LOGIQ E9彩超前后端通信故障分析與維修探討

王淑春，王大鵬

山東省藥學(xué)科學(xué)院 機(jī)電設(shè)備研究室，山東 濟(jì)南 250098

引言

超聲診斷因其快速、價(jià)廉的特點(diǎn)在腹部臟器疾病的檢查和診斷中常被作為首選[1]。GE LOGIQ E9 便是以腹部為主的全身機(jī)，具有高分辨、無(wú)輻射的優(yōu)點(diǎn)，且其圖像清晰度、分辨率較高[2]。其采用的迅捷超聲平臺(tái)具有先進(jìn)的容積導(dǎo)航技術(shù)、編碼造影劑諧波成像技術(shù)、實(shí)時(shí)四維成像技術(shù)、彈性成像技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用強(qiáng)大的分布式計(jì)算機(jī)處理器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大量成像參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化[3]。該設(shè)備將超聲圖像與其他成像技術(shù)的圖像如CT、MR 的圖像進(jìn)行融合，且超聲掃描過(guò)程中采用“類GPS”技術(shù)追蹤定位可使圖像分辨率和穿透性更好[4]。該設(shè)備雖然運(yùn)行穩(wěn)定，但長(zhǎng)期使用設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)一些故障，本文以兩個(gè)版本的GE LOGIQ E9 故障為例與各位同行分享了醫(yī)工在日常工作維修中碰到的2 例前端故障案例，并重點(diǎn)討論了在維修過(guò)程中的注意事項(xiàng)，對(duì)提高醫(yī)工維修效率[5]、設(shè)備的使用率及進(jìn)一步提高醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量均有一定意義。

1 GE LOGIQ E9的工作原理

GE LOGIQ E9 由顯示器、觸摸屏、操作面板、主機(jī)箱等幾大部分組成（圖1a），電源規(guī)格為210～230 V。其超聲工作原理為：GFI 板將所需掃描參數(shù)發(fā)送給GTX 板，掃描參數(shù)、探頭的轉(zhuǎn)向和超聲波的延遲等根據(jù)所選掃描模式而定→GTX 板傳輸一個(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)給探頭連接板→探頭連接板發(fā)送指令給探頭，令探頭發(fā)射超聲波→由探頭回收反射回的超聲波→將回收的超聲波反饋給探頭連接板后，再將信號(hào)發(fā)送給GRX（MRX）→接收模擬信號(hào)后進(jìn)行預(yù)放大和模擬時(shí)間增益補(bǔ)償→GRX（MRX）將模擬信號(hào)發(fā)送到DRX 上后，DRX 對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和波束形成→DRX將數(shù)據(jù)傳輸給GFI 板后，GFI 板對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理然后將信號(hào)傳送至后端[6-7]（圖1b）。

圖1 GE LOGIQ E9結(jié)構(gòu)組成（a）及超聲的工作原理圖（b）

（1）GE LOGIQ E9 的前端部分是由1 塊GRLY 探頭連接板、2 塊GRX 接收板、3 塊GTX 發(fā)射板、1 塊GFI 前后端連接板以及2 塊連接GRLY、GRX 和GTX 的橋板組成。新版本的LOGIQ E9 將2 塊GRX 集成為1 塊MRX CW 板[8]。

（2）GE LOGIQ E9 的后端則是由主板、硬盤、低壓電源和I/O 板等組成，主要功能為支持設(shè)備啟動(dòng)，并將前端處理的信號(hào)通過(guò)處理傳輸至顯示器上顯示[9]，見(jiàn)圖2。

圖2 GE LOGIQ E9的后端分布

2 故障案例與分析

2.1 案例一：不能正常開(kāi)機(jī)故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備開(kāi)機(jī)后運(yùn)行到加載程序的界面時(shí)，加載進(jìn)度停止然后自動(dòng)重啟，反復(fù)重啟3 次后自動(dòng)關(guān)機(jī)，再次開(kāi)機(jī)故障重現(xiàn)且不斷反復(fù)。

