GE LOGIQ E9 型彩色超聲故障維修四例

薄純美，張朋（通信作者）

聯(lián)勤保障部隊(duì)第九七〇醫(yī)院 （山東煙臺 264000）

美國GE 醫(yī)療公司生產(chǎn)的LOGIQ E9 型彩色超聲，是以心血管診斷功能為主的綜合型多普勒超聲診斷系統(tǒng)，設(shè)備整體性能較穩(wěn)定，在各大醫(yī)院中應(yīng)用廣泛[1]。隨著超聲設(shè)備的長期使用，超聲換能器、發(fā)射接收板等電子元器件出現(xiàn)損耗，易引發(fā)相關(guān)故障。本研究旨在系統(tǒng)介紹LOGIQ E9 型彩色超聲的基本結(jié)構(gòu)框架和工作原理，針對4 例典型故障進(jìn)行故障原因分析并梳理排查思路和方法，為同行開展設(shè)備維修和保養(yǎng)工作提供參考。

1 LOGIQ E9 型彩色超聲的結(jié)構(gòu)與原理

GE LOGIQ E9 型彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)主要分為前端和后端2 部分[2]。前端和后端通過PCI-e 總線實(shí)現(xiàn)圖像信號傳輸功能。前端主要是聲學(xué)模塊，包含超聲發(fā)射、接收部分及信號預(yù)處理模塊，發(fā)射超聲信號并對反射信號進(jìn)行接收和預(yù)處理[3]。后端主要是計算機(jī)模塊，接收來自前端的圖像信息，并實(shí)現(xiàn)超聲圖像的顯示、測量、存儲等功能。前端由1 個電源分配單元、3 塊64 通道發(fā)射板（GTX Board）、1 塊192 通道接收板（MRX Board）、1 塊探頭連接板（GRLY）、2 塊前面板等元件組成，采用模塊化和集成化設(shè)計，性能穩(wěn)定、可靠（圖1）[4]。其中，3 塊發(fā)射板共集成了192 個發(fā)射通道，2 塊前面板將GTX 發(fā)射板和MRX 接收板與GRLY 探頭連接板連接。前端的工作原理為：主電源通過電源分配單元為發(fā)射板供電，發(fā)射板產(chǎn)生特定幅度和頻率的電壓信號，經(jīng)前面板和探頭連接板將192 個通道的信號傳輸?shù)匠曁筋^，超聲探頭集成了超聲換能器，將電能轉(zhuǎn)換為超聲機(jī)械振動，超聲能量傳輸?shù)饺梭w組織并產(chǎn)生反射回聲信號，回聲通過超聲換能器轉(zhuǎn)換為電信號并經(jīng)探頭連接板和前面板傳輸?shù)浇邮瞻澹邮瞻鍖?92 通道的信號進(jìn)行預(yù)處理后傳輸?shù)胶蠖擞嬎銠C(jī)部分[5]。后端主要是超聲設(shè)備計算機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括主電源模塊、接口面板、定制主板和顯卡等。設(shè)備搭配了WINDOWS 操作系統(tǒng)平臺和專用應(yīng)用軟件，通過顯卡分別為顯示器和視頻轉(zhuǎn)換卡提供視頻信號，并以視頻轉(zhuǎn)換卡作為視頻信號輸出單元，主要功能是將前端傳輸?shù)碾娦盘栠M(jìn)行處理，在顯示屏上顯示圖像，實(shí)現(xiàn)圖像存儲、測量等一系列軟件功能[6]。

圖1 LOGIQ E9 型彩色超聲結(jié)構(gòu)示意圖

2 維修案例

2.1 故障一

2.1.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)后，設(shè)備無法進(jìn)入正常掃描界面，報錯信息提示“系統(tǒng)故障，需要重啟設(shè)備”，重啟后故障依舊。

2.1.2 故障分析與處理

導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)系統(tǒng)故障的可能原因包括軟件故障、硬件故障及電源故障。一般按照先外圍再核心、先軟件后硬件的順序進(jìn)行排查維修。首先，排查外圍情況，檢查市電電壓，正常電壓為220 V（±10%以內(nèi)，即198～250 V 之間），電壓正常。其次，排查軟件故障，為防止原始文件丟失，拆卸設(shè)備系統(tǒng)原有硬盤，更換同型號硬盤，重新安裝系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，重啟后故障依舊，基本排除軟件故障。然后，重點(diǎn)排查硬件電路，設(shè)備主電源、電源分配板、GTX 發(fā)射板、MRX 接收板或GRLY 探頭連接板損壞均可報系統(tǒng)錯誤。讀取原系統(tǒng)硬盤上的系統(tǒng)日志文件，發(fā)現(xiàn)電源分配板出現(xiàn)過相關(guān)報錯，考慮設(shè)備前端各模塊的供電（包括發(fā)射接收供電、探頭識別供電、波束成型供電等）均由電源分配板提供，當(dāng)某一路供電出現(xiàn)問題時，設(shè)備均會提示系統(tǒng)錯誤。更換設(shè)備電源分配板，重新開機(jī)后對電源分配板直流電壓進(jìn)行校準(zhǔn)，電壓校準(zhǔn)完成后重啟設(shè)備，設(shè)備恢復(fù)正常，故障排除。

