西門子Definition AS 術中CT兩例硬件故障維修分析

孔康輝，趙東升，張龍

河南省人民醫院 醫學裝備部，河南 鄭州 450003

引言

術中CT在神經外科、胸外科等領域用于疾病的診療，已取得了顯著的效果[1-2]，尤其在食管癌放療、宮頸癌治療、肺結節胸腔鏡定位切除等領域有一定的應用價值[3-5]。我院于2012年建造復合手術室，配置術中CT，CT型號為西門子Definition AS 64層滑軌CT，掃描機架能夠在地軌上滑動，實現術中穿刺定位和術后手術效果判斷等功能。大型影像類設備由于維修資料及維修密碼的限制，維修難度大，尤其是硬件故障的維修難度更大，維修費用更高。原廠維修方法是采用配件模塊化更換進行維修，費用高，給醫院造成較高的運行成本。檢索相關文獻，關于術中CT硬件方面的維修較少[6-9]。尤其是術中CT這種特殊的設備，設備經濟效益無法和門診檢查設備相比，基本處于虧損運行狀態。通過自主維修，節省維修成本是醫學工程師體現價值和追求的目標[10-13]。我院術中CT出現的兩例典型硬件故障，通過自主維修，以極低的成本成功修復了設備，為醫院節約30余萬元。本文通過兩個典型硬件故障案例的故障分析介紹，進行維修經驗的分享，為廣大醫工同行提供參考。

1 西門子Definition AS 64層術中CT結構原理

1.1 術中CT結構

西門子Definition AS 64層術中CT相比普通CT，最大的區別是帶有滑軌，掃描架能夠根據手術需要在滑軌上進行移動。術中CT結構圖如圖1所示，包含可移動床面的檢查床、掃描架、滑軌、控制柜、圖像后處理系統、機架散熱系統、鉛屏蔽自動門和操作臺等部分。

圖1 術中CT結構圖

1.2 術中CT掃描架原理

西門子Definition AS 64層術中CT掃描架電氣原理如圖2所示，HVT高壓發生器包含散熱油箱、高壓變壓器和整流濾波電路，產生直流高壓連接XTA球管陽極和陰極，XGR燈絲電源板通過燈絲變壓器向球管燈絲供電。XGR旋轉陽極控制板連接XTA球管旋轉陽極電機，XDC焦點控制板的作用是X射線偏轉控制、焦點調節和XTC球管冷卻器控制，PDR是XDC的供電模塊，UMAR是安全回路控制模塊，UMAR和XDC模塊實現CAN（通信協議）和光纖通信，掃描架運動系統出現故障，通過CAN向UMAR發出信號，UMAR通過光纖通信連接主控電腦UMARS，發出指令停止掃描架運轉。

圖2 術中CT掃描架原理圖

2 故障案例分析

2.1 故障案例一

2.1.1 故障現象

停電后設備無法重啟，操作臺無電源指示，經檢查，F1開關跳閘，復位后機架重啟正常，隨著使用時間的增多，停電次數的增加，F1開關復位困難，有時需要多次打開才能復位，有時復位伴隨著F12開關跳閘。

2.1.2 故障分析

術中CT控制柜開關布局結構如圖3所示，導致F1開關跳閘有3種可能：① F1輸出端過載；② F1開關性能下降，出現跳閘；③ F1連鎖機構動作導致跳閘。根據3種可能性逐一進行排查。

圖3 術中CT控制柜開關布局圖

（1）F1輸出過載可能性排除：用鉗形電流表測F1輸出三相啟動電流，均不超過F1開關的額定電流，斷開F1電源，用數字萬用表歐姆自動擋紅表筆分別連接F1輸出三相線纜，黑表筆接地，顯示三相電對地阻值無窮大，可以排除F1開關輸出過載可能性。

（2）F1開關性能下降可能性排除：將同型號的F2和F1開關對調，重啟設備，仍存在跳閘故障，可以排除F1性能降低導致跳閘可能性。

（3）F1連鎖機構動作導致跳閘：F1連鎖機構線路原理如圖4所示，導致F1連鎖機構動作的元器件包含F18漏電過流保護器、T2互感電流檢測、T1變壓器溫度保護、K1和K2工業繼電器。通過圖4分析，導致F1連鎖機構動作的條件是F18漏電過流保護器輸出報警信號或者K1工業繼電器動作。F1合閘，F18漏電過流保護器顯示正常，未見報警或故障信號顯示，基本可以排除F18導致F1連鎖機構動作的可能性。至此，基本可以確定是K1工業繼電器上電，K1常開觸點1-1吸合導致F1連鎖機構動作，K1工業繼電器線圈上電的條件是K2工業繼電器K2-1常閉觸點閉合。

圖4 F1連鎖機構線路原理圖

根據圖3控制柜，反求出圖4開關 F1連鎖機構電路原理圖，通過圖4判斷，正常情況下，F1上電，K2吸合，K2常閉觸點K2-1斷開，K1不上電。斷開設備電源，用數字萬用表通斷檔測得T1變壓器溫度保護接線端子相通，F4和F12開關正常，可以確定是K2常閉觸點K2-1在K2線圈上電情況下未斷開導致F1開關連鎖機構動作。

2.1.3 故障排除

通過圖4的線路原理圖得出K2工業繼電器K2-1常閉觸點在K2線圈上電情況下未斷開導致F1開關動作，需要更換K2工業繼電器，K2繼電器如圖5所示，12和14腳常閉觸點可能由于多次停電，觸點打火存在粘連的可能性。K2的型號是SIEMENS SIRIUS 3RS1800-2BP00，購買同型號的工業繼電器，更換后，開機正常運行已經超過半年，經歷多次電網停電，來電后未見F1再跳閘的故障發生，F1間斷性跳閘的故障已經成功修復。

