飛利浦HD15彩超基本原理及故障排查

黃慶豐

廣西醫科大學第一附屬醫院 設備科，廣西 南寧 530027

飛利浦HD15彩超（下稱HD15）不僅綜合繼承了HD的iU22與iE33成熟優勢，還創新地吸取了磁共振成像與造影成像的技術精髓，使圖像顯示更快、更精致，拓展了醫院超聲科對更高診療需求的技術職能[1]。本文介紹HD15的基本結構以及工作流程，然后將幾種常見的故障進行深入的剖析。

1 HD15的系統結構

與其他超聲設備基本原理相似，HD15的系統結構主要由前端電路板箱（E-box）、計算機（main PC）、電源系統等幾大部分組成。E-box統稱為系統的前端（圖1），主要包括：1塊DB板（分配板）、1塊BP板(底板)、1塊AIM板(模擬輸入板)、1塊ACB板(采集控制板)以及2塊FE板(發射接收板)、1塊MC板（馬達控制板）[2]。

圖1 HD15前端超聲發射系統

各個板塊的功能如下：DB板傳輸探頭控制信號至圖像系統，從ACB板接收探頭的識別信號。BP板提供FE、AIM、ACB和DB板的連接數據通路。FE發射和接收板，發射的時候形成電子束，并處理接收信號，每塊板提供64個通道去接收、發射超聲聲束，兩塊FE板一共128個通道數據疊加起來，然后由其中1塊FE合成射頻數據送到ACB進行處理。AIM板的主要作用是產生主晶振時鐘給系統的前端。ACB板用于控制和解調、波束處理，提供成像探頭的控制信號，執行前端的圖像處理并進行模數轉換（ADC），并且通過線纜將前端采集的數字射頻信號傳輸至計算機進行圖像的處理。MC板的功能是驅動三維探頭的馬達。

HD15的電源系統分成兩個部分，分別是主電源和計算機電源[3]。外接的交流電壓通過主電源輸入至設備中，主電源會對輸入的220 V交流電壓進行電壓調節，得到設備各個部分所需要的交直流電壓；計算機有單獨的ATX電源。整機上電流流程是：在機器外接市電的情況下，主電源只有一組電壓輸出（110 V交流電壓），此組電壓通過一條電纜給計算機電源供電，當開機時實際上是讓計算機啟動，計算機啟動后，安裝在計算機里面的接口板卡（PCIO）在計算機的驅動下，通過一根線纜經ACB板給主電源一個啟動信號，主電源其他各組電壓才真正啟動，負責HD15的前端，外接打印機以及LED顯示器的電源供應。了解各組電壓的工作狀態和流程，在HD15出現內部供電故障時，對分析故障幫助很大。

2 HD15常見故障方案及維修

HD15的常見故障判斷主要有兩種方法，我們結合一些例子進行闡述。

2.1 通過開機啟動順序來判斷故障的來源

HD15的開機過程大體分成3步：① 僅僅顯示“PHILIPS”,這段時間主要完成計算機主板BIOS（基本輸入輸出系統）的加載，檢測計算機內部的基本板塊；② 顯示“PHILIPS”時伴隨下面的滾動進度條，這個階段開始加載基本的操作系統，如果這個階段出現故障，我們主要懷疑系統軟件是否崩潰；③ 出現藍色底的飛利浦加載界面，主要用于加載超聲系統的應用軟件系統。這個階段是運行應用軟件，接收前端各部件進行自檢的狀態信息數據。由于這個階段的加載涉及系統的各個組成部分，所以出現故障時我們可以懷疑的方向很多[4]：有可能是電源系統無法提供探頭所需要的電壓電流；也有可能是由于計算機硬件及超聲相關軟件的損壞；還有可能是前端電路板故障或前端與計算機之間的通訊出現故障，控制面板的連接故障也會導致系統停頓在這個階段。系統如果停留在這個階段，就需要用到后面介紹的第二種故障判斷方法。

例如，機器自動重啟，一開始是正常使用過程中偶爾出現，后來現象越來越頻繁，最后發展到在開機的過程中也會出現重啟，毫無規律。經分析得知，機器的重啟通常是由電源和軟件系統的不穩定引起（也包括負載過重原因引起的電源斷電重啟），從盡量簡單的處理原則出發，重裝軟件系統，故障依舊；接下來重點排查電源部分，根據以上分析得知，計算機的ATX電源輸入電壓是從主電源來的，因此嘗試不經主電源直接給計算機供電，發現故障仍沒有改變，由此基本確定，故障出在計算機部分（由以上介紹的工作原理分析得知，只要計算機正常，就算主電源、前端、鍵盤等部分有故障，機器也應運行通過前兩步后停留在第三步界面而不會重啟），更換PC電源后機器恢復正常。

