西門(mén)子Definition雙源CT典型故障維修案例分析

孫小磊，肖吳進(jìn)

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 臨床醫(yī)學(xué)工程處，江蘇 南京 210029

引言

西門(mén)子Definition CT是我院于2007年安裝的第一臺(tái)雙源CT，作為一款經(jīng)典機(jī)型，廣泛應(yīng)用于臨床檢查中。目前，該臺(tái)設(shè)備仍然承擔(dān)著我院心臟冠脈、術(shù)前肺結(jié)節(jié)、CTA、常規(guī)增強(qiáng)以及普通平掃等大量檢查工作，其雙球管和雙探測(cè)器系統(tǒng)在心臟冠脈檢查中具有巨大的優(yōu)勢(shì)[1]，為我院心臟醫(yī)學(xué)方面的診斷、治療以及科研工作提供了強(qiáng)有力的輔助和大量有價(jià)值的臨床科研數(shù)據(jù)，推動(dòng)了我院放射科和心臟科的學(xué)科建設(shè)和發(fā)展。機(jī)器至今已使用十余年，存在內(nèi)部配件老化、狀態(tài)不穩(wěn)定等問(wèn)題，在使用過(guò)程中多次發(fā)生軟件和硬件故障，一旦機(jī)器出現(xiàn)故障，將會(huì)嚴(yán)重影響病人的正常檢查和科室的工作。對(duì)于軟件故障例如數(shù)據(jù)庫(kù)[2]、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等故障，維修方法已經(jīng)較為成熟，基本都能解決。但當(dāng)發(fā)生硬件故障如球管、高壓部件、床部件、計(jì)算機(jī)硬件以及各類控制板等故障時(shí)[3]，目前絕大多數(shù)醫(yī)院的常規(guī)維修模式多以原廠維修為主，整體更換配件，并不會(huì)對(duì)硬件本身的故障進(jìn)行詳細(xì)地分析和研究，無(wú)法得出硬件故障或損壞的具體原因，無(wú)法做到精細(xì)化維修，從而導(dǎo)致維修成本過(guò)高、科室壓力增大。例如當(dāng)此臺(tái)設(shè)備遇到靜態(tài)部分主控模塊（Universal Master Stationary，UMAS）故障時(shí)，廠家傳統(tǒng)的檢測(cè)、維修方法較為簡(jiǎn)單單一，嘗試后并不能解決故障，且無(wú)法找到損壞的具體單元，只能整體更換UMAS部件，更換成本較高，性價(jià)比較低。本著為醫(yī)院科室降低成本、保障設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行的原則，綜合考慮設(shè)備及科室現(xiàn)狀，探索科學(xué)有效的新維修方式，以此來(lái)降低設(shè)備的維護(hù)成本，提升設(shè)備的整體性能，保障設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)備基本信息原理

西門(mén)子Definition雙源CT是西門(mén)子SENTION系列的一款經(jīng)典機(jī)型，廣泛應(yīng)用于臨床檢查中，其系統(tǒng)集成了兩套X射線發(fā)生系統(tǒng)和兩套對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集系統(tǒng)，具有掃描速度快、劑量小的特點(diǎn)[4]。其工作原理是兩套X射線的發(fā)生裝置和兩套探測(cè)器系統(tǒng)呈一定角度安裝在同一平面，可進(jìn)行同步掃描，也可以是單套系統(tǒng)單獨(dú)掃描[5]。此外，兩套X射線球管既可發(fā)射同樣電壓的射線也可以發(fā)射不同電壓的射線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合或分離，從而實(shí)現(xiàn)單能量掃描和雙能量掃描，滿足臨床需求。雙源CT由機(jī)架（Gantry）、圖像系統(tǒng)（Imaging System）及檢查床（Patient Handling System）三大部分構(gòu)成，其中機(jī)架主要結(jié)構(gòu)可以分為動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)單元和靜態(tài)單元，動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)單元包括球管、探測(cè)器系統(tǒng)、高壓油箱等，靜態(tài)單元包括機(jī)架面板、冷卻系統(tǒng)、UMAS等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。其中UMAS作為系統(tǒng)主要部件的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）通訊[6]、快速連接（Fastlink）、急停（Stop）回路等信號(hào)的控制反饋單元固定在機(jī)架右側(cè)，一旦檢測(cè)到連接的某一系統(tǒng)部件異常將產(chǎn)生相關(guān)報(bào)錯(cuò)，UMAS隨即產(chǎn)生反饋?lái)憫?yīng)而不能正常初始化，從而導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常工作，UMAS連接組成如圖2所示。UMAS相關(guān)故障是此臺(tái)CT較為常見(jiàn)的故障，但故障原因復(fù)雜多變，排查困難。因此，需要熟悉掌握UMAS的工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成，才能準(zhǔn)確排查故障。本文針對(duì)兩例UMAS相關(guān)故障進(jìn)行分析討論，并提出了具體的排除方法和可行性解決方案，為同行維修此類故障提供參考。