2.2 故障二

2.2.1 故障現(xiàn)象

掃描界面二維圖像出現(xiàn)豎向偽影（圖2），但設(shè)備無報錯提示。

圖2 豎向偽影

2.2.2 故障分析與處理

出現(xiàn)豎向偽影，可能的原因包括超聲探頭故障、軟件故障及硬件電路故障。首先，排查探頭本身故障，分別切換心臟探頭、高頻探頭等，均出現(xiàn)豎向偽影且大致位置不變，基本排除探頭故障。其次，排查市電供電和軟件故障，方法同故障一，發(fā)現(xiàn)市電和軟件均正常，因此基本可判定為硬件電路出現(xiàn)故障。由于設(shè)備安裝3 塊同型號GTX 發(fā)射板，每塊板卡具備64 個通道，通道損壞會導(dǎo)致探頭無法發(fā)射符合要求的超聲波束，最終導(dǎo)致圖像缺損，一般會出現(xiàn)豎狀偽影。最后，檢查設(shè)備發(fā)射板，考慮到3 塊發(fā)射板型號規(guī)格相同，可以進(jìn)行置換，更換后發(fā)現(xiàn)在超聲圖像其他位置出現(xiàn)豎向偽影，可判定為發(fā)射板損壞，更換全新發(fā)射板后設(shè)備恢復(fù)正常，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障現(xiàn)象

使用淺表探頭與心臟探頭時出現(xiàn)橫向偽影（圖3），但設(shè)備無報錯提示。

圖3 橫向偽影

2.3.2 故障分析與處理

出現(xiàn)橫向偽影，可能的原因包括超聲探頭故障、軟件故障或硬件電路故障。首先，排查探頭本身故障，由于2 個探頭同時出現(xiàn)故障的可能性較低，出于慎重，將淺表探頭與心臟探頭安裝在其他同型號超聲設(shè)備上，工作正常，基本排除探頭故障。其次，按照故障一中的方法，排查市電供電和軟件故障，發(fā)現(xiàn)市電和軟件正常，因此基本判定為硬件電路出現(xiàn)故障。再次，檢查GTX 發(fā)射板，切換腹部探頭及腔內(nèi)探頭，發(fā)現(xiàn)圖像正常無偽影，說明發(fā)射板和探頭能正常發(fā)射超聲波束，且發(fā)射板損壞一般會出現(xiàn)豎向偽影，基本排除GTX 發(fā)射板出現(xiàn)故障的可能性。最后，重點(diǎn)排查MRX 接收板，考慮到MRX 接收板是整體接收板（GRX），與數(shù)據(jù)處理板（DRX）功能集合，即具備信號接收和預(yù)處理功能，如果圖像處理部分DRX 板出現(xiàn)問題，則會導(dǎo)致多種圖像問題，更換MRX 板后設(shè)備恢復(fù)正常，故障排除。

2.4 故障四

2.4.1 故障現(xiàn)象

二維掃描界面出現(xiàn)5 個圓圈，無任何回聲圖像（圖4），設(shè)備無報錯提示。

圖4 超聲無回聲信號界面

2.4.2 故障分析與處理

掃描界面無任何回聲圖像，可能的原因包括超聲探頭故障、軟件故障及硬件電路故障。首先，排查探頭本身故障，依次切換4 個探頭，均無任何回聲信號，排除探頭故障。其次，排查市電供電和軟件故障，市電和軟件均正常，基本判定為硬件電路故障。再次，根據(jù)彩色超聲成像原理，從信號發(fā)射、信號接收及通信等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面排查。排查信號發(fā)射環(huán)節(jié)，觀察發(fā)現(xiàn)設(shè)備GTX 發(fā)射板狀態(tài)指示燈正常，排除發(fā)射板出現(xiàn)故障的可能。排查信號接收環(huán)節(jié)，觀察發(fā)現(xiàn)MRX 接收板狀態(tài)指示燈正常，設(shè)備自檢過程中會對MRX 接收板進(jìn)行檢測，如果MRX接收板異常會發(fā)出錯誤提示，綜合考慮MRX 接收板狀態(tài)信息和報錯情況，基本排除其出現(xiàn)故障的可能。最后，排查2 塊橋接板，橋接板主要是將GTX發(fā)射板和MRX 接收板的信號連接到探頭連接板，由探頭連接板連接到超聲探頭，如果橋接板故障，也會導(dǎo)致發(fā)射和接收異常，最終導(dǎo)致設(shè)備無法正常接收信號。由于2 塊橋接板為單層直通通信板，用萬用表對直通信號進(jìn)行測量，并仔細(xì)檢查插針狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)通信無斷路，插針形態(tài)正常，基本排除橋接板故障。由于LOGIQ E9 型彩色超聲自檢程序僅能對主要模塊進(jìn)行檢測，并不檢測前后端圖像傳輸情況[7]，懷疑前端未將圖像信息傳輸?shù)胶蠖耍罱K導(dǎo)致界面無法顯示回聲信號。LOGIQ E9 型彩色超聲前后端通信通過PCI-e 總線實(shí)現(xiàn)，其一端接設(shè)備前端母板，另一端接設(shè)備后端主板，更換該連接線，故障修復(fù)。

3 總結(jié)

GE LOGIQ E9 型彩色超聲整體穩(wěn)定性較好，一般可根據(jù)設(shè)備報錯信息判斷故障點(diǎn)位，但是自檢程序存在一定的局限性，需要維修人員對設(shè)備的基本原理和整體構(gòu)造具有全面深入的認(rèn)識，根據(jù)故障現(xiàn)象和工作原理逐一排查可能出現(xiàn)故障的軟硬件。充分利用技術(shù)資料，快速、準(zhǔn)確地鎖定故障原因。同時，維修人員在日常維修保養(yǎng)過程中要膽大、心細(xì)，尤其注意避免造成次生故障，影響正常業(yè)務(wù)的開展。