2.1.2 故障分析

設(shè)備可以運(yùn)行到加載程序界面說(shuō)明后端負(fù)責(zé)啟動(dòng)的主板已經(jīng)運(yùn)行無(wú)誤，需考慮問(wèn)題是否出現(xiàn)在前端，后端功能既然已經(jīng)正常運(yùn)行而故障又是運(yùn)行至加載界面出現(xiàn)，則也有可能是設(shè)備的前后端通信存在問(wèn)題[10]，故對(duì)相關(guān)內(nèi)容逐一展開(kāi)排查：① 排查前后端連接是否存在問(wèn)題，首先插拔設(shè)備的前后端連接板GFI，然后再插拔前后端連接線PCIE，但再次開(kāi)機(jī)故障依舊，排除前后端連接問(wèn)題；② 徹底斷開(kāi)前后端的連接后，設(shè)備可以啟動(dòng)而且能進(jìn)入工作界面，但是檢測(cè)不到探頭，沒(méi)有掃描區(qū)域，說(shuō)明設(shè)備后端的問(wèn)題可以完全排除；③ 再次開(kāi)機(jī)觀察設(shè)備前端的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)前端各個(gè)板件的狀態(tài)燈都不亮，前端的散熱風(fēng)扇也不轉(zhuǎn)，懷疑是否是前端的供電有問(wèn)題，測(cè)量I/O 板的各針腳電壓發(fā)現(xiàn)無(wú)法檢測(cè)到24 V 電壓，分析可能是主電源的24 V 供電異?；蚯岸说陌寮袉?wèn)題而造成電源過(guò)載[11]；④ 因之前懷疑過(guò)前后端連接存在問(wèn)題，所以將前端的GRLY 探頭連接板、GRX 接收板、GTX 發(fā)射板、散熱風(fēng)扇等全部拆除，只留下GFI 前后端連接板，再次開(kāi)機(jī)測(cè)試，故障依舊，因插著GFI 設(shè)備故障依然存在，為排查前端組件的問(wèn)題，故將GFI 先拆除再將其他板件安裝上開(kāi)機(jī)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)前端各板的狀態(tài)燈依舊不亮，I/O 板仍然沒(méi)有24 V 電壓。反思之前的檢測(cè)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)可能忽略了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如果主電源開(kāi)啟了過(guò)載保護(hù)，那么之前插拔板子和開(kāi)機(jī)測(cè)試的間隔時(shí)間過(guò)短，過(guò)載保護(hù)可能還沒(méi)有消除。故再次嘗試將主電源的連接徹底斷開(kāi)并等待15 min，然后安裝除GFI 前后端連接板以外的前端所有板件和散熱風(fēng)扇，接通電源后啟動(dòng)設(shè)備開(kāi)機(jī)測(cè)試，結(jié)果前端各個(gè)板件的狀態(tài)指示燈顯示正常，散熱風(fēng)扇也開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。I/O 板上各針腳電壓顯示為24 V，恢復(fù)正常，確定是主電源上的過(guò)載保護(hù)沒(méi)有消除而造成了誤判；但關(guān)機(jī)把GFI 前后端連接板安裝上后開(kāi)機(jī)測(cè)試故障依舊，因此斷定是GFI 前后端連接板有問(wèn)題導(dǎo)致了電源過(guò)載，故障原因確定。故障原因確定為過(guò)載保護(hù)，就說(shuō)明GFI 前后端連接板上很可能存在電容損壞問(wèn)題[12]，故用萬(wàn)用表對(duì)GFI 前后端連接板上的電容逐一排查最終查出有兩個(gè)22 uf-35 V 的電容模塊被燒穿，見(jiàn)圖3。

圖3 GFI前后端連接板和被燒穿的電容

2.1.3 故障排除

更換市場(chǎng)上購(gòu)買的兩個(gè)相同的22 uf-35 V 的電容模塊后，再次測(cè)試GFI 前后端連接板。因?yàn)槭请娙荼粺┮鸬墓收?，所以出于安全考慮再次將前端的所有板件拆除下來(lái)，選擇單獨(dú)測(cè)試GFI 前后端連接板，通電開(kāi)機(jī)設(shè)備沒(méi)有出現(xiàn)反復(fù)重啟的問(wèn)題，可以排除GFI 板的問(wèn)題。最后更換電容模塊后將所有板件安裝好，開(kāi)機(jī)測(cè)試故障排除，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.1.4 故障小結(jié)

在遇到設(shè)備出現(xiàn)類似過(guò)載的故障時(shí)，一定要注意過(guò)載保護(hù)時(shí)間的問(wèn)題，要先關(guān)閉設(shè)備并斷電等待一段時(shí)間或?qū)⑺邪寮鹣乱黄鸬却烹姡娫催^(guò)載保護(hù)消除后再開(kāi)機(jī)測(cè)試板子是否有問(wèn)題，避免因過(guò)載保護(hù)沒(méi)有消除而影響故障點(diǎn)的判斷。