圖1 雙源CT系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

圖2 UMAS連接組成圖

2 故障一

2.1 故障現(xiàn)象

機(jī)器在開(kāi)機(jī)過(guò)程中機(jī)架未正常啟動(dòng)，始終無(wú)法達(dá)到待機(jī)（Standby）狀態(tài)，無(wú)法正常使用。

2.2 故障分析及解決方案

進(jìn)入維修模式查看報(bào)錯(cuò)日志，發(fā)現(xiàn)報(bào)“CT_PHS_59”錯(cuò)誤[7]。分析CT_PHS錯(cuò)誤代碼的具體內(nèi)容，提示是檢查床控制模塊（Liegen Master，LMAS）加載失敗（圖3），導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法達(dá)到待機(jī)狀態(tài)，故懷疑LMAS相關(guān)故障導(dǎo)致機(jī)器宕機(jī)。

圖3 報(bào)錯(cuò)信息

于是根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，按照以下步驟進(jìn)行故障排除。

（1）斷電重啟。關(guān)閉系統(tǒng)、UPS及總電源，將機(jī)器徹底斷電大關(guān)機(jī)然后重啟，機(jī)架仍未正常啟動(dòng)且報(bào)錯(cuò)依舊，反復(fù)幾次故障依舊。

（2）查看UMAS狀態(tài)。拆開(kāi)機(jī)架側(cè)蓋，檢查發(fā)現(xiàn)UMAS狀態(tài)異常，未正常啟動(dòng)。結(jié)合報(bào)錯(cuò)信息判斷是LMAS加載失敗反饋至UMAS計(jì)算機(jī)，從而導(dǎo)致UMAS狀態(tài)異常，同時(shí)在維修程序中測(cè)試并排除UMAS故障。而LMAS加載失敗可能是其內(nèi)部固件程序（Firmware）丟失或者本身硬件損壞。

（3）檢測(cè)LMAS。拆開(kāi)床頭下底座蓋板，檢查L(zhǎng)MAS上的光纖、連接至UMAS上的CAN通訊線X4701正常。檢查L(zhǎng)MAS旁保險(xiǎn)及K701開(kāi)關(guān)皆正常，LMAS上的5、24、36 V等顯示燈都亮且皆能測(cè)量到正常的電壓值，說(shuō)明輸入輸出正常，排除LMAS硬件損壞。

（4）故障確診。進(jìn)入本地維修下的配置單元（Configuration）中查看機(jī)器各部件的機(jī)器（Machine）狀態(tài)[8]，發(fā)現(xiàn)LMAS的狀態(tài)是黃色的，即系統(tǒng)未識(shí)別，故懷疑是LMAS內(nèi)部Firmware丟失導(dǎo)致此故障。

（5）故障排除。在維修程序中保存Machine、自動(dòng)刷Firmware后重啟機(jī)器，結(jié)果LMAS的狀態(tài)依舊，故障依舊。于是進(jìn)入管理員模式，在C:somaris\UMASFirmwareTools路徑下，找到并運(yùn)行installLMAS.cmd，返回設(shè)備的應(yīng)用（Syngo）系統(tǒng)的本地維修再次刷Firmware重啟機(jī)器后報(bào)錯(cuò)消失，LMAS狀態(tài)恢復(fù)正常，機(jī)架正常啟動(dòng)，故障解決。

