西門子Definition雙源CT典型故障維修案例分析

孫小磊，肖吳進

南京醫科大學第一附屬醫院 臨床醫學工程處，江蘇 南京 210029

引言

西門子Definition CT是我院于2007年安裝的第一臺雙源CT，作為一款經典機型，廣泛應用于臨床檢查中。目前，該臺設備仍然承擔著我院心臟冠脈、術前肺結節、CTA、常規增強以及普通平掃等大量檢查工作，其雙球管和雙探測器系統在心臟冠脈檢查中具有巨大的優勢[1]，為我院心臟醫學方面的診斷、治療以及科研工作提供了強有力的輔助和大量有價值的臨床科研數據，推動了我院放射科和心臟科的學科建設和發展。機器至今已使用十余年，存在內部配件老化、狀態不穩定等問題，在使用過程中多次發生軟件和硬件故障，一旦機器出現故障，將會嚴重影響病人的正常檢查和科室的工作。對于軟件故障例如數據庫[2]、網絡、操作系統等故障，維修方法已經較為成熟，基本都能解決。但當發生硬件故障如球管、高壓部件、床部件、計算機硬件以及各類控制板等故障時[3]，目前絕大多數醫院的常規維修模式多以原廠維修為主，整體更換配件，并不會對硬件本身的故障進行詳細地分析和研究，無法得出硬件故障或損壞的具體原因，無法做到精細化維修，從而導致維修成本過高、科室壓力增大。例如當此臺設備遇到靜態部分主控模塊（Universal Master Stationary，UMAS）故障時，廠家傳統的檢測、維修方法較為簡單單一，嘗試后并不能解決故障，且無法找到損壞的具體單元，只能整體更換UMAS部件，更換成本較高，性價比較低。本著為醫院科室降低成本、保障設備高效穩定運行的原則，綜合考慮設備及科室現狀，探索科學有效的新維修方式，以此來降低設備的維護成本，提升設備的整體性能，保障設備高效穩定運行。

1 設備基本信息原理

西門子Definition雙源CT是西門子SENTION系列的一款經典機型，廣泛應用于臨床檢查中，其系統集成了兩套X射線發生系統和兩套對應的信號采集系統，具有掃描速度快、劑量小的特點[4]。其工作原理是兩套X射線的發生裝置和兩套探測器系統呈一定角度安裝在同一平面，可進行同步掃描，也可以是單套系統單獨掃描[5]。此外，兩套X射線球管既可發射同樣電壓的射線也可以發射不同電壓的射線，實現數據的整合或分離，從而實現單能量掃描和雙能量掃描，滿足臨床需求。雙源CT由機架（Gantry）、圖像系統（Imaging System）及檢查床（Patient Handling System）三大部分構成，其中機架主要結構可以分為動態旋轉單元和靜態單元，動態旋轉單元包括球管、探測器系統、高壓油箱等，靜態單元包括機架面板、冷卻系統、UMAS等，系統結構組成如圖1所示。其中UMAS作為系統主要部件的控制器局域網絡（CAN）通訊[6]、快速連接（Fastlink）、急停（Stop）回路等信號的控制反饋單元固定在機架右側，一旦檢測到連接的某一系統部件異常將產生相關報錯，UMAS隨即產生反饋響應而不能正常初始化，從而導致機器無法正常工作，UMAS連接組成如圖2所示。UMAS相關故障是此臺CT較為常見的故障，但故障原因復雜多變，排查困難。因此，需要熟悉掌握UMAS的工作原理及系統構成，才能準確排查故障。本文針對兩例UMAS相關故障進行分析討論，并提出了具體的排除方法和可行性解決方案，為同行維修此類故障提供參考。

