飛利浦IU22彩超初始化異常故障維修兩例

董繼偉，穆欣

首都醫科大學附屬北京安貞醫院 醫學工程處，北京 100029

引言

彩超是臨床上常見的一種輔助診斷設備，可以實現循環系統[1-2]、消化系統[3-5]、泌尿系統[6]、各種腺體、婦科、產科中多種疾病的輔助診斷[7-9]，尤其是在婦產科中的應用尤為常見。在現代化醫院中，彩超設備的故障不僅會給醫院帶來經濟損失，還會延長患者的等待時間，影響患者的就醫體驗[10-14]。因此，故障發生時，工程師應該及時響應，快速鎖定故障位置，高效完成維修工作[15-16]。常見的故障排除方法包括電阻測試法、電壓測試法、電流測試法、儀表測試法、常規檢查法、更換配件法、直接檢查法、逐步排除法、調整參數法、原理分析法等。在彩超維修時，單一的維修方法往往很難達到理想的維修效果，需結合兩種及以上維修方法[17-18]。本文以飛利浦IU22 彩超為例，總結了設備初始化過程中的兩例故障，并使用故障排除法、參數調整法、常規檢查法等相結合的方式進行了故障排查，可為相關維修工作提供參考。

1 IU22的結構組成與相關工作原理

1.1 IU22的結構部件及工作原理

飛利浦IU22 彩超主要由5 部分構成：用來進行超聲波發射與連接的前端部分、計算機處理系統、顯示系統、控制系統和電源系統[18]，5 個部分相互配合，完成患者受檢部位的圖像采集。飛利浦IU22 彩超硬件結構示意圖如圖1 所示。

圖1 飛利浦IU22彩超硬件結構示意圖

（1）該設備分布在前端部分的部件有前端控制模塊、通道板、模擬電壓調制板、前端信號采集板及探頭選擇模塊[19]。IU22 前端部分的結構與功能如圖2 所示。

圖2 IU22前端部分的結構與功能圖

（2）IU22 超聲的后端為控制系統和數據處理系統，包含計算機主機、圖像處理系統、視頻的輸入與輸出接口等[20]。① 主計算機是整個超聲系統的大腦，可以對用戶的指令做出及時響應，協調整個系統進行處理；② 圖形處理系統則負責將主計算機傳輸進來的數據轉換成本機數據，并將多普勒頻移信號轉化成圖像數據，形成圖像并存儲；③ 電源系統可以為整個超聲系統供電；④ 操作系統由控制面板及其接口、觸摸屏、藍牙接收器等組成；⑤ 圖像顯示系統可以將超聲信息傳輸至顯示器進行圖像顯示[21]。各系統與部件相互作用可將患者受檢部位的信息準確呈現出來。IU22超聲系統的結構功能圖如圖3 所示。

圖3 IU22超聲結構功能圖

1.2 IU22超聲初始化過程

IU22 初始化過程中重要的一步是開機引導，其開機引導的基本步驟如下：壓下電源開關后，前端電源先開啟，統一音視頻輸出板開始檢測前端嵌入控制器（Front-end Embedded Controller，FEC）板的狀態，經100～200 ms，后端電源開啟，提供復位信號給主控計算機母版。母版復位成功后，基本輸入/輸出系統（Basic Input/Output System，BIOS）開始工作，配置各種參數并檢測各個硬件狀態，同時做一系列地址分配，此過程顯示屏上會出現硬件初始化提示。如BIOS 發現主機沒有響應或有故障還會重新啟動引導程序；如計算機硬件正常，則開始初始化軟件，屏幕上會指示裝入操作程序和一系列外設應用軟件，再進一步進入后臺監控程序。此時如有出錯會報錯，這時可以進入最小環境測試程序，查找故障；如正常則下一步會裝入飛利浦應用超聲軟件，這時會出現彩色畫面，直到最后引導完成。超聲引導步驟如圖4 所示。

圖4 超聲引導步驟圖

2 故障實例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

開機后設備無法引導，顯示屏上無顯示。

2.1.2 故障分析與維修

結合圖4 超聲引導步驟可知，當設備出現此故障時，可使用故障排除法進行故障原因的探查。重新開機發現設備仍然無法引導，且未出現類似蜂鳴器的“嘀”聲，根據以往經驗可知，出現此類故障的原因可能有以下幾種：① 設備供電電源發生故障；② FEC 板不能正確配置統一音視頻輸出板；③ 主計算機母版發生故障或通信網絡上的BIOS出現故障。本研究采用故障逐步排查法與隔離排查法對故障進行排查。

（1）查看供電系統原理圖（圖5）并根據原理圖進行逐步排查，打開設備后蓋，觀察前端電源分配板和后端電源板上對應的指示燈，發現指示燈正常，同時測量兩塊電源板上有無±5.3、±12、±3.5 V 的電壓，未發現明顯異常，排除前后端供電系統故障的可能。

圖5 供電系統原理圖

（2）繼續排查FEC 板是否能夠正確配置統一音視頻輸出板，本次采用隔離排除法進行檢驗，關掉電源斷路器，靜待幾秒鐘后重新打開，使用木制細針按壓視頻輸入輸出接口板或統一音視頻輸出板中右邊的小孔內的開關，小孔內的白色LED 燈亮起。按下DVD 旁邊的PS_ON 開關，未見明顯異常，排除FEC 板故障的可能性。

（3）繼續進行故障排查，檢驗主計算機母版或通信網絡上的BIOS 是否出錯，重新設置BIOS 后進行重啟，設備未發生明顯變化，查看發現三個硬盤信息正常，硬盤驅動器正常，此時考慮為軟件發生異常，重新進行軟件安裝，重啟IU22 彩超設備后，設備可正常開機，出現彩色畫面。再次重啟設備，未出現故障，故障解除。