2.2 案例二：新版LOGIQ E9屏幕顯示故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

設(shè)備開(kāi)機(jī)進(jìn)度條走完之后，顯示器和觸摸屏均顯示藍(lán)屏，除光標(biāo)可以移動(dòng)外設(shè)備無(wú)任何反應(yīng)。

2.2.2 故障分析

設(shè)備可以開(kāi)機(jī)并且運(yùn)行到進(jìn)度條走完，那基本可以排除設(shè)備的后端問(wèn)題，分析可能也是設(shè)備的GFI 前后端連接板存在問(wèn)題。基于上一案例的維修經(jīng)驗(yàn)，選擇直接查看GFI 前后端連接板是否有問(wèn)題，但是拆開(kāi)設(shè)備的前端蓋板后發(fā)現(xiàn)此版本的LOGIQ E9 沒(méi)有GFI 前后端連接板這個(gè)板件，與廠家的工程師溝通及查詢維修手冊(cè)得知，該版本設(shè)備的GFI 前后端連接板是集成在設(shè)備的MRX CW 上的[13]。首先拆下MRX 查看是否有問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)MRX 上面的1 個(gè)散熱片松脫（圖4），而且MRX 板整體溫度很高，把板件放到通風(fēng)處。等待溫度降下來(lái)之后，把散熱片重新涂上硅脂安裝后開(kāi)機(jī)測(cè)試，結(jié)果設(shè)備可以正常進(jìn)入系統(tǒng)，但開(kāi)機(jī)后測(cè)試設(shè)備圖像時(shí)發(fā)現(xiàn)掃描區(qū)域內(nèi)中間偏右的位置有一個(gè)縱向的白色高回聲，把增益調(diào)節(jié)至最高發(fā)現(xiàn)這個(gè)縱向的白色高回聲只存在于近場(chǎng)的位置，到遠(yuǎn)場(chǎng)就逐漸消失了。切換探頭發(fā)現(xiàn)每把探頭的檢查圖像上都有，見(jiàn)圖5a～5b。由于設(shè)備的每一把探頭都有一樣的故障現(xiàn)象，可以排除是探頭的問(wèn)題，因?yàn)樘筋^不太可能全部同時(shí)損壞，且即使是多個(gè)探頭同時(shí)損壞，故障點(diǎn)一般也不會(huì)完全一樣，故排除探頭本身問(wèn)題。故障現(xiàn)象既然是在掃描區(qū)域的近場(chǎng)位置且沒(méi)有貫穿至全部區(qū)域說(shuō)明MRX 接收板應(yīng)該是完好的，因?yàn)镸RX 板是接收信號(hào)的，而且有192 通道跨度，不會(huì)出現(xiàn)僅在近場(chǎng)一小塊區(qū)域信號(hào)接收不到的情況，故繼續(xù)排查GTX發(fā)射板的問(wèn)題：① 將設(shè)備上的3 塊GTX 發(fā)射板中的第1 塊和第2 塊拆下后互換位置，再開(kāi)機(jī)觀察，發(fā)現(xiàn)本來(lái)位于中間偏右的白色高回聲出現(xiàn)在了最左側(cè)且變成黑色的縱向缺失（圖5c），測(cè)試過(guò)程中也出現(xiàn)圖像近場(chǎng)位置不清楚的問(wèn)題；② 更換回GTX 發(fā)射板后故障還原，通過(guò)故障的細(xì)微變化可以斷定是第2 塊GTX 發(fā)射板存在問(wèn)題，遂更換GTX 發(fā)射板后故障排除，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

圖4 MRX散熱片脫落

圖5 淺表探頭白色高回聲（a）、腹部探頭白色高回聲（b）及左側(cè)近場(chǎng)位置的黑色缺失（c）

但機(jī)器連續(xù)使用了幾天后屏幕顯示又出現(xiàn)干擾信號(hào)，且每把探頭都有，血流也是花的（圖6）。一般情況下設(shè)備出現(xiàn)干擾后，首先應(yīng)考慮是否是周圍環(huán)境或電源干擾問(wèn)題，因?yàn)橛械腢PS 出現(xiàn)問(wèn)題后就會(huì)形成電流干擾而影響設(shè)備使用。為了排除環(huán)境和電流干擾，把設(shè)備斷電后推到大樓的另一邊進(jìn)行開(kāi)機(jī)測(cè)試，結(jié)果干擾依然存在，說(shuō)明不是環(huán)境和電流所致，再給設(shè)備接上一根地線而故障依舊，進(jìn)一步排除電流干擾。接下來(lái)需排除設(shè)備本身問(wèn)題，將設(shè)備切換到心臟探頭，打開(kāi)CW 功能后圖像依舊花屏，說(shuō)明很有可能是MRX CW 存在問(wèn)題，但拆下MRX 后檢測(cè)板件上所有能測(cè)量的元器件都沒(méi)有問(wèn)題，又將該板子更換到另外一臺(tái)同型號(hào)、同版本的設(shè)備上以確定故障是否來(lái)源于MRX 板，經(jīng)調(diào)換發(fā)現(xiàn)故障和原來(lái)設(shè)備一樣，由此斷定應(yīng)該是該MRX板件上無(wú)法拆卸的器件出現(xiàn)了問(wèn)題。

