飛利浦IU22彩超初始化異常故障維修兩例

董繼偉，穆欣

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，北京 100029

引言

彩超是臨床上常見的一種輔助診斷設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)[1-2]、消化系統(tǒng)[3-5]、泌尿系統(tǒng)[6]、各種腺體、婦科、產(chǎn)科中多種疾病的輔助診斷[7-9]，尤其是在婦產(chǎn)科中的應(yīng)用尤為常見。在現(xiàn)代化醫(yī)院中，彩超設(shè)備的故障不僅會(huì)給醫(yī)院帶來經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)延長患者的等待時(shí)間，影響患者的就醫(yī)體驗(yàn)[10-14]。因此，故障發(fā)生時(shí)，工程師應(yīng)該及時(shí)響應(yīng)，快速鎖定故障位置，高效完成維修工作[15-16]。常見的故障排除方法包括電阻測試法、電壓測試法、電流測試法、儀表測試法、常規(guī)檢查法、更換配件法、直接檢查法、逐步排除法、調(diào)整參數(shù)法、原理分析法等。在彩超維修時(shí)，單一的維修方法往往很難達(dá)到理想的維修效果，需結(jié)合兩種及以上維修方法[17-18]。本文以飛利浦IU22 彩超為例，總結(jié)了設(shè)備初始化過程中的兩例故障，并使用故障排除法、參數(shù)調(diào)整法、常規(guī)檢查法等相結(jié)合的方式進(jìn)行了故障排查，可為相關(guān)維修工作提供參考。

1 IU22的結(jié)構(gòu)組成與相關(guān)工作原理

1.1 IU22的結(jié)構(gòu)部件及工作原理

飛利浦IU22 彩超主要由5 部分構(gòu)成：用來進(jìn)行超聲波發(fā)射與連接的前端部分、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)[18]，5 個(gè)部分相互配合，完成患者受檢部位的圖像采集。飛利浦IU22 彩超硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

圖1 飛利浦IU22彩超硬件結(jié)構(gòu)示意圖

（1）該設(shè)備分布在前端部分的部件有前端控制模塊、通道板、模擬電壓調(diào)制板、前端信號(hào)采集板及探頭選擇模塊[19]。IU22 前端部分的結(jié)構(gòu)與功能如圖2 所示。

圖2 IU22前端部分的結(jié)構(gòu)與功能圖

（2）IU22 超聲的后端為控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包含計(jì)算機(jī)主機(jī)、圖像處理系統(tǒng)、視頻的輸入與輸出接口等[20]。① 主計(jì)算機(jī)是整個(gè)超聲系統(tǒng)的大腦，可以對(duì)用戶的指令做出及時(shí)響應(yīng)，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行處理；② 圖形處理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將主計(jì)算機(jī)傳輸進(jìn)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成本機(jī)數(shù)據(jù)，并將多普勒頻移信號(hào)轉(zhuǎn)化成圖像數(shù)據(jù)，形成圖像并存儲(chǔ)；③ 電源系統(tǒng)可以為整個(gè)超聲系統(tǒng)供電；④ 操作系統(tǒng)由控制面板及其接口、觸摸屏、藍(lán)牙接收器等組成；⑤ 圖像顯示系統(tǒng)可以將超聲信息傳輸至顯示器進(jìn)行圖像顯示[21]。各系統(tǒng)與部件相互作用可將患者受檢部位的信息準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來。IU22超聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能圖如圖3 所示。