圖5 K1、K2繼電器放大圖

2.2 故障案例二

2.2.1 故障現象

設備開機后，未能進入待機狀態，掃描架顯示屏呈灰色條狀，查看故障日志，故障提示“Fatal FW version mismatch for XDC_F2_A:not reachable”“Fatal FW version mismatch for XDC_F1_A:not reachable”和“Fatal FW version mismatch for XDC_XTM_A:not reachable”，3種故障ID顯示216故障代碼。

2.2.2 故障分析

根據故障日志的描述，故障指向XDC模塊，關閉機架電源，拆開掃描機架外殼，重新機架上電，檢查發現XDC模塊指示燈不亮，關閉機架電源，檢查XDC模塊保險管，保險管未燒壞，處于正常狀態，判斷XDC模塊故障。XDC模塊所在機架的位置如圖6所示。

圖6 XDC模塊在機架中的位置圖

2.2.3 故障排除

從機架拆下XDC模塊，XDC模塊電路板如圖7所示，XDC正面局部放大圖如圖8所示，背面局部放大圖如圖9所示。電路板電源輸入端是橋式整流濾波電路，220 V交流電通過濾波整流電路產生310 V直流電，直流310 V進入DC-DC模塊。對電路板進行初步排查，保險管正常，電源輸入端口用數字萬用表歐姆自動檢測擋一表筆分別連接圖7中電源輸入X4接頭零線和火線，另一表筆接電路板上的地，阻值均無窮大，用萬用表歐姆自動擋檢測圖7中X13和X14輸出接頭，均未發現短路問題，電路板具備上電測試條件。將220 V交流電連接圖9中X4接口C位置標識，測得圖9中A區域兩個點直流電壓310 V，進一步測得圖9中B區域兩點之間電壓為0 V，以此確定DC-DC模塊故障。拆開圖8中DC-DC模塊散熱片，DC-DC模塊型號為PH50S280-5，品牌TDK-Lambda，輸入直流200～400 V，輸出直流電壓5 V。購買同型號DC-DC模塊，更換損壞的模塊，電路板重新上電測試，測得圖9中DC-DC模塊B區域兩點直流電壓5 V，XDC模塊工作指示燈亮，模塊狀態正常。將XDC模塊復位后裝回掃描機架，試機后運行正常。

圖7 XDC模塊電路板完整圖

圖8 XDC模塊正面局部放大圖

圖9 XDC模塊背面局部放大圖

3 討論

對于CT類設備的故障維修分析，以往發表的研究主要集中在軟件故障和部分模塊化更換維修方面，如球管打火和偽影分析、運動故障和過濾器故障分析、通信故障分析等，維修方法主要是基于維修經驗的故障分析[14-16]，但未進行電路板芯片級維修分析，對硬件故障的深度維修較少，尤其是對于芯片級別的維修。醫療設備進行深度芯片級的維修，能夠節約維護費用，為臨床工作和醫院創收產生積極影響[17-19]。本文通過反求電路進行故障分析和在線電路板電壓追蹤維修方法，成功實現了硬件疑難故障的深度維修。本文闡述的兩例典型硬件故障，能夠成功修復設備得益于清晰的維修思路和正確的維修方法。案例一是隱性故障，每次停電都會造成掃描機架不上電而無法重啟，嚴重影響患者的檢查治療。在常規的維修思路下檢查是否過載、是否接地、開關是否損壞等方法，沒有發現故障點，通過控制柜反求出電路原理圖，進行電路原理圖分析，通過存在的可能性逐一進行排除，成功查到故障點。本文中案例二掃描機架不能夠進入待機界面這一故障現象，進入故障日志，查找到故障代碼和故障描述，將故障點定位到XDC模塊，廠家的維修方式基本是更換XDC模塊，費用30余萬元。而通過電路板芯片級的維修思路和方法，進行XDC模塊的檢修，通過電路分析和在線電壓檢測，成功查找到故障點在DC-DC模塊，通過更換同型號的DC-DC模塊，以低成本成功修復設備。

通過本文兩例維修案例的分析，總結到的維修經驗是維修應有清晰的維修思路和正確的維修方法。維修的前提條件是找到故障點，對于一些疑難故障，在無法確定故障點的前提下，通過圖紙分析能夠比較順利找到故障點，在沒有電路圖的背景下，通過反求電路原理圖進行故障分析，應是查找疑難故障點的一種思路。而清晰的維修思路來源于通過圖紙分析對控制電路的理解，對所有存在的故障可能性逐一進行排除。掌握正確的維修方法是快速修復設備的關鍵，對于復雜的電路控制板的維修，在排除上電風險后，通過電路板在線測量，根據線路板結構布局、輸出電壓走向、控制芯片關鍵腳等點位，測量電壓信號、波形信號等，能夠比較快速鎖定損壞的故障元器件；對于在線測量仍舊無法找到故障元器件的案例，通過電路板局部反求電路原理圖進行分析，輔助故障元器件的查找。本文的意義在于探討CT電路板的故障維修方法及其技術規律，為醫療電子設備維修技術水平有效提升提供有益借鑒。

4 結論

本文通過對西門子Definition AS 64層術中CT兩例典型硬件故障進行電路維修分析，成功修復設備?？偨Y到的維修經驗是堅持可行的維修思路和維修方法，即在常規的故障排查方法無法找到故障點時，進行電路原理圖反求，根據電路原理圖，分析故障的可能性，逐一排除故障；而對于獨立的電源類電路板，在排除不能上電的故障隱患后，上電進行測試分析，能夠很快鎖定故障點。本文通過兩個維修案例的維修分析，為廣大醫工同行提供CT類設備硬件故障的維修參考。