2.1.3 小結

當IU22 超聲設備不能正常引導出現“黑屏”現象時，類似蜂鳴器的“嘀”聲往往是判斷故障原因的一個重要參考。當設備黑屏伴隨蜂鳴聲時，一般會考慮視頻出現故障，解決方案是將另一個視頻信號連接到顯示器VUA 的輸入端，若設備仍不能正常引導，極有可能是顯示器出現故障，需要維修或更換顯示器；若在另一個視頻接入時，設備能夠正常顯像，則可能是主控計算機的音視頻輸入輸出板出現故障，可以通過前述的排除法進行具體故障點的確定。如果能夠聽到蜂鳴聲且設備畫面可以引導，而進入硬件初始化時設備出現死機，應該使用故障點規避法使線路繞過FEC 板進行通信，若此時硬件初始化過程中的死機現象發生改變，則可以排除包括前端供電電源在內的前端線路或FEC 板發生故障的可能性。此時可以進一步探討FEC 板上的故障點，如可以使用專用的筆記本電腦連接FMC Debug輸出口進行測試。由此可見，在故障排查過程中，工程師原有的經驗積累對于故障點的排查具有至關重要的作用。工程師在平時的工作中應及時進行記錄與總結，以便在設備發生類似故障時，可以舉一反三，條理有序地開展維修工作。

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

啟動設備后持續顯示設備啟動畫面，提示“hardware initializing…”錯誤后，進入死機狀態，報錯信息如圖6 所示。

圖6 故障二報錯信息

2.2.2 故障分析與維修

查看維修手冊并結合以往維修經驗可知此錯誤代碼表示設備初始化異常，出現此故障的原因可能是：① 圖像采集部分存在軟硬件故障；② 計算機主板或主板上的某一板卡出現異常。維修時應對以上可能的原因進行逐一排查。

（1）拉出IU22 鍵盤，從左至右按下第一排按鍵，當按“patient”鍵時，設備可以正常啟動，且主界面顯示正常，清潔探頭并采集圖像，未見明顯異常，排除圖像采集部分軟硬件故障可能；但控制面板上的觸摸屏無法正常顯示，提示屏幕的信號輸出功能異常，重啟設備，故障現象仍未解決。

（2）繼續排查計算機主板上的某一卡板故障的可能性，計算機主板及零部件如圖7 所示。關閉設備電源，打開主機后蓋可以發現設備的兩套處理系統分別為操作系統與圖像處理系統。檢查發現，主機內部零件上有積灰，使用專業的除灰工具進行清理，因計算機內部零部件較多，清灰過程應動作輕柔，避免對零部件的損傷。清理積灰后進行內部檢查，未見明顯異常，重新安裝后連接主機，重啟設備，故障仍然存在，排除計算機內部主板積灰或損傷造成此故障的可能性。進入計算機啟動程序，查看程序設備，將系統首次檢測部位修改為硬盤啟動，重啟設備，故障依舊。再次打開系統設備界面，仔細檢查發現界面時間發生變動，根據目前的時間進行重新設置，并取消檢測軟驅的選項，點擊“保存”，再次重啟設備，發現故障現象消失，系統界面顯示未見明顯異常，控制界面也恢復正常。

圖7 IU22計算機主板

為了保證設備的正常使用，對維修結果進行檢驗。關機后進行設備重啟，發現故障現象又重新出現，屏幕仍在持續顯示“hardware initializing……”后死機。再次進入系統設備界面，發現修改后的時間再次自動變化為設備的出廠時間，經檢查發現，其他幾項參數的設置也恢復到了出廠狀態。由此可知，本次故障可能是計算機主板的CMOS區域的供電系統發生異常所致。找到供電電池區域并進行更換后重啟設備，完成啟動參數重新設置后設備恢復正常。再次重啟設備，故障未再出現，故障解決，設備恢復正常使用。

2.2.3 小結

此次故障的維修，需要工程師掌握一定的計算機軟件知識，目前醫院工程師在這一方面的能力還比較薄弱。幾乎所有的現代影像設備均離不開計算機的配合，比如IU22彩超的操作系統與圖像處理系統。離開了計算機軟件的配合，硬件的作用將不能正常發揮。由此可見，醫院工程師除需不斷積累硬件維修經驗并做好總結外，還需要加強對軟件知識的學習，以便維修工作的順利開展。

3 討論與總結

本文以飛利浦IU22 彩超系統為例，總結了兩個設備啟動過程中出現的故障。本研究提出的兩個故障是彩超設備較為典型的故障案例，均體現在設備初始化的過程中，容易混淆。仔細觀察可以發現，兩類故障的其他特征并不相同，比如是否存在蜂鳴現象。兩個故障的排除過程中所用到的方法也不同，經過逐步排查發現，一個故障是軟件故障導致，而另一個是硬件故障。由此可知，造成類似故障現象的原因可以是多種多樣的，維修工程師們需要仔細辨別。

本研究維修過程中使用了多種故障排除方法，比如更換配件法、常規檢查法、逐步排除法、參數調整法等，最終取得了滿意的維修效果，可供類似故障維修時參考。除本文使用的維修方法外，故障隔離法也是在進行彩超維修時常用的方法，該方法的要點是分別對彩超系統的各個部件的工作狀態進行檢測，排除其中正常工作的系統，逐步縮小并鎖定故障范圍[13]。工程師們應善于總結并加強對計算機知識的學習，將軟件學習與硬件維修經驗相結合，才能完美應對日新月異的技術變革。醫療設備的及時排查與維修可以保障醫院設備的正常運轉，正確的維修方法可以為醫院節約成本，提高設備的使用率，提高醫院的服務水平，為醫院的可持續發展提供基礎保障。