圖3 IU22超聲結(jié)構(gòu)功能圖

1.2 IU22超聲初始化過程

IU22 初始化過程中重要的一步是開機(jī)引導(dǎo)，其開機(jī)引導(dǎo)的基本步驟如下：壓下電源開關(guān)后，前端電源先開啟，統(tǒng)一音視頻輸出板開始檢測前端嵌入控制器（Front-end Embedded Controller，F(xiàn)EC）板的狀態(tài)，經(jīng)100～200 ms，后端電源開啟，提供復(fù)位信號(hào)給主控計(jì)算機(jī)母版。母版復(fù)位成功后，基本輸入/輸出系統(tǒng)（Basic Input/Output System，BIOS）開始工作，配置各種參數(shù)并檢測各個(gè)硬件狀態(tài)，同時(shí)做一系列地址分配，此過程顯示屏上會(huì)出現(xiàn)硬件初始化提示。如BIOS 發(fā)現(xiàn)主機(jī)沒有響應(yīng)或有故障還會(huì)重新啟動(dòng)引導(dǎo)程序；如計(jì)算機(jī)硬件正常，則開始初始化軟件，屏幕上會(huì)指示裝入操作程序和一系列外設(shè)應(yīng)用軟件，再進(jìn)一步進(jìn)入后臺(tái)監(jiān)控程序。此時(shí)如有出錯(cuò)會(huì)報(bào)錯(cuò)，這時(shí)可以進(jìn)入最小環(huán)境測試程序，查找故障；如正常則下一步會(huì)裝入飛利浦應(yīng)用超聲軟件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)彩色畫面，直到最后引導(dǎo)完成。超聲引導(dǎo)步驟如圖4 所示。

圖4 超聲引導(dǎo)步驟圖

2 故障實(shí)例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)后設(shè)備無法引導(dǎo)，顯示屏上無顯示。

2.1.2 故障分析與維修

結(jié)合圖4 超聲引導(dǎo)步驟可知，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)此故障時(shí)，可使用故障排除法進(jìn)行故障原因的探查。重新開機(jī)發(fā)現(xiàn)設(shè)備仍然無法引導(dǎo)，且未出現(xiàn)類似蜂鳴器的“嘀”聲，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)可知，出現(xiàn)此類故障的原因可能有以下幾種：① 設(shè)備供電電源發(fā)生故障；② FEC 板不能正確配置統(tǒng)一音視頻輸出板；③ 主計(jì)算機(jī)母版發(fā)生故障或通信網(wǎng)絡(luò)上的BIOS出現(xiàn)故障。本研究采用故障逐步排查法與隔離排查法對(duì)故障進(jìn)行排查。

（1）查看供電系統(tǒng)原理圖（圖5）并根據(jù)原理圖進(jìn)行逐步排查，打開設(shè)備后蓋，觀察前端電源分配板和后端電源板上對(duì)應(yīng)的指示燈，發(fā)現(xiàn)指示燈正常，同時(shí)測量兩塊電源板上有無±5.3、±12、±3.5 V 的電壓，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，排除前后端供電系統(tǒng)故障的可能。

圖5 供電系統(tǒng)原理圖

（2）繼續(xù)排查FEC 板是否能夠正確配置統(tǒng)一音視頻輸出板，本次采用隔離排除法進(jìn)行檢驗(yàn)，關(guān)掉電源斷路器，靜待幾秒鐘后重新打開，使用木制細(xì)針按壓視頻輸入輸出接口板或統(tǒng)一音視頻輸出板中右邊的小孔內(nèi)的開關(guān)，小孔內(nèi)的白色LED 燈亮起。按下DVD 旁邊的PS_ON 開關(guān)，未見明顯異常，排除FEC 板故障的可能性。

（3）繼續(xù)進(jìn)行故障排查，檢驗(yàn)主計(jì)算機(jī)母版或通信網(wǎng)絡(luò)上的BIOS 是否出錯(cuò)，重新設(shè)置BIOS 后進(jìn)行重啟，設(shè)備未發(fā)生明顯變化，查看發(fā)現(xiàn)三個(gè)硬盤信息正常，硬盤驅(qū)動(dòng)器正常，此時(shí)考慮為軟件發(fā)生異常，重新進(jìn)行軟件安裝，重啟IU22 彩超設(shè)備后，設(shè)備可正常開機(jī)，出現(xiàn)彩色畫面。再次重啟設(shè)備，未出現(xiàn)故障，故障解除。

2.1.3 小結(jié)