圖1 雙源CT系統組成結構圖

圖2 UMAS連接組成圖

2 故障一

2.1 故障現象

機器在開機過程中機架未正常啟動，始終無法達到待機（Standby）狀態，無法正常使用。

2.2 故障分析及解決方案

進入維修模式查看報錯日志，發現報“CT_PHS_59”錯誤[7]。分析CT_PHS錯誤代碼的具體內容，提示是檢查床控制模塊（Liegen Master，LMAS）加載失敗（圖3），導致機器無法達到待機狀態，故懷疑LMAS相關故障導致機器宕機。

圖3 報錯信息

于是根據維修經驗，按照以下步驟進行故障排除。

（1）斷電重啟。關閉系統、UPS及總電源，將機器徹底斷電大關機然后重啟，機架仍未正常啟動且報錯依舊，反復幾次故障依舊。

（2）查看UMAS狀態。拆開機架側蓋，檢查發現UMAS狀態異常，未正常啟動。結合報錯信息判斷是LMAS加載失敗反饋至UMAS計算機，從而導致UMAS狀態異常，同時在維修程序中測試并排除UMAS故障。而LMAS加載失敗可能是其內部固件程序（Firmware）丟失或者本身硬件損壞。

（3）檢測LMAS。拆開床頭下底座蓋板，檢查LMAS上的光纖、連接至UMAS上的CAN通訊線X4701正常。檢查LMAS旁保險及K701開關皆正常，LMAS上的5、24、36 V等顯示燈都亮且皆能測量到正常的電壓值，說明輸入輸出正常，排除LMAS硬件損壞。

（4）故障確診。進入本地維修下的配置單元（Configuration）中查看機器各部件的機器（Machine）狀態[8]，發現LMAS的狀態是黃色的，即系統未識別，故懷疑是LMAS內部Firmware丟失導致此故障。

（5）故障排除。在維修程序中保存Machine、自動刷Firmware后重啟機器，結果LMAS的狀態依舊，故障依舊。于是進入管理員模式，在C:somaris\UMASFirmwareTools路徑下，找到并運行installLMAS.cmd，返回設備的應用（Syngo）系統的本地維修再次刷Firmware重啟機器后報錯消失，LMAS狀態恢復正常，機架正常啟動，故障解決。

3 故障二

3.1 故障現象

機器時常在關機后開機或重啟過程中無法正常啟動，控制計算機（ICS）左下角出現“Resuming 30～40 s”提示且反復進行，直到Resuming失敗，提示進行重啟為止，在此過程中且機架屏幕出現黑屏或者藍屏無信息等現象（圖4），但機架始終未啟動（機架左右兩側的面板背燈皆是灰的，不亮），機器重啟后會再次出現上述故障現象，反復如此。

圖4 報錯現象

3.2 故障分析及解決方案

根據故障現象及報錯初步判斷故障原因可能是通信故障或是UMAS故障。針對故障現象檢查測試內部相關硬件，并測試CAN通訊、Fastlink等狀態皆正常，排除通信故障的可能。

于是根據以往維修經驗，進行如下故障排除。

（1）快速應急處理。在set up菜單中點擊continue嘗試使機器的通訊建立連接，結果失敗。于是關閉系統、UPS及總電源，將機器徹底斷電關機然后重啟，機器仍然無法啟動，反復幾次故障現象依舊。

（2）進入Local Service。在Syngo系統下進入本地維修查看報錯信息[9]，發現報“CT_GSV、CT_MAS、CT_PHS”等錯誤，分析報錯信息可知，部分硬件在啟動過程中Firmware丟失，從UMAS的閃存（flash memory）中讀取文件失敗。進入本地維修下的Configuration中查看所有部件的Machine狀態[10]，發現諸如控制盒（ControlBox）、檢查床系統（PatientTable LMAS） 、冷卻系統（Cooling）、探測器系統（DMS_A/B）、心電模塊（PMM）、球管（Tube_A/B）、準直器系統（TCO_A/B）等所有部件的配置狀態是黃色，即系統未正常識別。出現此類故障的原因可能是各部件損壞或者UMAS故障未正常啟動。為進一步確定故障原因，分別測試LMAS、PMM等硬件均正常。例如檢查LMAS的輸入輸出電源[11]、光纖、相關通訊接線接口、狀態指示燈等皆正常，因此初步判定機器產生上述故障現象是由UMAS故障導致的。

