淺析醫用超聲診斷儀的基本結構與故障維修

馬琳

（黑龍江省大慶市龍南醫院，黑龍江 大慶 163000）

醫用超聲診斷儀在經過長時間使用后，內部元件可能會出現老化和損壞的情況，因此，需要了解診斷儀的基本結構，并及時維修，保證診斷儀的正常使用。

1 醫用超聲診斷儀結構

1.1 探頭

探頭是超聲診斷儀最核心的部件，并且價格昂貴，由于使用頻繁，損壞的概率也很大。探頭結構中包括換能器、晶片、殼體、保護套、電纜和其他組件，一些具有特殊功能的探頭中，有三維、四維探頭和驅動電機。超聲探頭能發射和接收超聲波，轉換聲電信號，將主機傳送的電信號轉化為高頻振蕩的超聲波信號，接收內臟組織反射回來的超聲信號再轉化成電信號。探頭內部的晶片是探頭的關鍵部件，在通電下晶片會產生彈性形變，產生超聲波；超聲波通過晶片時，晶片也會產生彈性形變，引起電壓變化，變化的電壓信號會傳給主機，有主機進行處理轉化為圖像。探頭的探測過程利用了壓電效應，即利用晶體處于彈性介質中所具有的一種聲-電可逆特性。常用于制作晶片的材料包括鋯酸鉛、鈦酸鋇、石英、硫酸鋰等人工或天然晶體。比如，鋯酸鉛和鈦酸鋇都是高溫下燒結的多晶陶體或者天然晶體，在將毛坯燒結成陶瓷后，將其研磨和修整成合適的幾何尺寸，再經過高壓直流電場極化，變成具有壓電性質的換能器件。

1.2 主機

主機中有超聲診斷儀的電路，包括前置放大電路、A/D轉換電路、數字電路和電源。超聲探頭接收到的信號會傳入主機中，放大電路會將其放大獲得模擬信號，A/D轉換器將模擬信號轉化為數字信號，然后，數字電路進行合成處理，經過數字掃描變換DSC，處理后的圖像視頻顯示在顯示屏上。現在很多主機還和電腦連接，由電腦負責對控制和數據處理工作，以及完成圖像的渲染。

2 超聲診斷儀的常見故障和檢查步驟

2.1 機械故障

機械故障是由于機械部件出現故障而造成的，出現機械故障后，機械部件的精度會出現變化，或者在工作中，機械部件出現了卡死或者轉動不靈的情況。一些機械零件可能會出現脫落或者松動的情況，導致機械的零件不能被充分固定，影響超聲診斷儀的使用。

2.2 電路故障

電路故障也是診斷儀常見的故障，很多原因都會導致電路故障。設備的導線、絕緣層被擊穿或受機械沖擊損壞，就容易引起電源短路故障，出現元器件和導線的誤接觸，嚴重時會造成設備的損壞，這類故障容易導致局部電路工作不穩定，以及引起元器件過熱、導線燒毀的情況，甚至會摧毀超聲診斷儀；如果設備某個元器件穿線接觸不良，或者發生了變質、損毀等情況，就會導致斷路故障，通常會表現為設備電路電流低于正常值或者沒有電流，出現斷路故障后超聲診斷儀會無法正常工作；隨著超聲診斷儀的長時間使用，元器件就會出現老化，比如，探頭的晶片就容易老化，造成參數和性能的變化，出現老化問題后超聲診斷儀并不會有太明顯的特征，必須進行認真測量和檢查才能發現精度降低的原因；儀器的操控軟件也可能會存在故障，比如，程序存在錯誤，就容易造成儀器不能正常運行。

3 醫用超聲診斷儀的日常維修

3.1 電源故障維修

電源模塊負責為醫用超聲診斷器提供電壓，其功能在于將市電轉變為整機各部分所需要的工作電壓，是超聲診斷器常發生故障的部分。在電網有波動、超聲診斷器功耗大、工作環境不適合時，電源出現故障的頻率非常高。在電源出現故障時，可能是整個系統出現故障，或者是某一部分功能出現故障，由于無法判斷故障的范圍，因此，會對電源部分的工作情況進行檢查，尤其是檢查整流橋、穩壓塊、場效應管等大功耗的元件是否出現了損壞。

比如，對開機鍵沒有反應無法開機的情況，就要首先檢查電源故障。通過檢查電源的輸入和輸出電壓，判斷是否電源發生了故障，檢查零件的損壞情況，替換已損壞的零件，達到排除故障的目的。有些主機電源和計算機電源是分成兩部分的，如果計算機沒有啟動可能是通信電纜故障，通過更換通信電纜后即可排除故障。

