PICKER 2000 CT轴位扫描故障的元件级维修

Troubleshooting of PICKER 2000 CT Axial Scan Failure

刘卢东生1，张海成2

石1.首 都医科大学附属北京友谊医院 医学工程部，北京 100050；2.首都医科大学燕京医学院附属大兴医院 器械科，北京 102600

PICKER 2000 CT轴位扫描故障的元件级维修

Troubleshooting of PICKER 2000 CT Axial Scan Failure

刘卢东生1，张海成2

石1.首 都医科大学附属北京友谊医院 医学工程部，北京 100050；2.首都医科大学燕京医学院附属大兴医院 器械科，北京 102600

0 前言

由于CT系统复杂，元器件集成度高，医院对CT设备的维修长期以来一直依靠厂家维修，而且只做到了板级维修，维修费高昂。本文介绍了对PICKER2000 CT不能进行轴位扫描故障的修理过程。在此过程中，首先通过对预热程序和扫描程序的仔细研究，结合对故障代码的仔细分析，确定产生故障的电路板和在电路板上可能损坏的元器件。然后通过互联网查找器件手册，利用集成电路在线测试仪，对所怀疑元器件进行V-I曲线测试，根据器件的真值表对器件编写测试程序，并测试元器件的逻辑功能。更换损坏的故障元器件，完成对故障板的元件级维修。最后深入分析故障产生的原因和维修过程中需要注意的问题，避免产生同样的故障。

1 故障现象

球管预热时，工作正常。对患者进行定位片扫描时，点击准备定位片扫描程序后，曝光按钮指示灯亮，提示可以进行曝光。按下曝光按钮后，床开始移动，移动很小的距离后，床停止运动，提示“524错误”，整个过程没有X线产生。对患者进行轴位断层扫描时，点击准备断层扫描程序后，曝光按钮指示灯亮，提示可以进行曝光。按下曝光按钮后，机架按规定转速开始旋转，旋转很小的角度后机架停止旋转，提示“524错误”，整个过程没有X线产生。进入维修程序，查看故障代码的主要信息如下：

2 原理分析

PICKER 2000 CT主要有3块带CPU的控制板：控制台的CPB板，主要控制数据采集、重建和X线产生的全过程。固定机架的机架控制板（GPU），主要负责数据采集和传输的各种时序控制。旋转机架的X线曝光时序控制板（XSC），主要负责X线产生的各种时序控制。CPB板通过扫描接口板（SIF）分别与GPU板和XSC板以串行通讯的方式传递命令和各种参数。

做预热时，CPB板利用通讯程序首先将计算机内的曝光参数及各种命令送到SIF板,经机架母板两个62mA保险，经滑环12（HMIT+）槽、11（HMIT-）槽传到XSC板，同时XSC板将各种反馈信息经滑环10（XMIT+）槽、9（XMIT-）槽，经机架母板两个62mA保险送回SIF板，最终传回CPB板。电路图见图1。图2为总结出的预热程序框图，其中，粗体部分均为SIF发到XSC板的控制命令。

而做轴位扫描时，通讯程序首先将计算机内的曝光参数、数据采集参数及各种命令送到扫描接口板（SIF），SIF板一方面将与曝光相关的参数、与曝光相关的命令，经机架母板两个62mA保险，经滑环12（HMIT+）槽、11（HMIT-）槽传到XSC板，同时XSC板将各种反馈信息经滑环10（XMIT+）槽、9（XMIT-）槽，经机架母板两个62mA保险送回SIF板，传回CPB板；另一方面，SIF板将与数据采集相关的参数、与采集相关的命令传到GPU板（COMRXA,RXARTN），同时GPU板将各种反馈信息送回SIF板（COMTXA,TXARTN），传回CPB板。图3为总结出的轴位扫描框图，其中，粗体部分为SIF发送到XSC板的控制命令，斜体部分为SIF发到GPU的控制命令。