圖6 血流干擾（a）及圖像干擾（b）

2.2.3 故障排除

因?yàn)镸RX CW 板件集成度較之前的版本更高，集成元器件更多，很多器件無(wú)法拆卸下來(lái)進(jìn)行檢測(cè)排查，最終只能選擇從廠家重新訂購(gòu)一塊新的MRX CW 板件進(jìn)行更換，更換后故障徹底排除，設(shè)備使用正常。

2.2.4 故障小結(jié)

此類案例在日常的維修中碰到的概率比較大，多數(shù)設(shè)備很少會(huì)出現(xiàn)發(fā)射和接收兩塊板件同時(shí)損壞的情況，且維修過(guò)程中容易忽略整塊板件的溫度都非常高可能不只是MRX 一塊芯片的散熱器脫落所致，另外GTX 發(fā)射板故障也極有可能是MRX 本身還存在問(wèn)題所致，而更換GTX后MRX 的原有問(wèn)題又一次顯現(xiàn)也正說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。雖然MRX 和GTX 同時(shí)出現(xiàn)故障的情況不常見(jiàn)，但若在排查中經(jīng)反復(fù)推敲確實(shí)是兩者同時(shí)故障造成的問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)更換元器件以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

3 討論與總結(jié)

彩超是臨床中使用頻率非常高的一類設(shè)備，無(wú)輻射、無(wú)創(chuàng)的特點(diǎn)使其在腹部、心臟、顱腦、婦產(chǎn)科、兒科等相關(guān)的各類疾病中扮演著重要角色，而GE LOGIQ E9 彩超設(shè)備因其高清晰度、高敏感性在臨床工作中應(yīng)用率非常高。常規(guī)維修工作中遇到的超聲設(shè)備故障一般以后端問(wèn)題居多，關(guān)于設(shè)備前端故障的研究較少，本研究分享的2 例故障情況均比較復(fù)雜，必須同時(shí)應(yīng)用逐一排查法和替換法層層分析，小心謹(jǐn)慎操作才能確定最終的故障部分、排除故障。隨著科技日新月異的發(fā)展，板件的集成度越來(lái)越高，元器件級(jí)維修愈加困難，維修的成本相對(duì)越來(lái)越高[14]。作為負(fù)責(zé)超聲設(shè)備的醫(yī)工，在面對(duì)類似的故障時(shí)一定要小心謹(jǐn)慎，嘗試聯(lián)合多種維修方法如逐步檢查法、配件替換法等進(jìn)行故障的排查，不能經(jīng)驗(yàn)式維修，大動(dòng)干戈卻見(jiàn)效甚微；另外設(shè)備日常保養(yǎng)的重要性要遠(yuǎn)大于維修，設(shè)備的保養(yǎng)就是要在做好定期護(hù)理和保養(yǎng)的基礎(chǔ)上，還要定期進(jìn)行巡檢及維護(hù)性保養(yǎng)，如定期檢查連接線和元器件是否牢固、纜線是否存在問(wèn)題等，從而降低故障率。其中每年春、秋兩次的除塵保養(yǎng)、科室每月對(duì)設(shè)備過(guò)濾網(wǎng)的清潔，都能大大提高設(shè)備的使用周期，也能及進(jìn)一步保證設(shè)備的開(kāi)機(jī)率和使用率[15-16]。

本研究的維修案例說(shuō)明，在維修工作中首先要弄清設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)，從而在故障出現(xiàn)時(shí)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷可能出現(xiàn)故障的大致方向，再通過(guò)各種方法排除可疑部件，確定故障位點(diǎn)，提高故障檢修效率。另外，對(duì)于在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和隱患，應(yīng)及時(shí)排除，將設(shè)備損壞的可能扼殺在搖籃里，更多地為臨床使用科室考慮，盡可能保證設(shè)備的正常使用，更好地提高醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。