LOGIQ E9彩超前后端通信故障分析與維修探討

王淑春，王大鵬

山東省藥學科學院 機電設備研究室，山東 濟南 250098

引言

超聲診斷因其快速、價廉的特點在腹部臟器疾病的檢查和診斷中常被作為首選[1]。GE LOGIQ E9 便是以腹部為主的全身機，具有高分辨、無輻射的優點，且其圖像清晰度、分辨率較高[2]。其采用的迅捷超聲平臺具有先進的容積導航技術、編碼造影劑諧波成像技術、實時四維成像技術、彈性成像技術，同時應用強大的分布式計算機處理器，可實現對大量成像參數的動態優化[3]。該設備將超聲圖像與其他成像技術的圖像如CT、MR 的圖像進行融合，且超聲掃描過程中采用“類GPS”技術追蹤定位可使圖像分辨率和穿透性更好[4]。該設備雖然運行穩定，但長期使用設備也會出現一些故障，本文以兩個版本的GE LOGIQ E9 故障為例與各位同行分享了醫工在日常工作維修中碰到的2 例前端故障案例，并重點討論了在維修過程中的注意事項，對提高醫工維修效率[5]、設備的使用率及進一步提高醫院的醫療服務質量均有一定意義。

1 GE LOGIQ E9的工作原理

GE LOGIQ E9 由顯示器、觸摸屏、操作面板、主機箱等幾大部分組成（圖1a），電源規格為210～230 V。其超聲工作原理為：GFI 板將所需掃描參數發送給GTX 板，掃描參數、探頭的轉向和超聲波的延遲等根據所選掃描模式而定→GTX 板傳輸一個觸發脈沖信號給探頭連接板→探頭連接板發送指令給探頭，令探頭發射超聲波→由探頭回收反射回的超聲波→將回收的超聲波反饋給探頭連接板后，再將信號發送給GRX（MRX）→接收模擬信號后進行預放大和模擬時間增益補償→GRX（MRX）將模擬信號發送到DRX 上后，DRX 對信號進行數模轉換和波束形成→DRX將數據傳輸給GFI 板后，GFI 板對信號進行進一步處理然后將信號傳送至后端[6-7]（圖1b）。

圖1 GE LOGIQ E9結構組成（a）及超聲的工作原理圖（b）

（1）GE LOGIQ E9 的前端部分是由1 塊GRLY 探頭連接板、2 塊GRX 接收板、3 塊GTX 發射板、1 塊GFI 前后端連接板以及2 塊連接GRLY、GRX 和GTX 的橋板組成。新版本的LOGIQ E9 將2 塊GRX 集成為1 塊MRX CW 板[8]。

（2）GE LOGIQ E9 的后端則是由主板、硬盤、低壓電源和I/O 板等組成，主要功能為支持設備啟動，并將前端處理的信號通過處理傳輸至顯示器上顯示[9]，見圖2。

