飞利浦IU22彩超初始化异常故障维修两例

董继伟，穆欣

首都医科大学附属北京安贞医院 医学工程处，北京 100029

引言

彩超是临床上常见的一种辅助诊断设备，可以实现循环系统[1-2]、消化系统[3-5]、泌尿系统[6]、各种腺体、妇科、产科中多种疾病的辅助诊断[7-9]，尤其是在妇产科中的应用尤为常见。在现代化医院中，彩超设备的故障不仅会给医院带来经济损失，还会延长患者的等待时间，影响患者的就医体验[10-14]。因此，故障发生时，工程师应该及时响应，快速锁定故障位置，高效完成维修工作[15-16]。常见的故障排除方法包括电阻测试法、电压测试法、电流测试法、仪表测试法、常规检查法、更换配件法、直接检查法、逐步排除法、调整参数法、原理分析法等。在彩超维修时，单一的维修方法往往很难达到理想的维修效果，需结合两种及以上维修方法[17-18]。本文以飞利浦IU22 彩超为例，总结了设备初始化过程中的两例故障，并使用故障排除法、参数调整法、常规检查法等相结合的方式进行了故障排查，可为相关维修工作提供参考。

1 IU22的结构组成与相关工作原理

1.1 IU22的结构部件及工作原理

飞利浦IU22 彩超主要由5 部分构成：用来进行超声波发射与连接的前端部分、计算机处理系统、显示系统、控制系统和电源系统[18]，5 个部分相互配合，完成患者受检部位的图像采集。飞利浦IU22 彩超硬件结构示意图如图1 所示。

图1 飞利浦IU22彩超硬件结构示意图

（1）该设备分布在前端部分的部件有前端控制模块、通道板、模拟电压调制板、前端信号采集板及探头选择模块[19]。IU22 前端部分的结构与功能如图2 所示。

图2 IU22前端部分的结构与功能图

（2）IU22 超声的后端为控制系统和数据处理系统，包含计算机主机、图像处理系统、视频的输入与输出接口等[20]。① 主计算机是整个超声系统的大脑，可以对用户的指令做出及时响应，协调整个系统进行处理；② 图形处理系统则负责将主计算机传输进来的数据转换成本机数据，并将多普勒频移信号转化成图像数据，形成图像并存储；③ 电源系统可以为整个超声系统供电；④ 操作系统由控制面板及其接口、触摸屏、蓝牙接收器等组成；⑤ 图像显示系统可以将超声信息传输至显示器进行图像显示[21]。各系统与部件相互作用可将患者受检部位的信息准确呈现出来。IU22超声系统的结构功能图如图3 所示。

图3 IU22超声结构功能图

1.2 IU22超声初始化过程

IU22 初始化过程中重要的一步是开机引导，其开机引导的基本步骤如下：压下电源开关后，前端电源先开启，统一音视频输出板开始检测前端嵌入控制器（Front-end Embedded Controller，FEC）板的状态，经100～200 ms，后端电源开启，提供复位信号给主控计算机母版。母版复位成功后，基本输入/输出系统（Basic Input/Output System，BIOS）开始工作，配置各种参数并检测各个硬件状态，同时做一系列地址分配，此过程显示屏上会出现硬件初始化提示。如BIOS 发现主机没有响应或有故障还会重新启动引导程序；如计算机硬件正常，则开始初始化软件，屏幕上会指示装入操作程序和一系列外设应用软件，再进一步进入后台监控程序。此时如有出错会报错，这时可以进入最小环境测试程序，查找故障；如正常则下一步会装入飞利浦应用超声软件，这时会出现彩色画面，直到最后引导完成。超声引导步骤如图4 所示。

图4 超声引导步骤图

2 故障实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

开机后设备无法引导，显示屏上无显示。

2.1.2 故障分析与维修

结合图4 超声引导步骤可知，当设备出现此故障时，可使用故障排除法进行故障原因的探查。重新开机发现设备仍然无法引导，且未出现类似蜂鸣器的“嘀”声，根据以往经验可知，出现此类故障的原因可能有以下几种：① 设备供电电源发生故障；② FEC 板不能正确配置统一音视频输出板；③ 主计算机母版发生故障或通信网络上的BIOS出现故障。本研究采用故障逐步排查法与隔离排查法对故障进行排查。

（1）查看供电系统原理图（图5）并根据原理图进行逐步排查，打开设备后盖，观察前端电源分配板和后端电源板上对应的指示灯，发现指示灯正常，同时测量两块电源板上有无±5.3、±12、±3.5 V 的电压，未发现明显异常，排除前后端供电系统故障的可能。

图5 供电系统原理图

（2）继续排查FEC 板是否能够正确配置统一音视频输出板，本次采用隔离排除法进行检验，关掉电源断路器，静待几秒钟后重新打开，使用木制细针按压视频输入输出接口板或统一音视频输出板中右边的小孔内的开关，小孔内的白色LED 灯亮起。按下DVD 旁边的PS_ON 开关，未见明显异常，排除FEC 板故障的可能性。

（3）继续进行故障排查，检验主计算机母版或通信网络上的BIOS 是否出错，重新设置BIOS 后进行重启，设备未发生明显变化，查看发现三个硬盘信息正常，硬盘驱动器正常，此时考虑为软件发生异常，重新进行软件安装，重启IU22 彩超设备后，设备可正常开机，出现彩色画面。再次重启设备，未出现故障，故障解除。