（3）故障確診。進一步分析UMAS的故障原因，嘗試在維修模式下自動刷Firmware，結果失敗。于是進入管理員模式下的C:somaris\UMASFirmwareTools，運行installUMAS.cmd，然后回Syngo系統[12]手動強刷Firmware結果失敗，兩種方法都無法將Firmware程序寫進UMAS中。此外，結合報錯中無法從UMAS的flash memory中讀取文件這一關鍵信息，將UMAS類比成一臺計算機，無法讀取文件可能原因是UMAS中存儲這些重要程序和文件的“硬盤”損壞。同時，在日志檢索欄Message_ID[13]中輸入325、Source Name中輸入CT_IS等檢索條件查看UMAS緩存狀態，發現其緩存空間被異常占用過多且斷電重啟后無法釋放緩存空間。綜上分析，確認機器產生的上述故障現象是由UMAS存儲部件損壞使開機初始化過程中無法讀取并運行相關文件導致的。

（4）故障解決。打開UMAS內部的存儲部件，發現其是一個256 MB的CF卡（圖5）。在未知其內部內容的情況下，利用讀卡器讀取其中的內容，在Windows系統下可讀取分區，但由于分區文件不是系統所能識別的文件類型（其文件類別是QNX格式，見圖6），所以文件內容無法讀到。因此，采取保守方法將此存儲卡中的內容完全拷貝下來（做鏡像并不能保證將其內部加密文件完全復制），通過專用拷貝機將原卡內部的內容完全硬拷貝至新購買的CF卡（存儲容量不作要求）中，將新的CF卡裝回后刷Firmware成功，重啟后機器恢復Standby狀態[14]，所有部件的Machine狀態恢復正常。反復重啟機器，狀態正常并且開機速度顯著提升，報錯現象消失，故障解決[15]。

圖5 UMAS內部存儲卡

圖6 讀取CF卡得到的信息內容

4 討論

諸如此類故障，傳統的維修方式是整體更換UMAS部件，成本較高，性價比較低，大大增加了設備的維護成本，不利于科室的長久發展[16]。基于此，總結以往的維修經驗，通過科學合理的類比維修方法，大膽嘗試只更換UMAS內部的存儲卡（CF卡），硬拷貝存儲卡中的內容，然后手動強刷Firmware程序解決故障，機器的開機速度顯著提升，使用至今運行穩定未發生故障[17]。此次維修是一次創新維修，此類維修方法在此之前從未有工程技術人員嘗試過，使得西門子不同機型的CT再遇到同類問題時基本可以參照解決，大大降低了維修成本（節省成本近三十萬元）和難度，提高了維修效率（耗時1 d左右），同時提升了設備的性能，延長了設備的使用壽命。

5 結論

我院的西門子Definition雙源CT臨床使用率高，設備一旦出現故障將嚴重影響科室的正常工作和病人的檢查。同時作為一臺精密的大型醫療影像設備，其組成結構復雜，配件老化，故障維修難度較大，同一故障甚至可能有多種原因。這就要求臨床工程技術人員需要具備快速準確判斷和迅速檢修的能力與素養。因此，日常維修需要總結科學、合理、高效的維修方法，綜合評估設備整體狀況，不拘泥于傳統維修模式，開拓思維，嘗試并實踐創新方法，從而做到準確判斷、快速解決故障，同時兼顧設備性能的改進。這樣不僅有利于降低設備的故障率、維修難度和成本，提高設備維修效率和設備的整體性能，有效延長設備的使用壽命，同時可為設備的預防性維護和管理提供基礎條件，最終使設備更加高效穩定地服務于臨床，使病人獲得更加精準的醫療服務，促進科室和醫院的長遠發展。