飛利浦Allura Xper FD20 血管造影機故障案例分析及維修

凌文嘉, 黃育銘，張凱敏

廣東省人民醫院（廣東省醫學科學院）a.醫療設備處；b.心導管室，廣東 廣州 510080

引言

數字減影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是 20 世紀 80 年代興起的一種醫學圖像學新技術，是計算機與常規X線血管造影相結合的一種新的檢查方法[1-3]。在心臟介入手術中得到廣泛的應用，如醫院急診胸痛患者、心臟搶救患者的手術治療，實現了微創、便捷、見效快的手術效果，而血管造影機正是心臟介入手術的必備設備[4-6]。

飛利浦Allura Xper FD20 血管造影機具備最大管電流1000 mA，最大管電壓125 kV，具有血管的實時減影功能，可滿足臨床進行各大心臟介入手術。由于該設備涉及機械、電子、計算軟硬件系統，多元傳感器等多種技術，具有很高的集成度和復雜性[7-8]。其核心部件有探測器、球管、檢查床、C臂、影像處理系統，所以為了保證該設備的正常運作，定期保養、檢測、調校和配件更換都是必要的，而且能夠極大地減少隱患，降低故障率，從而降低手術風險[9-10]。本文選取檢查床及C 臂運動異常的3個故障案例，通過對設備的基本結構及工作原理進行分析，詳細介紹故障排除的方法，旨在為今后出現類似的故障情況提供維修參考依據。

1 血管造影機基本結構和工作原理

血管造影機是利用計算機處理數字化的影像信息，消除骨骼和軟組織影的減影技術。不含造影劑的圖像稱為掩模像，利用高壓注射器在血管中注入造影劑后得到的圖像稱為造影像，因為兩種圖像像素的不同，因此經過對數放大及幀疊加后相減得到減影像，由于減影像圖像對比度較低，因此需要對減影像做增強處理[11-12]，最終得到臨床醫生所需要的血管圖像。血管造影機數字減影圖像處理流程圖如圖1所示。

圖1 血管造影機數字減影圖像處理

血管造影機主要由X線球管、數字平板探測器、計算機系統、監視器、C臂和檢查床組成（圖2）。高壓發射器為X線球管提供燈絲電壓及管電壓后，X線球管中陰極產生高速電子撞擊高速旋轉陽極靶后才生高能X線，X線穿透人體后在數字平板探測器上X線轉換為可見光，再將光信號傳送到光電探測器后獲得電信號，接著模擬電信號轉變為數字信號，即為A/D轉換。數字信號經過計算機系統處理后得到減影圖像數字信號，最后是D/A數模轉換后在監視器顯示實際圖像。C臂上分別有X線球管及數字平板探測器，根據不同患者不同病灶特征臨床醫生為了得到更好的造影圖像往往需要大幅度的旋轉C臂。檢查床主要用于手術時支撐患者擺放體位，床面可縱向或者橫向移動，也可根據手術體位需要調節床面高度[13-14]。

圖2 血管造影機主要部件結構圖

2 故障案例分析

2.1 案例一

2.1.1 故障現象

檢查床上下運動過程會中斷停止，停止后控制運動的模塊（GEO）部分自動重啟，重啟自檢完成后又可以上下運動，但是每次上下運動只能運動5 cm左右。

2.1.2 故障分析及處理

（1）首先懷疑是電位器故障導致該故障現象，上下運動檢查床，觀察發現高度檢查正常，平板到球管的距離（SID）有變化，所以排除電位器故障，繼續檢查床運動軌跡，未發現有異物阻擋。

（2）運動中測試發現，如果持續按住上或者下運動鍵，每運動大約5 cm會停止，GEO部分重啟；如果按上下鍵，每次使得床運動大概2 cm左右放開后再繼續按，檢查床可以一直上下運動到極限位置，該故障初步判斷為速度檢測編碼器故障。

（3）維修服務模塊（FSF）查看報錯信息為“Hall Sensor Failure”，即速度編碼器故障，該速度編碼器與檢查床升降電機的非負載端同軸連接，能夠準確地反映電機轉子的機械位置，即檢測到檢查床升降電機的速度從而間接地反映出檢查床臺面高度位置。在FSF Diagnostics-Geometry-Function Test-Table-Table Height Movement Test 測試床上下運動狀態測試過程床也會停止，速度檢測也未檢測出（圖3）。因此判定速度編碼器故障，更換速度編碼器后機器正常使用，編碼器如圖4所示。

圖4 速度編碼器

2.2 案例二

2.2.1 故障現象

開機啟動后C臂不能正常轉動。

2.2.2 故障分析

（1）懷疑C臂電機電磁鐵問題，嘗試按鍵翻轉C臂的一個方向電機會動一下，電磁鐵沒有釋放，使用萬用表測量電磁鐵沒有供電。嘗試按鍵翻轉C臂的另一個方向電機也會動一下，電磁鐵同樣響一下，使用萬用表測量電磁鐵會瞬間通一下電后再次斷電。暫時排除電機和電磁鐵的故障問題。