2.1.3 小结

当IU22 超声设备不能正常引导出现“黑屏”现象时，类似蜂鸣器的“嘀”声往往是判断故障原因的一个重要参考。当设备黑屏伴随蜂鸣声时，一般会考虑视频出现故障，解决方案是将另一个视频信号连接到显示器VUA 的输入端，若设备仍不能正常引导，极有可能是显示器出现故障，需要维修或更换显示器；若在另一个视频接入时，设备能够正常显像，则可能是主控计算机的音视频输入输出板出现故障，可以通过前述的排除法进行具体故障点的确定。如果能够听到蜂鸣声且设备画面可以引导，而进入硬件初始化时设备出现死机，应该使用故障点规避法使线路绕过FEC 板进行通信，若此时硬件初始化过程中的死机现象发生改变，则可以排除包括前端供电电源在内的前端线路或FEC 板发生故障的可能性。此时可以进一步探讨FEC 板上的故障点，如可以使用专用的笔记本电脑连接FMC Debug输出口进行测试。由此可见，在故障排查过程中，工程师原有的经验积累对于故障点的排查具有至关重要的作用。工程师在平时的工作中应及时进行记录与总结，以便在设备发生类似故障时，可以举一反三，条理有序地开展维修工作。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

启动设备后持续显示设备启动画面，提示“hardware initializing…”错误后，进入死机状态，报错信息如图6 所示。

图6 故障二报错信息

2.2.2 故障分析与维修

查看维修手册并结合以往维修经验可知此错误代码表示设备初始化异常，出现此故障的原因可能是：① 图像采集部分存在软硬件故障；② 计算机主板或主板上的某一板卡出现异常。维修时应对以上可能的原因进行逐一排查。

（1）拉出IU22 键盘，从左至右按下第一排按键，当按“patient”键时，设备可以正常启动，且主界面显示正常，清洁探头并采集图像，未见明显异常，排除图像采集部分软硬件故障可能；但控制面板上的触摸屏无法正常显示，提示屏幕的信号输出功能异常，重启设备，故障现象仍未解决。

（2）继续排查计算机主板上的某一卡板故障的可能性，计算机主板及零部件如图7 所示。关闭设备电源，打开主机后盖可以发现设备的两套处理系统分别为操作系统与图像处理系统。检查发现，主机内部零件上有积灰，使用专业的除灰工具进行清理，因计算机内部零部件较多，清灰过程应动作轻柔，避免对零部件的损伤。清理积灰后进行内部检查，未见明显异常，重新安装后连接主机，重启设备，故障仍然存在，排除计算机内部主板积灰或损伤造成此故障的可能性。进入计算机启动程序，查看程序设备，将系统首次检测部位修改为硬盘启动，重启设备，故障依旧。再次打开系统设备界面，仔细检查发现界面时间发生变动，根据目前的时间进行重新设置，并取消检测软驱的选项，点击“保存”，再次重启设备，发现故障现象消失，系统界面显示未见明显异常，控制界面也恢复正常。

图7 IU22计算机主板

为了保证设备的正常使用，对维修结果进行检验。关机后进行设备重启，发现故障现象又重新出现，屏幕仍在持续显示“hardware initializing……”后死机。再次进入系统设备界面，发现修改后的时间再次自动变化为设备的出厂时间，经检查发现，其他几项参数的设置也恢复到了出厂状态。由此可知，本次故障可能是计算机主板的CMOS区域的供电系统发生异常所致。找到供电电池区域并进行更换后重启设备，完成启动参数重新设置后设备恢复正常。再次重启设备，故障未再出现，故障解决，设备恢复正常使用。

2.2.3 小结

此次故障的维修，需要工程师掌握一定的计算机软件知识，目前医院工程师在这一方面的能力还比较薄弱。几乎所有的现代影像设备均离不开计算机的配合，比如IU22彩超的操作系统与图像处理系统。离开了计算机软件的配合，硬件的作用将不能正常发挥。由此可见，医院工程师除需不断积累硬件维修经验并做好总结外，还需要加强对软件知识的学习，以便维修工作的顺利开展。

3 讨论与总结

本文以飞利浦IU22 彩超系统为例，总结了两个设备启动过程中出现的故障。本研究提出的两个故障是彩超设备较为典型的故障案例，均体现在设备初始化的过程中，容易混淆。仔细观察可以发现，两类故障的其他特征并不相同，比如是否存在蜂鸣现象。两个故障的排除过程中所用到的方法也不同，经过逐步排查发现，一个故障是软件故障导致，而另一个是硬件故障。由此可知，造成类似故障现象的原因可以是多种多样的，维修工程师们需要仔细辨别。

本研究维修过程中使用了多种故障排除方法，比如更换配件法、常规检查法、逐步排除法、参数调整法等，最终取得了满意的维修效果，可供类似故障维修时参考。除本文使用的维修方法外，故障隔离法也是在进行彩超维修时常用的方法，该方法的要点是分别对彩超系统的各个部件的工作状态进行检测，排除其中正常工作的系统，逐步缩小并锁定故障范围[13]。工程师们应善于总结并加强对计算机知识的学习，将软件学习与硬件维修经验相结合，才能完美应对日新月异的技术变革。医疗设备的及时排查与维修可以保障医院设备的正常运转，正确的维修方法可以为医院节约成本，提高设备的使用率，提高医院的服务水平，为医院的可持续发展提供基础保障。