當(dāng)IU22 超聲設(shè)備不能正常引導(dǎo)出現(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象時(shí)，類似蜂鳴器的“嘀”聲往往是判斷故障原因的一個(gè)重要參考。當(dāng)設(shè)備黑屏伴隨蜂鳴聲時(shí)，一般會(huì)考慮視頻出現(xiàn)故障，解決方案是將另一個(gè)視頻信號(hào)連接到顯示器VUA 的輸入端，若設(shè)備仍不能正常引導(dǎo)，極有可能是顯示器出現(xiàn)故障，需要維修或更換顯示器；若在另一個(gè)視頻接入時(shí)，設(shè)備能夠正常顯像，則可能是主控計(jì)算機(jī)的音視頻輸入輸出板出現(xiàn)故障，可以通過前述的排除法進(jìn)行具體故障點(diǎn)的確定。如果能夠聽到蜂鳴聲且設(shè)備畫面可以引導(dǎo)，而進(jìn)入硬件初始化時(shí)設(shè)備出現(xiàn)死機(jī)，應(yīng)該使用故障點(diǎn)規(guī)避法使線路繞過FEC 板進(jìn)行通信，若此時(shí)硬件初始化過程中的死機(jī)現(xiàn)象發(fā)生改變，則可以排除包括前端供電電源在內(nèi)的前端線路或FEC 板發(fā)生故障的可能性。此時(shí)可以進(jìn)一步探討FEC 板上的故障點(diǎn)，如可以使用專用的筆記本電腦連接FMC Debug輸出口進(jìn)行測試。由此可見，在故障排查過程中，工程師原有的經(jīng)驗(yàn)積累對(duì)于故障點(diǎn)的排查具有至關(guān)重要的作用。工程師在平時(shí)的工作中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行記錄與總結(jié)，以便在設(shè)備發(fā)生類似故障時(shí)，可以舉一反三，條理有序地開展維修工作。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

啟動(dòng)設(shè)備后持續(xù)顯示設(shè)備啟動(dòng)畫面，提示“hardware initializing…”錯(cuò)誤后，進(jìn)入死機(jī)狀態(tài)，報(bào)錯(cuò)信息如圖6 所示。

圖6 故障二報(bào)錯(cuò)信息

2.2.2 故障分析與維修

查看維修手冊并結(jié)合以往維修經(jīng)驗(yàn)可知此錯(cuò)誤代碼表示設(shè)備初始化異常，出現(xiàn)此故障的原因可能是：① 圖像采集部分存在軟硬件故障；② 計(jì)算機(jī)主板或主板上的某一板卡出現(xiàn)異常。維修時(shí)應(yīng)對(duì)以上可能的原因進(jìn)行逐一排查。

（1）拉出IU22 鍵盤，從左至右按下第一排按鍵，當(dāng)按“patient”鍵時(shí)，設(shè)備可以正常啟動(dòng)，且主界面顯示正常，清潔探頭并采集圖像，未見明顯異常，排除圖像采集部分軟硬件故障可能；但控制面板上的觸摸屏無法正常顯示，提示屏幕的信號(hào)輸出功能異常，重啟設(shè)備，故障現(xiàn)象仍未解決。

（2）繼續(xù)排查計(jì)算機(jī)主板上的某一卡板故障的可能性，計(jì)算機(jī)主板及零部件如圖7 所示。關(guān)閉設(shè)備電源，打開主機(jī)后蓋可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的兩套處理系統(tǒng)分別為操作系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)。檢查發(fā)現(xiàn)，主機(jī)內(nèi)部零件上有積灰，使用專業(yè)的除灰工具進(jìn)行清理，因計(jì)算機(jī)內(nèi)部零部件較多，清灰過程應(yīng)動(dòng)作輕柔，避免對(duì)零部件的損傷。清理積灰后進(jìn)行內(nèi)部檢查，未見明顯異常，重新安裝后連接主機(jī)，重啟設(shè)備，故障仍然存在，排除計(jì)算機(jī)內(nèi)部主板積灰或損傷造成此故障的可能性。進(jìn)入計(jì)算機(jī)啟動(dòng)程序，查看程序設(shè)備，將系統(tǒng)首次檢測部位修改為硬盤啟動(dòng)，重啟設(shè)備，故障依舊。再次打開系統(tǒng)設(shè)備界面，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)界面時(shí)間發(fā)生變動(dòng)，根據(jù)目前的時(shí)間進(jìn)行重新設(shè)置，并取消檢測軟驅(qū)的選項(xiàng)，點(diǎn)擊“保存”，再次重啟設(shè)備，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象消失，系統(tǒng)界面顯示未見明顯異常，控制界面也恢復(fù)正常。