3 故障二

3.1 故障現(xiàn)象

機(jī)器時(shí)常在關(guān)機(jī)后開(kāi)機(jī)或重啟過(guò)程中無(wú)法正常啟動(dòng)，控制計(jì)算機(jī)（ICS）左下角出現(xiàn)“Resuming 30～40 s”提示且反復(fù)進(jìn)行，直到Resuming失敗，提示進(jìn)行重啟為止，在此過(guò)程中且機(jī)架屏幕出現(xiàn)黑屏或者藍(lán)屏無(wú)信息等現(xiàn)象（圖4），但機(jī)架始終未啟動(dòng)（機(jī)架左右兩側(cè)的面板背燈皆是灰的，不亮），機(jī)器重啟后會(huì)再次出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，反復(fù)如此。

圖4 報(bào)錯(cuò)現(xiàn)象

3.2 故障分析及解決方案

根據(jù)故障現(xiàn)象及報(bào)錯(cuò)初步判斷故障原因可能是通信故障或是UMAS故障。針對(duì)故障現(xiàn)象檢查測(cè)試內(nèi)部相關(guān)硬件，并測(cè)試CAN通訊、Fastlink等狀態(tài)皆正常，排除通信故障的可能。

于是根據(jù)以往維修經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行如下故障排除。

（1）快速應(yīng)急處理。在set up菜單中點(diǎn)擊continue嘗試使機(jī)器的通訊建立連接，結(jié)果失敗。于是關(guān)閉系統(tǒng)、UPS及總電源，將機(jī)器徹底斷電關(guān)機(jī)然后重啟，機(jī)器仍然無(wú)法啟動(dòng)，反復(fù)幾次故障現(xiàn)象依舊。

（2）進(jìn)入Local Service。在Syngo系統(tǒng)下進(jìn)入本地維修查看報(bào)錯(cuò)信息[9]，發(fā)現(xiàn)報(bào)“CT_GSV、CT_MAS、CT_PHS”等錯(cuò)誤，分析報(bào)錯(cuò)信息可知，部分硬件在啟動(dòng)過(guò)程中Firmware丟失，從UMAS的閃存（flash memory）中讀取文件失敗。進(jìn)入本地維修下的Configuration中查看所有部件的Machine狀態(tài)[10]，發(fā)現(xiàn)諸如控制盒（ControlBox）、檢查床系統(tǒng)（PatientTable LMAS） 、冷卻系統(tǒng)（Cooling）、探測(cè)器系統(tǒng)（DMS_A/B）、心電模塊（PMM）、球管（Tube_A/B）、準(zhǔn)直器系統(tǒng)（TCO_A/B）等所有部件的配置狀態(tài)是黃色，即系統(tǒng)未正常識(shí)別。出現(xiàn)此類故障的原因可能是各部件損壞或者UMAS故障未正常啟動(dòng)。為進(jìn)一步確定故障原因，分別測(cè)試LMAS、PMM等硬件均正常。例如檢查L(zhǎng)MAS的輸入輸出電源[11]、光纖、相關(guān)通訊接線接口、狀態(tài)指示燈等皆正常，因此初步判定機(jī)器產(chǎn)生上述故障現(xiàn)象是由UMAS故障導(dǎo)致的。

（3）故障確診。進(jìn)一步分析UMAS的故障原因，嘗試在維修模式下自動(dòng)刷Firmware，結(jié)果失敗。于是進(jìn)入管理員模式下的C:somaris\UMASFirmwareTools，運(yùn)行installUMAS.cmd，然后回Syngo系統(tǒng)[12]手動(dòng)強(qiáng)刷Firmware結(jié)果失敗，兩種方法都無(wú)法將Firmware程序?qū)戇M(jìn)UMAS中。此外，結(jié)合報(bào)錯(cuò)中無(wú)法從UMAS的flash memory中讀取文件這一關(guān)鍵信息，將UMAS類比成一臺(tái)計(jì)算機(jī)，無(wú)法讀取文件可能原因是UMAS中存儲(chǔ)這些重要程序和文件的“硬盤(pán)”損壞。同時(shí)，在日志檢索欄Message_ID[13]中輸入325、Source Name中輸入CT_IS等檢索條件查看UMAS緩存狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其緩存空間被異常占用過(guò)多且斷電重啟后無(wú)法釋放緩存空間。綜上分析，確認(rèn)機(jī)器產(chǎn)生的上述故障現(xiàn)象是由UMAS存儲(chǔ)部件損壞使開(kāi)機(jī)初始化過(guò)程中無(wú)法讀取并運(yùn)行相關(guān)文件導(dǎo)致的。