2.2 通過查看系統日志判斷故障來源

HD15停留在第三步（應用軟件加載界面），可以懷疑的故障原因很多，所以要用系統日志來輔助故障排查。在此之前，需要先進行計算機部分可靠性的測試，因計算機的故障也會使機器停在第三步；另外穩定可靠的計算機系統會讓日志的內容更準確。由以上HD15的工作原理分析可知，計算機和前端、主電源之間的工作是聯動的，因此可以采用隔離前端的方法，讓計算機單獨工作，確認計算機本身是否有問題[5-6]。具體做法是：關機狀態下斷開前端和計算機之間的連線（讓計算機單獨啟動），開機后，在剛進入應用軟件加載界面屏幕下方出現“U”提示符時按下“Ctrl+Alt+S”鍵，進入超聲模擬方式。在此方式下，如顯示屏內能出現超聲區，且超聲區回波能隨“二維”“深度”等功能鍵的控制，就能判斷計算機軟硬件功能是正常的。如在超聲模擬界面下無可調的超聲區，可判斷計算機出了問題。計算機結構和普通的PC類似，內部軟硬件故障的具體排查是較通用的方法，在此就不一一闡述。我們把重點放在非計算機的故障點分析排查上，就需用到日志輔助排查。

HD15是基于Windows XP操作系統，所以我們可以利用Windows附件中的事件查看器（Event Viewer）來查看系統錯誤日志（Event Log）。具體做法是：在剛進入應用軟件加載界面屏幕下方出現“U”提示符時同時按下“Ctrl+Alt+R”鍵，進入系統的測試（TEST）模式，在測試模式下我們可以將系統的日志下載至U盤之中，用Windows自帶的事件查看器打開進行分析。下面我們針對幾個具體的案例加以分析。

（1）HD15開機啟動后停留在第三步，檢測發現主電源各組電壓正常，排除計算機故障后，下載日志分析。系統的報錯顯示“system communication failed”（系統通信不正常）。根據上面提到的HD15的工作原理我們可以知道，前端和PC之間的通信是由ACB板負責，通過一根線纜與計算機之間完成，如果出現連接失敗，就會使計算機在開機加載應用軟件時得不到前端的數據回復，出現通信失敗的故障，經萬用表測量，線纜正常（內部無斷線），最后更換ACB板后故障解決。

（2）HD15開機啟動后停留在第三步，對主電源的各組電壓進行測量，±5 V、±12 V、±100 V、48 V輸出正常，只有正負高壓（HV）偏低，為28 V。懷疑彩超的主電源出現故障，結合下載的日志進行分析：發現“Field service Text：HV calibration failed； HV time-out；”（機器自檢 ：探頭供電的高壓不正常；HV值偏低），基本確認是機器的主電源出現問題，更換主電源后問題解決。

（3）HD15開機啟動后停留在第三步，經測量，主電源的各組電壓輸出正常。隔離前端法確認計算機的軟硬件沒故障，重點懷疑前端的電路板有問題。我們仍然采用同樣方法下載日志進行分析，發現“m3d motor：The motor controller reported error”（三維探頭：控制板異常），三維探頭或三維專用的馬達控制板出現故障都會引起這個現象，更換三維馬達控制板，機器正常。

（4）HD15開機啟動后停留在第三步，經測量，主電源的各組電壓輸出正常。隔離前端法排除計算機故障，下載日志看到信息“ADC conversion failed”（模數轉換失敗），更換負責此功能的ACB板后機器正常。

3 小結

通過本文的介紹，我們首先了解了飛利浦HD15彩色超聲系統的基本結構以及成像原理，面對故障的時候，首先從系統的開機過程結合前端隔離法分析出故障所在的大體位置，然后根據日志所記載的報錯信息結合系統的結構和成像原理做出具體仔細的分析，最后找到故障的根源[7]。

[1]陳智文,張旦松.B型超聲診斷儀原理、調試與維修[M].武漢:湖北科學技術出版社,2000.

[2]徐躍,梁碧玲.醫學影像設備學[M].2版.北京:人民衛生出版社,2005.

[3]徐曉峰.S2000彩超硬件結構原理及分析[J].中國醫療設備,2012,(6):123-124.

[4]羅志才.菲利浦HD15彩超故障2例分析及檢修[J].醫藥前沿,2012,(23):357.

[5]于左.HDI5000彩超電源維修[J].醫療裝備,2010,(11):37.

[6]潘軍.彩超常見故障維修4例[J].醫學信息(上旬刊),2011,(6):4015-4016.

[7]開啟全科應用新時代—飛利浦HD15超聲成像系統的臨床應用前景[J].當代醫學,2010,(8):165-166.