浅析医用超声诊断仪的基本结构与故障维修

马琳

（黑龙江省大庆市龙南医院，黑龙江 大庆 163000）

医用超声诊断仪在经过长时间使用后，内部元件可能会出现老化和损坏的情况，因此，需要了解诊断仪的基本结构，并及时维修，保证诊断仪的正常使用。

1 医用超声诊断仪结构

1.1 探头

探头是超声诊断仪最核心的部件，并且价格昂贵，由于使用频繁，损坏的概率也很大。探头结构中包括换能器、晶片、壳体、保护套、电缆和其他组件，一些具有特殊功能的探头中，有三维、四维探头和驱动电机。超声探头能发射和接收超声波，转换声电信号，将主机传送的电信号转化为高频振荡的超声波信号，接收内脏组织反射回来的超声信号再转化成电信号。探头内部的晶片是探头的关键部件，在通电下晶片会产生弹性形变，产生超声波；超声波通过晶片时，晶片也会产生弹性形变，引起电压变化，变化的电压信号会传给主机，有主机进行处理转化为图像。探头的探测过程利用了压电效应，即利用晶体处于弹性介质中所具有的一种声-电可逆特性。常用于制作晶片的材料包括锆酸铅、钛酸钡、石英、硫酸锂等人工或天然晶体。比如，锆酸铅和钛酸钡都是高温下烧结的多晶陶体或者天然晶体，在将毛坯烧结成陶瓷后，将其研磨和修整成合适的几何尺寸，再经过高压直流电场极化，变成具有压电性质的换能器件。

1.2 主机

主机中有超声诊断仪的电路，包括前置放大电路、A/D转换电路、数字电路和电源。超声探头接收到的信号会传入主机中，放大电路会将其放大获得模拟信号，A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，然后，数字电路进行合成处理，经过数字扫描变换DSC，处理后的图像视频显示在显示屏上。现在很多主机还和电脑连接，由电脑负责对控制和数据处理工作，以及完成图像的渲染。

2 超声诊断仪的常见故障和检查步骤

2.1 机械故障

机械故障是由于机械部件出现故障而造成的，出现机械故障后，机械部件的精度会出现变化，或者在工作中，机械部件出现了卡死或者转动不灵的情况。一些机械零件可能会出现脱落或者松动的情况，导致机械的零件不能被充分固定，影响超声诊断仪的使用。

2.2 电路故障

电路故障也是诊断仪常见的故障，很多原因都会导致电路故障。设备的导线、绝缘层被击穿或受机械冲击损坏，就容易引起电源短路故障，出现元器件和导线的误接触，严重时会造成设备的损坏，这类故障容易导致局部电路工作不稳定，以及引起元器件过热、导线烧毁的情况，甚至会摧毁超声诊断仪；如果设备某个元器件穿线接触不良，或者发生了变质、损毁等情况，就会导致断路故障，通常会表现为设备电路电流低于正常值或者没有电流，出现断路故障后超声诊断仪会无法正常工作；随着超声诊断仪的长时间使用，元器件就会出现老化，比如，探头的晶片就容易老化，造成参数和性能的变化，出现老化问题后超声诊断仪并不会有太明显的特征，必须进行认真测量和检查才能发现精度降低的原因；仪器的操控软件也可能会存在故障，比如，程序存在错误，就容易造成仪器不能正常运行。

3 医用超声诊断仪的日常维修

3.1 电源故障维修

电源模块负责为医用超声诊断器提供电压，其功能在于将市电转变为整机各部分所需要的工作电压，是超声诊断器常发生故障的部分。在电网有波动、超声诊断器功耗大、工作环境不适合时，电源出现故障的频率非常高。在电源出现故障时，可能是整个系统出现故障，或者是某一部分功能出现故障，由于无法判断故障的范围，因此，会对电源部分的工作情况进行检查，尤其是检查整流桥、稳压块、场效应管等大功耗的元件是否出现了损坏。

比如，对开机键没有反应无法开机的情况，就要首先检查电源故障。通过检查电源的输入和输出电压，判断是否电源发生了故障，检查零件的损坏情况，替换已损坏的零件，达到排除故障的目的。有些主机电源和计算机电源是分成两部分的，如果计算机没有启动可能是通信电缆故障，通过更换通信电缆后即可排除故障。

