor controller reported error”（三維探頭：控制板異常），三維探頭或三維專用的馬達(dá)控制板出現(xiàn)故障都會(huì)引起這個(gè)現(xiàn)象，更換三維馬達(dá)控制板，機(jī)器正常。

（4）HD15開機(jī)啟動(dòng)后停留在第三步，經(jīng)測(cè)量，主電源的各組電壓輸出正常。隔離前端法排除計(jì)算機(jī)故障，下載日志看到信息“ADC conversion failed”（模數(shù)轉(zhuǎn)換失?。?，更換負(fù)責(zé)此功能的ACB板后機(jī)器正常。

3 小結(jié)

通過本文的介紹，我們首先了解了飛利浦HD15彩色超聲系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)以及成像原理，面對(duì)故障的時(shí)候，首先從系統(tǒng)的開機(jī)過程結(jié)合前端隔離法分析出故障所在的大體位置，然后根據(jù)日志所記載的報(bào)錯(cuò)信息結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和成像原理做出具體仔細(xì)的分析，最后找到故障的根源[7]。

[1]陳智文,張旦松.B型超聲診斷儀原理、調(diào)試與維修[M].武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社,2000.

[2]徐躍,梁碧玲.醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)[M].2版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2005.

[3]徐曉峰.S2000彩超硬件結(jié)構(gòu)原理及分析[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2012,(6):123-124.

[4]羅志才.菲利浦HD15彩超故障2例分析及檢修[J].醫(yī)藥前沿,2012,(23):357.

[5]于左.HDI5000彩超電源維修[J].醫(yī)療裝備,2010,(11):37.

[6]潘軍.彩超常見故障維修4例[J].醫(yī)學(xué)信息(上旬刊),2011,(6):4015-4016.

[7]開啟全科應(yīng)用新時(shí)代—飛利浦HD15超聲成像系統(tǒng)的臨床應(yīng)用前景[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué),2010,(8):165-166.