飛利浦IU22彩超基本工作原理與故障維修實例

方浩

舟山市婦幼保健院 設備科，浙江 舟山 316000

引言

醫學超聲影像設備廣泛應用于各種疾病的診斷之中，它具有無輻射、出結果速度快、無損傷以及成本低等諸多優勢，基本成為各大醫院的基礎配置之一[1]。超聲設備功能較為齊全，能夠提供清晰全面的圖像畫面，幫助醫生做進一步的診斷[2]。雖然超聲設備的性能較為穩定，但在長期使用后，難免還是會出現一些故障。當故障發生后，醫院設備維修人員應該及時做出判斷并進行維修。除此之外，為了防止故障的發生，也需要對超聲設備做好定期的維護保養工作。

飛利浦IU22彩超設備因其高質量的圖像顯示能力、完善的功能而廣受各大醫療機構的青睞，該設備不僅能夠清晰呈現人體各個器官，還能夠顯示一些病人體內的血流信息，這些均可以為臨床診斷提供關鍵資料[3-4]。本文以我院配置的飛利浦IU22彩超設備為例，介紹了2例該設備常見的故障維修方法，并重點探討了可行的維修保養方法，以提高該設備的使用率，延長設備的使用壽命，進一步提升醫院的醫療服務質量。

1 飛利浦IU22彩超工作原理

飛利浦IU22彩超設備采用XP-E系統，主要的電源規格為交流230 V，電流在正常和峰值的時候標準為3.64 A和4 A[5]。飛利浦IU22彩超系統大致可分為：前端硬件部分、信號處理部分、顯示系統、設備控制系統和能源系統五大部分，其中的控制部分、處理部分和顯示部分被PC所替代，這幾部分當中的信號處理系統可以對探頭接收到的多數據流進行同時處理，從而形成圖像信息[6]。圖像儲存與輸出設備采用實時復合成像技術，將單個圖像整合成一種清晰的高分辨率圖像。飛利浦IU22彩超設備實物圖，見圖1。

圖1 飛利浦IU22彩超設備實物圖

1.1 前端部分

飛利浦IU22彩超設備的前端硬件部分由前端板（Front End Controller，FEC）、 通道板（Channel Boards，CBS）、模擬電壓調制板（Neo Analog Input Module，NAIM）、前端采集板（Acquisition Flat Panel Module，AFP）、探頭選擇板（Scanhead Select Module，SHSEL）共 5 個功能板組成。

FEC板可以向前端機箱內其他電路板發送控制信號和控制數據，還能對設備內的電壓、電流的強度等進行調節，FEC板負責接收探頭采集的信號，并把信號進行加工處理，然后傳遞給超聲系統后端的硬件處理系統。實時監控超聲電壓和能量強度，以及前端機箱內溫度；從通道板實時接收射頻超聲信號，發送給后端等待處理；完成生理心電信號的處理，它是整個前端部分的主控板；四塊CBS將對系統信號進行加權處理，相當于一個信號放大器；NAIM提供激勵探頭的脈沖電壓，并具有調節和校準功能，板子上下部位都配有溫度傳感器，對內部元件問題的升降具有調節作用；AFP具有分配電壓與電信號的功能；SHSEL是一個接口板，位于探頭和設備前端之間，能夠對探頭進行識別和切換，并對探頭信號進行反饋[7-8]。

1.2 后端硬件

彩超設備的后端硬件主要包括控制系統以及信號處理系統，主計算機HOST，圖像處理計算機SIP，音、視頻輸入輸出接口板AVID等。HOST對整個彩超系統具有總調度作用，當醫生開始對彩超系統進行操作時，該程序即刻開始對操作指令進行處理；HOST能與SIP時刻保持通信通暢，SIP可對設備獲得的圖像進行加工處理，將HOST傳輸來的信號進行轉化，轉化成為本彩超系統自己的數據，然后由AVID進行接收并輸出。

1.3 其他元件

電源系統部分負責整機部分供電與電壓轉化與分配。操作控制部分則由控制面板組件CPM、連接板接口、用戶接口板、背景燈電壓變換器、觸摸屏、藍牙收發器等部件組成，主要用于實現各界面的操控、顯示、設備遙控等。顯示部分由3部分電路板及顯示器組成，主要通過各種信號轉換與模擬形成供顯示用的超聲信息，傳遞給顯示器和其他外接設備。