对比图2和图3可以发现，两者在命令XSC发出X线的部分有所不同：预热程序发出曝光准备命令，在XSC准备好曝光后6s内，由SIF板直接发出X线曝光命令XN给XSC板；轴位扫描时，轴位扫描程序发出曝光准备命令，在XSC准备好曝光后，由SIF板发出轴位扫描命令TP给GPU板。在TP命令发出前，GPU的扫描中断控制寄存器、数据采集开始寄存器、数据采集结束寄存器已分别放入相应的探测器位置，TP命令发出后首先机架开始按要求的扫描速度旋转，同时机架位置测量板将测量的机架的位置反馈回数据采集时序控制板（DSCC）,一旦到达扫描中断控制寄存器规定的位置，DSCC的扫描中断比较器输出PINTL*信号。此中断信号会导致GPU发出曝光开始/停止信号（XRSTSP,STSPRTN），经机架母板两个62mA保险，经滑环8（SYNC+）槽、7（SYNC-）槽到达XSC。XSC控制高压系统发出X线，随后（约50ms）扫描机架旋转到数据采集开始寄存器规定的位置，DSCC的采集开始比较器输出SOFP*X中断信号，此中断信号会导致GPU开始采集和传输数据。最后机架旋转到数据采集结束寄存器规定的位置，DSCC的采集结束比较器输出EOFP*中断信号,此中断信号会导致GPU发出曝光开始/停止信号，经滑环8（SYNC+）槽、7（SYNC-）槽到达XSC，XSC控制高压系统停止工作，同时GPU发出停止数据采集信号。

图1 CPB板预热电路图

3 故障分析和维修

加热工作正常，说明XSC板、SIF板二者之间的滑环连接部分及高压系统涉及到X线发生的部分均正常。轴位扫描时，曝光按钮指示灯亮，则23步之前没有任何问题，机架能够旋转，25、26步没有任何问题。仔细分析错误代码表，XSC state error,X-ray state （expected 0×1），提示X线状态错误，应该反馈回已经发出X线。继续分析各板报错：SIF板SIFS:8001提示SIF在轴位扫描时有错误产生，SCANS:4表示已经发出TS命令，BACK:1说明GPU板已经完成背景数据采集；XRAY:0说明反馈没有X线产生。XSC板提示无错误，STAT:2141333e提示高压部分状态为阳极准备好，灯丝预热已经到达第三阶段，曝光请求命令已经批准，XSC已经准备好曝光，等待8（SYNC+）槽、7（SYNC-）槽信号。TICK:0表示曝光时间为0。GPU板提示无错误,其中，GPUS:1表示GPU已经执行TS命令，G4-2:dc8表示中断控制寄存器存储的位置为探测器441，G4-0:fa8 表示数据采集开始寄存器存储的位置为探测器501，G4-1:fb0表示数据采集结束寄存器存储的位置为探测器502，G8-0:258c表示机架已旋转到1201的位置。通过以上分析，错误必定发生在35和36之间，最有可能的是GPU没有发出曝光开始/停止信号，或者XSC没有接收到曝光开始/停止信号。做数据采集部分的功能测试（feud检测程序），一切功能正常，说明GPU的控制寄存器、译码器、总线等大部分电路工作正常，固定机架内相关的控制板工作正常。在机架母板保险丝的位置测量XRSTSP,STSPRTN两信号，均没有测量到脉冲信号，因此，故障所发生电路板为GPU板，借来一块GPU板安装好后机器工作正常。

图2 预热程序框图

图3 轴位扫描程序框图

GPU板产生XRSTSP，STSPRTN信号的电路为74LS32，74LS138和75114三块集成电路芯片。74LS32为4输入与门，74LS138为单稳态触发器，TL4040集成电路测试仪的器件库中有上述两种芯片的测试程序，用测试仪可以直接对其进行功能测试，测试两器件逻辑功能正常。75114没有在测试仪器件库中，通过上网查找其为差分驱动电路，输出电压为TTL电平，见图4；其真值表，见表1。