（4）故障解決。打開(kāi)UMAS內(nèi)部的存儲(chǔ)部件，發(fā)現(xiàn)其是一個(gè)256 MB的CF卡（圖5）。在未知其內(nèi)部?jī)?nèi)容的情況下，利用讀卡器讀取其中的內(nèi)容，在Windows系統(tǒng)下可讀取分區(qū)，但由于分區(qū)文件不是系統(tǒng)所能識(shí)別的文件類型（其文件類別是QNX格式，見(jiàn)圖6），所以文件內(nèi)容無(wú)法讀到。因此，采取保守方法將此存儲(chǔ)卡中的內(nèi)容完全拷貝下來(lái)（做鏡像并不能保證將其內(nèi)部加密文件完全復(fù)制），通過(guò)專用拷貝機(jī)將原卡內(nèi)部的內(nèi)容完全硬拷貝至新購(gòu)買(mǎi)的CF卡（存儲(chǔ)容量不作要求）中，將新的CF卡裝回后刷Firmware成功，重啟后機(jī)器恢復(fù)Standby狀態(tài)[14]，所有部件的Machine狀態(tài)恢復(fù)正常。反復(fù)重啟機(jī)器，狀態(tài)正常并且開(kāi)機(jī)速度顯著提升，報(bào)錯(cuò)現(xiàn)象消失，故障解決[15]。

圖5 UMAS內(nèi)部存儲(chǔ)卡

圖6 讀取CF卡得到的信息內(nèi)容

4 討論

諸如此類故障，傳統(tǒng)的維修方式是整體更換UMAS部件，成本較高，性價(jià)比較低，大大增加了設(shè)備的維護(hù)成本，不利于科室的長(zhǎng)久發(fā)展[16]?；诖?，總結(jié)以往的維修經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)科學(xué)合理的類比維修方法，大膽嘗試只更換UMAS內(nèi)部的存儲(chǔ)卡（CF卡），硬拷貝存儲(chǔ)卡中的內(nèi)容，然后手動(dòng)強(qiáng)刷Firmware程序解決故障，機(jī)器的開(kāi)機(jī)速度顯著提升，使用至今運(yùn)行穩(wěn)定未發(fā)生故障[17]。此次維修是一次創(chuàng)新維修，此類維修方法在此之前從未有工程技術(shù)人員嘗試過(guò)，使得西門(mén)子不同機(jī)型的CT再遇到同類問(wèn)題時(shí)基本可以參照解決，大大降低了維修成本（節(jié)省成本近三十萬(wàn)元）和難度，提高了維修效率（耗時(shí)1 d左右），同時(shí)提升了設(shè)備的性能，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

5 結(jié)論

我院的西門(mén)子Definition雙源CT臨床使用率高，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障將嚴(yán)重影響科室的正常工作和病人的檢查。同時(shí)作為一臺(tái)精密的大型醫(yī)療影像設(shè)備，其組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配件老化，故障維修難度較大，同一故障甚至可能有多種原因。這就要求臨床工程技術(shù)人員需要具備快速準(zhǔn)確判斷和迅速檢修的能力與素養(yǎng)。因此，日常維修需要總結(jié)科學(xué)、合理、高效的維修方法，綜合評(píng)估設(shè)備整體狀況，不拘泥于傳統(tǒng)維修模式，開(kāi)拓思維，嘗試并實(shí)踐創(chuàng)新方法，從而做到準(zhǔn)確判斷、快速解決故障，同時(shí)兼顧設(shè)備性能的改進(jìn)。這樣不僅有利于降低設(shè)備的故障率、維修難度和成本，提高設(shè)備維修效率和設(shè)備的整體性能，有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，同時(shí)可為設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)和管理提供基礎(chǔ)條件，最終使設(shè)備更加高效穩(wěn)定地服務(wù)于臨床，使病人獲得更加精準(zhǔn)的醫(yī)療服務(wù)，促進(jìn)科室和醫(yī)院的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。