3.2 晶片故障

晶片經過長期使用后會出現老化的情況，撞擊、磕碰等等也會導致晶片的損傷，探測的影像中就會出現黑影、黑條、干擾和盲區。超聲圖像如果出現了明顯的黑道，首先，要對電纜、聲透鏡進行檢查，判斷是否存在信號傳輸故障，排除后就可以判斷為晶體故障。還可以檢查晶體電壓判斷是否出現故障，如果某片晶體供電電壓低于其他晶體，或者某一個晶片組的供電電壓比較低，就可以認為晶體因為老化、損壞等原因出現了短路問題。更換晶片或者晶片組讓探頭可以修復儀器，解決故障。

3.3 聲透鏡

聲透鏡是探頭上接觸人體的膠狀專用物質，在長期使用后，就會出現磨損、劃痕、開裂、氣泡等情況，如果故障比較嚴重，可能會出現耦合劑進入下層構造導致腐蝕，不僅會出現偽影和盲區，也容易導致探頭內晶體的損壞，以及出現漏電的問題，對患者的身體健康也會產生威脅。如果發現這種情況，就要進行及時的更換聲透鏡，保證儀器的使用安全和避免更大的損失。

3.4 主機故障

目前，超聲診斷儀的主機包含前端部分和計算機控制部分。前端部分是信號處理電路，包括各種電路和板塊，前端部分損壞，超聲診斷儀的的探頭就會無法工作。在實際應用中，扇區沒有影像、扇區圖像有干擾、存在偽影的時候，就可以認為主機的前端部分存在故障，可以通過對換板塊或者拔插板塊來確定故障的范圍，還可以利用超聲診斷儀提供的故障代碼來判斷故障位置。計算機控制部分是一臺高配置的電腦或者專用主板，其產生故障和一般的計算機相似，包括硬盤、顯卡、內存條出現故障，可以用修理電腦的方式排除故障。

3.5 電纜故障

超聲診斷器中會使用大量的電纜，包括信號線、地線、控制線、電源線等。超聲收發信號線在發射信號的電壓可以達到一百多伏，因此，容易出現損壞的情況；一些長期彎曲的電纜可能會由于疲勞而出現外皮破損等問題，或者斷裂徹底無法使用。一旦電纜出現故障，超聲診斷器就會出現死機、干擾、探頭不識別、黑道等故障。在發現電纜故障后，可以通過觀察儀器的工作狀態和電壓檢測確定故障位置，將故障電纜更換或者剪掉重接修復儀器。

3.6 殼體和護套損壞

殼體和護套可以保護探頭內部的晶片等元件，長時間使用后容易出現老化破損，或者由于意外沖擊會直擊損壞殼體和護套。殼體發生損壞后會失去保護作用，不能阻止耦合劑向探頭的內部滲透，內部的晶片就會被氧化和腐蝕。因此，如果發現殼體出現損壞，必須馬上進行更換或者修補。護套損壞，就不能避免電纜的直角彎折，電纜會因為機械疲勞出現表皮破損，影響屏蔽層的質量，造成圖像出現干擾、不清晰等情況。在出現上述問題后，就要檢查護套，及時進行護套的更換。

4 超聲診斷儀維修案例

4.1 探頭電子元件故障

故障現象：超聲診斷儀開機工作2小時后，顯示屏開始出現干擾現象。

故障分析處理：出現此類故障時，源頭上可能來自電子元器件熱穩定性不足，或者設備散熱不良。在對設備除塵保養之后重新開機，超聲圖像顯示正常，但是，在設備運行2小時后，淺表探頭工作時超聲圖有一半出現雪花，通過將設備重新開機，淺表探頭在工作數分鐘后再次出現雪花干擾。說明淺表探頭內的電子元件的熱穩定性不足，在更換了淺表探頭后排除故障。

4.2 信號通路故障

故障現象；設備開機后通過自檢程序，但是，在使用1.5小時后，顯示圖像就出現了凍結，重啟儀器經過1小時后又出現了相同的故障。

故障分析處理：保持設備處在故障狀態下，卸下設備的后蓋，檢測設備的脈沖電壓輸出和電源輸出電壓，發現無±80V電壓和+12V電壓，因此，可以判斷是信號通路故障。關閉設備電源后，更換同型號的通道接口板，在重新開機后發現故障依然存在，經過檢測發現，在+12V電源負荷工作中的可控發熱硅有非正常接觸，在更換硅后將故障排除。

4.3 顯示器故障

故障現象：在設備開機后，顯示器沒有動態圖像，需要反復多次開機后才能正常使用。

故障分析處理：拔出和插入多種探頭，設備都沒有正常反應，可以判斷設備的故障和探頭無關。通過對連接電路和供電模塊進行檢修，檢查設備的電路圖，發現在無-15V電壓時，設備顯示器不能輸出動態圖像，表明配電箱內的-15V電壓存在故障，通過更換符合要求的配電箱后排除故障。

5 結語

在對醫用超聲診斷器的使用中，需要盡量做好診斷器的維護和保養，及時更換陳舊和損壞的元件，提升使用率，延長設備壽命。在保證儀器準確率的同時，也能給醫療機構創造更高的社會效益。