表1 差分驱动电路输出电压真值表

图4 差分驱动电路输出电压图

首先用测试仪测试75114各管脚的V-I曲线，正常图，见图5。所测芯片1、2、3、13、14、15脚V-I曲线近似为0，初步判断75114烧毁。为了进一步测试芯片的逻辑功能，需要编辑75114的测试程序，首先在用户器件库里加入一个新的器件库，然后预定义器件名称、管脚数、管脚说明，最后按真值表填写测试器件功能表，存盘后，进入在线测试程序，选择75114器件进行测试，测试结果4脚12脚与标准输出一致，出现了高低电平；而3脚、2脚、1脚、13脚、14脚、15脚与标准输出不一致，只有低电平没有高电平，最终判断75114损坏。

图5 75114各管脚的V-I曲线

由于GPU为4层板结构，为了减少焊坏电路板的可能性，需要将芯片管脚全部剪断，然后焊下每一个管脚，加装管座，插入新的75114芯片后，将GPU板装入CT机后，一切工作正常。

4 总结

以后曾多次维修不同医院的同种类型机器的的同种故障，虽然故障代码一致，但是所损坏的元器件不同，有的仅是母板上的62mA的保险烧毁，有的也同样是GPU的75114（u66）损坏，有的是XSC的2602（Z62）损坏或者上述3个部件的某几个损坏。还有的机器故障现象不同，如机器高压准备好指示灯不能点亮，XSC本身的16位状态显示码为AB,提示和SIF通讯故障。此时主要损坏的部件是 XSC的2602（Z63）、75114（Z64）或者SIF的2602、75114。这几种故障之所以发生的比较普遍，主要原因在于上述XSC的集成电路芯片无论是和GPU还是和SIF的集成电路芯片相连，都必须分别通过信号电刷7,8,9,10,11,12道和滑环7,8,9,10,11,12槽来连接。这几道电刷传输的都是5V的控制信号，而第3道电刷为零线，第4、第5、第6传输的为120V交流电。每道电刷是由多股铜丝制成的，由于电刷在滑环上高速旋转，一旦电刷磨损后，会有铜丝脱落。如果脱落的铜丝将120V交流电引入滑环7,8,9,10,11,12槽，将会烧毁相应的芯片，有时烧毁的芯片范围更广，甚至烧毁别的电路板。因此，每3个月做机器保养时，一定要把电刷取下，用酒精清洗后观察电刷磨损的情况，一旦电刷的铜丝有分开或者铜丝被磨损的情况，就必须更换电刷，避免引起更大的故障。出现上述故障现象后，维修时及更换电路板前必须检查电刷状态，防止新电路板或者修好了电路板再次烧毁。

用集成电路测试仪对芯片进行在线测试时，需要频繁开关所加的+5V电源。而GPU上有4块电可擦写存储器（U44，U45，U70，U71 NVRAM）,存储器内分别存有系统程序和应用程序，频繁开关所加的+5V电源，容易引起存储器程序丢失。因此，测试前最好用RF1800等芯片读取编程器将存储器内容读到计算机保存起来，一旦程序丢失再将计算机保存的程序写入相应的芯片。

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LU Dong-sheng1, ZHANG Hai-cheng2
1.Medical Engineering Department, Beijing Friendship Hospital,Capital Medical University, Beijing 100050, China; 2.Equipment Department, Daxing Hospital of Yanjing Medical College, Capital Medical University, Beijing 102600, China

本本文详细介绍了PICKER 2000 CT轴位扫描原理。在维修过和中，通过对1例扫描故障的错误代码分析和流程图分析首先判断故障的范围，然后利用集成电路在线测试仪找出故障元件并进行更换，最后分析故障产生的原因和维修过程中需要注意的问题，避免产生同样的故障。

轴位扫描；X红时序控制；数据采集；集成电路在线测试仪；医疗设备维修

1674-1633(2012)05-0121-04

2011-12-11

作者邮箱：ldsldslds@139.com

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.05.043