2 故障維修

根據我院飛利浦IU22彩超的故障維修記錄，經過統計分析發現，IU22彩超最常見的故障主要有4類，分別是設備黑屏、設備使用過程中無響應、設備死機以及無法選取數據流。根據本院的維修工作經驗，本文選取2例典型故障進行了維修方法的總結與分析，具體情況如下。

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

飛利浦IU22彩超設備啟動后突然出現斷電黑屏現象，交流電源指示燈頻繁閃爍（圖2）。在重新開機運行彩超設備后，設備依然無任何反應，仍處于黑屏狀態。

圖2 故障一黑屏現象

2.1.2 故障檢修

當設備出現黑屏現象時，說明飛利浦IU22彩超設備顯示器未輸入視頻信號，所以在黑屏故障維修中，要先檢測顯示器與主機之間的連接是否正常。經檢查，未發現連接線出現損毀或接觸不良等現象，重新插拔連接線，故障依舊，排除線路連接問題。考慮到設備黑屏的同時，伴隨交流電源指示燈頻繁閃爍，考慮有可能是設備電源出現問題，因為電源系統中的變壓器部分不僅具有交流濾波的功能，還可以將220 V的交流電轉化為12 V的待機信號。當變壓器正常工作時，交流電源指示燈會處于常亮狀態，而當電源出現過流過壓保護時，指示燈則會出現頻繁閃爍的現象。因此，我們從分析設備電源系統開始入手檢查。

設備主機電源分為前端電源（Acquisition Power Supply，APS）、后端電源（Platform Power supply，PPS）、信號電源分配板（Signal and Power Distribution Board，SPD）等幾個部分。其中APS可為前端采集部分的硬件供電，PPS負責給設備的控制與處理部分硬件供電。SPD的功能較為復雜，位于后端部分，它可以將前端和控制面板的信號線和電源線連接到計算機母板上，還對整個系統的開關機控制具有重要影響，該部分可以提供+5.01 VDC參考電壓，產生+5 VDC和+3.3 VDC電壓并用于監控+12 VDC，還提供過壓關機保護，提供-12 VDC跟隨+12 VDC等。我們對這3部分是否發生故障進行逐步排查，首先將設備前端電源進行隔離，造成前端電路短路，再次開機，故障現象仍然存在，排除電源前端故障；接著對主機電源后端進行短路操作，重新開機，黑屏現象仍然存在，排除后端電源故障的可能性；接著只剩下電源分配板，打開主機箱，用萬用表進行逐步檢測，發現SPD主板部分信號輸出不連貫，SPD板上的電纜接口有燒焦痕跡，將電纜接口進行更換并重新連接，重新組裝后再次開機，設備故障現象消失，可正常使用。

2.1.3 小結

本次黑屏故障是由電源內部線路燒毀造成的，分析原因有可能是設備散熱功能差導致的。如果彩超系統的散熱性能比較差，內部元件則會隨著使用時間的延長而溫度過高，其原本性能將會遭到破壞，因此，我們必須重視彩超系統內部的散熱問題，做好外部保養的同時，定期檢查系統內部的冷卻扇，做好清潔工作，防止其被異物堵塞，使空氣能夠更加流暢，設備能夠正常運行。另外，由于線路的錯誤連接或接觸不良也會導致設備線路發熱高于正常情況，造成電源內部燒毀，因此，我們應該定期檢查設備電纜線等，明確其是否有裂痕、破損等，并及時的更換，使電纜線能夠被正確的連接。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

設備在進行檢查時，可以正常的運行，但是不能識別凸陣探頭，并伴隨設備突然死機狀況的發生。

2.2.2 故障檢修

當此故障發生以后，首先考慮是否數據傳輸線松動導致的，檢查數據傳輸線，未發現數據傳輸線斷裂現象，將數據傳輸線進行重新插拔，并清理接口，重新開機，發現故障仍然存在。因為是凸陣探頭無法顯示圖像，考慮到可能是凸陣探頭本身發生故障，因此對凸陣探頭進行了更換，但設備故障仍然無法消除，排除探頭本身發生故障的可能性。