圖2 GE LOGIQ E9的后端分布

2 故障案例與分析

2.1 案例一：不能正常開機故障

2.1.1 故障現象

設備開機后運行到加載程序的界面時，加載進度停止然后自動重啟，反復重啟3 次后自動關機，再次開機故障重現且不斷反復。

2.1.2 故障分析

設備可以運行到加載程序界面說明后端負責啟動的主板已經運行無誤，需考慮問題是否出現在前端，后端功能既然已經正常運行而故障又是運行至加載界面出現，則也有可能是設備的前后端通信存在問題[10]，故對相關內容逐一展開排查：① 排查前后端連接是否存在問題，首先插拔設備的前后端連接板GFI，然后再插拔前后端連接線PCIE，但再次開機故障依舊，排除前后端連接問題；② 徹底斷開前后端的連接后，設備可以啟動而且能進入工作界面，但是檢測不到探頭，沒有掃描區域，說明設備后端的問題可以完全排除；③ 再次開機觀察設備前端的運行狀況，發現前端各個板件的狀態燈都不亮，前端的散熱風扇也不轉，懷疑是否是前端的供電有問題，測量I/O 板的各針腳電壓發現無法檢測到24 V 電壓，分析可能是主電源的24 V 供電異常或前端的板件有問題而造成電源過載[11]；④ 因之前懷疑過前后端連接存在問題，所以將前端的GRLY 探頭連接板、GRX 接收板、GTX 發射板、散熱風扇等全部拆除，只留下GFI 前后端連接板，再次開機測試，故障依舊，因插著GFI 設備故障依然存在，為排查前端組件的問題，故將GFI 先拆除再將其他板件安裝上開機測試，發現前端各板的狀態燈依舊不亮，I/O 板仍然沒有24 V 電壓。反思之前的檢測過程，發現可能忽略了一個關鍵點，如果主電源開啟了過載保護，那么之前插拔板子和開機測試的間隔時間過短，過載保護可能還沒有消除。故再次嘗試將主電源的連接徹底斷開并等待15 min，然后安裝除GFI 前后端連接板以外的前端所有板件和散熱風扇，接通電源后啟動設備開機測試，結果前端各個板件的狀態指示燈顯示正常，散熱風扇也開始運轉。I/O 板上各針腳電壓顯示為24 V，恢復正常，確定是主電源上的過載保護沒有消除而造成了誤判；但關機把GFI 前后端連接板安裝上后開機測試故障依舊，因此斷定是GFI 前后端連接板有問題導致了電源過載，故障原因確定。故障原因確定為過載保護，就說明GFI 前后端連接板上很可能存在電容損壞問題[12]，故用萬用表對GFI 前后端連接板上的電容逐一排查最終查出有兩個22 uf-35 V 的電容模塊被燒穿，見圖3。

圖3 GFI前后端連接板和被燒穿的電容

2.1.3 故障排除

更換市場上購買的兩個相同的22 uf-35 V 的電容模塊后，再次測試GFI 前后端連接板。因為是電容被燒穿引起的故障，所以出于安全考慮再次將前端的所有板件拆除下來，選擇單獨測試GFI 前后端連接板，通電開機設備沒有出現反復重啟的問題，可以排除GFI 板的問題。最后更換電容模塊后將所有板件安裝好，開機測試故障排除，設備恢復正常運行。

2.1.4 故障小結

在遇到設備出現類似過載的故障時，一定要注意過載保護時間的問題，要先關閉設備并斷電等待一段時間或將所有板件拆下一起等待放電，待電源過載保護消除后再開機測試板子是否有問題，避免因過載保護沒有消除而影響故障點的判斷。

2.2 案例二：新版LOGIQ E9屏幕顯示故障

2.2.1 故障現象

設備開機進度條走完之后，顯示器和觸摸屏均顯示藍屏，除光標可以移動外設備無任何反應。

2.2.2 故障分析

設備可以開機并且運行到進度條走完，那基本可以排除設備的后端問題，分析可能也是設備的GFI 前后端連接板存在問題。基于上一案例的維修經驗，選擇直接查看GFI 前后端連接板是否有問題，但是拆開設備的前端蓋板后發現此版本的LOGIQ E9 沒有GFI 前后端連接板這個板件，與廠家的工程師溝通及查詢維修手冊得知，該版本設備的GFI 前后端連接板是集成在設備的MRX CW 上的[13]。首先拆下MRX 查看是否有問題，發現MRX 上面的1 個散熱片松脫（圖4），而且MRX 板整體溫度很高，把板件放到通風處。等待溫度降下來之后，把散熱片重新涂上硅脂安裝后開機測試，結果設備可以正常進入系統，但開機后測試設備圖像時發現掃描區域內中間偏右的位置有一個縱向的白色高回聲，把增益調節至最高發現這個縱向的白色高回聲只存在于近場的位置，到遠場就逐漸消失了。切換探頭發現每把探頭的檢查圖像上都有，見圖5a～5b。由于設備的每一把探頭都有一樣的故障現象，可以排除是探頭的問題，因為探頭不太可能全部同時損壞，且即使是多個探頭同時損壞，故障點一般也不會完全一樣，故排除探頭本身問題。故障現象既然是在掃描區域的近場位置且沒有貫穿至全部區域說明MRX 接收板應該是完好的，因為MRX 板是接收信號的，而且有192 通道跨度，不會出現僅在近場一小塊區域信號接收不到的情況，故繼續排查GTX發射板的問題：① 將設備上的3 塊GTX 發射板中的第1 塊和第2 塊拆下后互換位置，再開機觀察，發現本來位于中間偏右的白色高回聲出現在了最左側且變成黑色的縱向缺失（圖5c），測試過程中也出現圖像近場位置不清楚的問題；② 更換回GTX 發射板后故障還原，通過故障的細微變化可以斷定是第2 塊GTX 發射板存在問題，遂更換GTX 發射板后故障排除，設備恢復正常運行。