（2）查看電路圖懷疑C臂旋轉角度超出范圍，當C臂旋轉后其角度電位器R1的電阻值也隨著改變，從而反饋到SPC2（電機驅動單元），當旋轉角度過大超過一定的阻值后C臂電機驅動單元獲得信號使電機不工作，導致C臂無法正常旋轉運動，電位器電路圖如圖5所示。

圖5 C臂旋轉角度電位器電路圖

查看系統查詢C臂旋轉角度屏幕顯示是LAO值（C臂左側旋轉角度）為 124°（圖6）。正常范圍是0°～120°，初步判斷是C臂運動位置超限導致該故障現象。

圖6 C臂旋轉角度屏幕顯示值

2.2.3 故障處理

為將C臂恢復到正常運動，首先在開機狀態將角度電位器拆下，屏幕上顯示的LAO值撥動電位器使LAO值在0°～120°，如將LAO值調到114°后安裝電位器，關機重啟后測試C臂可以正常運動，將C臂向右旋轉角度，LAO值會變小；將C臂可以旋轉至LAO值為23°（由于C臂的位置有一個相對0°位，改動角度值后，真實0°位即不正確，C臂的真實角度從124°到114°調小了10°，所以需把角度電位器調回此處真實的33°），因此再次將電位器拆下調至33°，最后重新安裝電位器。關機重啟后測試C臂旋轉運動正常，旋轉LAO值0°位對應準確。測試C臂旋轉會報Bodyguard（防撞保護蓋）錯誤，Bodyguard校準后正常。測試C臂旋轉到120°會自動停止，故障解決。該處應該注意使用IST（軟件的管控工具）授權改過時間，恢復時除改回工作站時間，還需改回檢查床上小屏時間，否則時間不同步，小屏開機會黑屏。

2.3 案例三

2.3.1 故障現象

床上升或者下降過程中，床會自動掉電重啟，床面板鎖不住。詢問醫師得知，在患者上下過程中出現，系統信息為“Geometry restarting Do NOT change SID”。

2.3.2 故障分析

（1）首先查看主機故障日志檢查高度問題，當出現問題時，報錯：position error（位置誤差），懷疑是限位開關失靈，拆機發現檢查床上下運動沒有限位開關，上下極限位置是通過壓力傳感器反饋而限位。最低或者最高位置時會觸碰壓力傳感器，該壓力傳感器為橋式電路壓力傳感器如圖7～8所示，因此可排除限位失靈導致該故障。

圖7 壓力傳感器實物圖

圖8 橋式電路壓力傳感器

（2）檢查床下高度電位器，阻值有跳變，判斷高度電位器故障，找電位器的一個中間阻值，直接用一個固定值做檢測，不連接高度檢測鋼絲，開機能正常自檢過，但是床上升下降范圍比之前少1/2，而且會觸碰到壓力傳感器，床會掉電重啟。因此判定為高度電位器損壞需更換。

2.3.3 故障處理

根據故障判定高度電位器損壞，最后更換床下高度電位器，由于電位器出廠的初始設置值與之前的一樣，所以不用調節位置，最終測試機器恢復正常使用。

3 討論與總結

血管造影機使用過程中，大多數的故障均會產生詳細的故障代碼，在日常維修過程中通過查看故障代碼及故障現象，結合設備的結構原理，可解決故障問題。本文闡述了3例比較典型的故障維修案例，案例一沒有明確的故障零部件特征，故障排查需要對先了解清楚設備的基本結構后分析故障原因，特別是最終使用到加密狗進入維修服務模塊能直接判斷速度編碼器損壞導致檢查床升降異常；案例二在日常使用中可能較為常見，因為臨床醫生為了得到更好的造影圖像往往需要大角度的旋轉C臂，因此導致旋轉角度超出設定范圍，該故障現象排查能夠指導設備維修工程師遇到相同故障現象時快速的解決故障，因為工程師無須更換零配件只需現場調節角度電位器后即可恢復正常使用；案例三是由于高度電位器損壞導致檢查床無法鎖定，排查該故障可通過查看機器故障日志找到位置錯誤。

由于血管造影機設備使用率高，因此故障率高，但是維修配件價值昂貴，所以日常的使用保養尤其重要。需加強預防性維護保養工作，包括設備的安全檢查、影像質量檢查、設備除塵保養、運行狀態檢查等[15-16]。作為臨床工程師應不斷提高專業技術能力，加強對血管造影機的全面了解，同時可要求廠家提供血管造影機的日常使用操作指引、維修手冊、常見故障代碼及排除辦法等[17-18]，本文的故障案例分析為血管造影機的正確使用及故障維修提供了一定的參考，通過快速、高質量地完成故障設備的維修、零配件更換等工作，可以提高血管造影機的高效穩定運行，保證患者的生命安全。