圖7 IU22計(jì)算機(jī)主板

為了保證設(shè)備的正常使用，對(duì)維修結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。關(guān)機(jī)后進(jìn)行設(shè)備重啟，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象又重新出現(xiàn)，屏幕仍在持續(xù)顯示“hardware initializing……”后死機(jī)。再次進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)備界面，發(fā)現(xiàn)修改后的時(shí)間再次自動(dòng)變化為設(shè)備的出廠時(shí)間，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，其他幾項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置也恢復(fù)到了出廠狀態(tài)。由此可知，本次故障可能是計(jì)算機(jī)主板的CMOS區(qū)域的供電系統(tǒng)發(fā)生異常所致。找到供電電池區(qū)域并進(jìn)行更換后重啟設(shè)備，完成啟動(dòng)參數(shù)重新設(shè)置后設(shè)備恢復(fù)正常。再次重啟設(shè)備，故障未再出現(xiàn)，故障解決，設(shè)備恢復(fù)正常使用。

2.2.3 小結(jié)

此次故障的維修，需要工程師掌握一定的計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)，目前醫(yī)院工程師在這一方面的能力還比較薄弱。幾乎所有的現(xiàn)代影像設(shè)備均離不開計(jì)算機(jī)的配合，比如IU22彩超的操作系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)。離開了計(jì)算機(jī)軟件的配合，硬件的作用將不能正常發(fā)揮。由此可見，醫(yī)院工程師除需不斷積累硬件維修經(jīng)驗(yàn)并做好總結(jié)外，還需要加強(qiáng)對(duì)軟件知識(shí)的學(xué)習(xí)，以便維修工作的順利開展。

3 討論與總結(jié)

本文以飛利浦IU22 彩超系統(tǒng)為例，總結(jié)了兩個(gè)設(shè)備啟動(dòng)過程中出現(xiàn)的故障。本研究提出的兩個(gè)故障是彩超設(shè)備較為典型的故障案例，均體現(xiàn)在設(shè)備初始化的過程中，容易混淆。仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，兩類故障的其他特征并不相同，比如是否存在蜂鳴現(xiàn)象。兩個(gè)故障的排除過程中所用到的方法也不同，經(jīng)過逐步排查發(fā)現(xiàn)，一個(gè)故障是軟件故障導(dǎo)致，而另一個(gè)是硬件故障。由此可知，造成類似故障現(xiàn)象的原因可以是多種多樣的，維修工程師們需要仔細(xì)辨別。

本研究維修過程中使用了多種故障排除方法，比如更換配件法、常規(guī)檢查法、逐步排除法、參數(shù)調(diào)整法等，最終取得了滿意的維修效果，可供類似故障維修時(shí)參考。除本文使用的維修方法外，故障隔離法也是在進(jìn)行彩超維修時(shí)常用的方法，該方法的要點(diǎn)是分別對(duì)彩超系統(tǒng)的各個(gè)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，排除其中正常工作的系統(tǒng)，逐步縮小并鎖定故障范圍[13]。工程師們應(yīng)善于總結(jié)并加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)，將軟件學(xué)習(xí)與硬件維修經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，才能完美應(yīng)對(duì)日新月異的技術(shù)變革。醫(yī)療設(shè)備的及時(shí)排查與維修可以保障醫(yī)院設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，正確的維修方法可以為醫(yī)院節(jié)約成本，提高設(shè)備的使用率，提高醫(yī)院的服務(wù)水平，為醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。