由于該設備在我院使用的時間較長，內部電子元件難免會發生老化，查看2019年的設備維護記錄時也發現了部分電子元件將要到達其使用壽命期限。當彩超設備內部的電子元件老化后，在設備運行時，隨著運行時間的延長，內部的元件溫度升高較快，電子元件原有的一些線性關系會產生一些偏差，它們的功能也會受到影響，進而影響到探頭對圖像的采集。以上分析說明了，設備的散熱性能會對圖像的采集產生較為明顯的影響，將設備拆開，拆除主電源下方的散熱網格發現，發現散熱防塵網格上有大量的灰塵，引起設備散熱不暢，將散熱防塵網進行了清理，組裝后再次開機，發現故障現象仍然存在。

此時，對該設備的維修進入了迷茫階段，展開小組討論，最后想到使用外置的小風扇對設備進行散熱降溫，小風扇吹出的風幫助內部的電路板進行散熱，當小風扇運行時，設備可以正常工作，能識別凸陣探頭，死機現象發生的頻率明顯降低，但還會偶爾發生。分析發現，小風扇正對著的一塊電路板有老化痕跡，也在預防性維護記錄的范圍內，且在關閉風扇時，該電路板溫度升高的很快，電路板實物圖，見圖3。將該電路板進行了更換，設備隨即恢復正常，故障排除。

圖3 損壞電路板圖

2.2.3 小結

在本次故障中，雖然設備表現出的故障為探頭不能正常工作，但經過分析發現，實際上是設備內部電路板老化導致的。在飛利浦IU22彩超系統中，探頭是重要的組成部分，且價格昂貴，不應輕易進行更換，以免給醫院造成較大的經濟損失。如果彩超系統的探頭發生故障，整個彩超系統將無法使用，所以需要操作人員對彩超的探頭進行保護，依據相關規范開展工作、科學地維護探頭。彩超探頭的使用必須依據說明書進行規范的操作，在使用之前，操作人員應該經過上崗培訓。彩超探頭的拿取均應小心，避免發生碰撞，嚴禁將彩超探頭的鏡面與鋒利的物品相接觸，在對探頭進行運輸或搬動時，應該使用材質較為柔軟的包裝材料進行包裝，做好震蕩防護。除此之外，在對探頭進行拆卸時，注意要關閉總電源，在對探頭進行保養或清潔時，一定要嚴格按照說明書的要求對清潔劑進行選擇。探頭不能接受高溫消毒，以免影響其壓電效應，在對超聲探頭進行使用之前，必須做好清潔工作，避免耦合劑殘留。

3 總結與討論

本文結合本院的實際工作，主要分析了飛利浦IU22彩超的硬件組成與基本工作原理，并對2例典型的故障——黑屏問題與探頭無法正常工作的問題進行了分析與維修方法的簡述。飛利浦IU22彩超設備作為常見的彩超品牌，在綜合性醫院之中比較常見，且適用于多個科室的檢查工作，彩超系統故障的發生，不僅會較大的影響醫院的工作，還會對醫院造成較大的經濟損失。因此，對于本院設備科人員來說，應該對彩超系統等常用大型醫療設備做好預防性維護工作，避免設備故障的發生。

在整體維護飛利浦IU22彩超設備時，有很多細節性的工作需要注意，包括內外部元器件的清潔、電纜線的定期檢查與更換、板件插接是否牢固、數據備份等基礎工作[9]。同時，應該做好電氣設備的安全性防護，定期檢查設備是否出現漏電，必須進行地線連接，并對電壓進行校準和調節[10]。在運行彩超系統的過程中，還需要對其周邊環境進行檢查，避免出現噪音過大、溫度過高等情況，以免影響設備的正常運行，造成檢查結果的偏差[11-13]。

綜上所述，飛利浦IU22彩超融合了較多的先進技術，很難避免故障發生。一旦設備出現故障，就會影響整個醫院的服務質量，影響醫生的臨床診斷，同時也增加醫院的維修成本。為此，醫院方面需要配備專門的維修人員，在發生故障后，針對故障類別做相應的維修處理，同時安排醫療機械工程團隊負責飛利浦IU22彩超設備的日常維護保養，如此才能降低設備的故障率，減少維修成本，進而為醫生的醫療服務提供助力。