3.2 晶片故障

晶片经过长期使用后会出现老化的情况，撞击、磕碰等等也会导致晶片的损伤，探测的影像中就会出现黑影、黑条、干扰和盲区。超声图像如果出现了明显的黑道，首先，要对电缆、声透镜进行检查，判断是否存在信号传输故障，排除后就可以判断为晶体故障。还可以检查晶体电压判断是否出现故障，如果某片晶体供电电压低于其他晶体，或者某一个晶片组的供电电压比较低，就可以认为晶体因为老化、损坏等原因出现了短路问题。更换晶片或者晶片组让探头可以修复仪器，解决故障。

3.3 声透镜

声透镜是探头上接触人体的胶状专用物质，在长期使用后，就会出现磨损、划痕、开裂、气泡等情况，如果故障比较严重，可能会出现耦合剂进入下层构造导致腐蚀，不仅会出现伪影和盲区，也容易导致探头内晶体的损坏，以及出现漏电的问题，对患者的身体健康也会产生威胁。如果发现这种情况，就要进行及时的更换声透镜，保证仪器的使用安全和避免更大的损失。

3.4 主机故障

目前，超声诊断仪的主机包含前端部分和计算机控制部分。前端部分是信号处理电路，包括各种电路和板块，前端部分损坏，超声诊断仪的的探头就会无法工作。在实际应用中，扇区没有影像、扇区图像有干扰、存在伪影的时候，就可以认为主机的前端部分存在故障，可以通过对换板块或者拔插板块来确定故障的范围，还可以利用超声诊断仪提供的故障代码来判断故障位置。计算机控制部分是一台高配置的电脑或者专用主板，其产生故障和一般的计算机相似，包括硬盘、显卡、内存条出现故障，可以用修理电脑的方式排除故障。

3.5 电缆故障

超声诊断器中会使用大量的电缆，包括信号线、地线、控制线、电源线等。超声收发信号线在发射信号的电压可以达到一百多伏，因此，容易出现损坏的情况；一些长期弯曲的电缆可能会由于疲劳而出现外皮破损等问题，或者断裂彻底无法使用。一旦电缆出现故障，超声诊断器就会出现死机、干扰、探头不识别、黑道等故障。在发现电缆故障后，可以通过观察仪器的工作状态和电压检测确定故障位置，将故障电缆更换或者剪掉重接修复仪器。

3.6 壳体和护套损坏

壳体和护套可以保护探头内部的晶片等元件，长时间使用后容易出现老化破损，或者由于意外冲击会直击损坏壳体和护套。壳体发生损坏后会失去保护作用，不能阻止耦合剂向探头的内部渗透，内部的晶片就会被氧化和腐蚀。因此，如果发现壳体出现损坏，必须马上进行更换或者修补。护套损坏，就不能避免电缆的直角弯折，电缆会因为机械疲劳出现表皮破损，影响屏蔽层的质量，造成图像出现干扰、不清晰等情况。在出现上述问题后，就要检查护套，及时进行护套的更换。

4 超声诊断仪维修案例

4.1 探头电子元件故障

故障现象：超声诊断仪开机工作2小时后，显示屏开始出现干扰现象。

故障分析处理：出现此类故障时，源头上可能来自电子元器件热稳定性不足，或者设备散热不良。在对设备除尘保养之后重新开机，超声图像显示正常，但是，在设备运行2小时后，浅表探头工作时超声图有一半出现雪花，通过将设备重新开机，浅表探头在工作数分钟后再次出现雪花干扰。说明浅表探头内的电子元件的热稳定性不足，在更换了浅表探头后排除故障。

4.2 信号通路故障

故障现象；设备开机后通过自检程序，但是，在使用1.5小时后，显示图像就出现了冻结，重启仪器经过1小时后又出现了相同的故障。

故障分析处理：保持设备处在故障状态下，卸下设备的后盖，检测设备的脉冲电压输出和电源输出电压，发现无±80V电压和+12V电压，因此，可以判断是信号通路故障。关闭设备电源后，更换同型号的通道接口板，在重新开机后发现故障依然存在，经过检测发现，在+12V电源负荷工作中的可控发热硅有非正常接触，在更换硅后将故障排除。

4.3 显示器故障

故障现象：在设备开机后，显示器没有动态图像，需要反复多次开机后才能正常使用。

故障分析处理：拔出和插入多种探头，设备都没有正常反应，可以判断设备的故障和探头无关。通过对连接电路和供电模块进行检修，检查设备的电路图，发现在无-15V电压时，设备显示器不能输出动态图像，表明配电箱内的-15V电压存在故障，通过更换符合要求的配电箱后排除故障。

5 结语

在对医用超声诊断器的使用中，需要尽量做好诊断器的维护和保养，及时更换陈旧和损坏的元件，提升使用率，延长设备寿命。在保证仪器准确率的同时，也能给医疗机构创造更高的社会效益。