圖4 MRX散熱片脫落

圖5 淺表探頭白色高回聲（a）、腹部探頭白色高回聲（b）及左側近場位置的黑色缺失（c）

但機器連續使用了幾天后屏幕顯示又出現干擾信號，且每把探頭都有，血流也是花的（圖6）。一般情況下設備出現干擾后，首先應考慮是否是周圍環境或電源干擾問題，因為有的UPS 出現問題后就會形成電流干擾而影響設備使用。為了排除環境和電流干擾，把設備斷電后推到大樓的另一邊進行開機測試，結果干擾依然存在，說明不是環境和電流所致，再給設備接上一根地線而故障依舊，進一步排除電流干擾。接下來需排除設備本身問題，將設備切換到心臟探頭，打開CW 功能后圖像依舊花屏，說明很有可能是MRX CW 存在問題，但拆下MRX 后檢測板件上所有能測量的元器件都沒有問題，又將該板子更換到另外一臺同型號、同版本的設備上以確定故障是否來源于MRX 板，經調換發現故障和原來設備一樣，由此斷定應該是該MRX板件上無法拆卸的器件出現了問題。

圖6 血流干擾（a）及圖像干擾（b）

2.2.3 故障排除

因為MRX CW 板件集成度較之前的版本更高，集成元器件更多，很多器件無法拆卸下來進行檢測排查，最終只能選擇從廠家重新訂購一塊新的MRX CW 板件進行更換，更換后故障徹底排除，設備使用正常。

2.2.4 故障小結

此類案例在日常的維修中碰到的概率比較大，多數設備很少會出現發射和接收兩塊板件同時損壞的情況，且維修過程中容易忽略整塊板件的溫度都非常高可能不只是MRX 一塊芯片的散熱器脫落所致，另外GTX 發射板故障也極有可能是MRX 本身還存在問題所致，而更換GTX后MRX 的原有問題又一次顯現也正說明這個問題。雖然MRX 和GTX 同時出現故障的情況不常見，但若在排查中經反復推敲確實是兩者同時故障造成的問題，應及時更換元器件以確保設備的正常運行。

3 討論與總結

彩超是臨床中使用頻率非常高的一類設備，無輻射、無創的特點使其在腹部、心臟、顱腦、婦產科、兒科等相關的各類疾病中扮演著重要角色，而GE LOGIQ E9 彩超設備因其高清晰度、高敏感性在臨床工作中應用率非常高。常規維修工作中遇到的超聲設備故障一般以后端問題居多，關于設備前端故障的研究較少，本研究分享的2 例故障情況均比較復雜，必須同時應用逐一排查法和替換法層層分析，小心謹慎操作才能確定最終的故障部分、排除故障。隨著科技日新月異的發展，板件的集成度越來越高，元器件級維修愈加困難，維修的成本相對越來越高[14]。作為負責超聲設備的醫工，在面對類似的故障時一定要小心謹慎，嘗試聯合多種維修方法如逐步檢查法、配件替換法等進行故障的排查，不能經驗式維修，大動干戈卻見效甚微；另外設備日常保養的重要性要遠大于維修，設備的保養就是要在做好定期護理和保養的基礎上，還要定期進行巡檢及維護性保養，如定期檢查連接線和元器件是否牢固、纜線是否存在問題等，從而降低故障率。其中每年春、秋兩次的除塵保養、科室每月對設備過濾網的清潔，都能大大提高設備的使用周期，也能及進一步保證設備的開機率和使用率[15-16]。

本研究的維修案例說明，在維修工作中首先要弄清設備的工作原理和結構，從而在故障出現時可以及時、準確地判斷可能出現故障的大致方向，再通過各種方法排除可疑部件，確定故障位點，提高故障檢修效率。另外，對于在日常巡檢中發現的問題和隱患，應及時排除，將設備損壞的可能扼殺在搖籃里，更多地為臨床使用科室考慮，盡可能保證設備的正常使用，更好地提高醫院的醫療服務質量。