飞利浦Digital DiagnostDigital 2.0双板DR运动单元结构及故障分析

王学兵 林俊伟 颜和平 厦门大学附属第一医院 （福建 厦门 361003）

内容提要： 数字X射线摄影技术在临床诊疗应用中占据重要作用，而数字X射线摄影设备作为目前医疗机构的基础医疗设备之一，具有操作简单，成像快捷，在用量大，使用频次较高的特点。为保障设备稳定可靠运行，需要临床工程人员熟悉设备构成、原理及操作流程并能够做好日常质控和平时定期维护工作。工程人员应具备影像学及工程学等相关方面的知识，并能够着眼于日常及基础性维修工作，从中吸取教训，总结经验，保障设备正常稳定地运行，进而体现临床工程人员的价值，为医院临床工作保驾护航贡献自己的力量。

数字X射线摄影（X-Ray Digital Radiography，DR）设备在医疗上作为常规影像诊断检查设备，具有成像速度快，曝光剂量低，密度分辨率高，图像质量好，动态范围大以及后处理功能强等优势，在临床医学工作中具有广泛的应用。飞利浦Digital Diagnost型DR设备在医院用量比较大，具有系统整体稳定性较好，成像质量高的特点；但其结构复杂，任何一环节出现故障都可能会造成系统无法工作。对医院临床工程人员以及操作技术人员而言，在掌握DR设备结构与原理的基础上，做好日常维护计划，定期实施保养工作就才能有效地保障设备正常运转，降低设备的故障率，特别是对于运动频次较高的运动单元，平常做好机械保养，定期校正位置信息以及机械油气润化工作，就能减少很多故障，从而提高设备的利用率和增强设备的使用效率，充分发挥设备功能[1,2]。

1.飞利浦Digital DiagnostDigital 2.0 DR运动单元组成

飞利浦DigitalDiagnost 2.0型DR由工作站、曝光手闸、球管悬吊系统、胸片架、检查床以及高压发生器等组成，采用系统整体设计一体化方案，各子系统之间通过Mini System BUS总线控制[3]。根据设备功能区域划分可以将DR划分为四部分，分别为X射线探测器、X射线发生器、机械装置以及信息采集系统。主要利用X射线穿透性，当X射线穿透人体时，会被组织吸收，不同的人体组织对X射线的吸收程度不同，因此，在穿透过程中X射线强度会发生变化，探测器会根据这些变化，通过A/D转换器进行模拟信号和数字信号之间的转换，通过计算机技术，采用特定算法技术处理，从而形成影像。

飞利浦Digital DiagnostDigital 2.0 DR 运动单元由CEILING SYSTEM（CS）天轨系统、TABLE床运动单元、胸片架运动单元（VS），以及球管与平板之间自动跟踪运动等组成。其中，天轨系统（CS）由control grib控制面板组合键控制，床运动单元（table）由脚踏控制，胸片架运动单元（VS）由组合键及其两侧控制面板或者遥控器来控制。

2.飞利浦Digital DiagnostDigital 2.0 DR运动单元工作原理

2.1 天轨系统（CS）运动单元工作原理

天轨系统CS上控制把手（HANDLE GRIB）上有移动控制组合键，球管立位卧位切换键，功能按键等。控制板上功能按键有蓝色，绿色，黄色，黑色，紫色以及胸片架，床部切换按键。Tomo切换按键等，常见的运动单元按键为，蓝绿黄黑紫按键。

以蓝色按键动作天轨系统（CS）运动为例来进行分析。在蓝色轨道方向上，定位（Catch）和刹车来控制天轨系统CS在这个方向的移位。按住蓝色按键时定位CATCH线圈得到直流24V的电源，产生磁力将定位CATCH插销吸出，按住蓝色按键同时，刹车线圈失电，此时可以用手移动天轨系统CS系统。释放蓝色按键时，定位CATCH上线圈失电，而刹车线圈得电，刹车磁铁吸住蓝色轨道，天轨系统CS不能移动。

绿色轨道，黄色球管伸缩单元，黑色球管旋转单元以及VS运动及床部运动脚踏等控制原理均与此相同。

2.2 天轨系统（CS）球管与胸片架运动单元（VS）平板自动跟踪原理

天轨系统CS与胸片架运动单元VS各自都有独立的位置传感器，分别读取各自的实际位置，分别为霍尔传感器（Hall Sensor）及胸片架位置传感器（Potentiometer 10k for Vertical Movement），其实际位置值均存储在FSF（eleva界面主机）中，其中自动追踪（tracking）的调节需手动将二者的位置对中，此时系统就记录了跟踪的参考起始位置，随后探测器的运动时，天轨系统（CS）里的球管伸缩部分就能实时计算出探测器的位置从而实现跟踪功能。

3.飞利浦运动单元常见故障

飞利浦双板DR系统，工作中，需要频繁升降床，移动胸片架及球管，所以工作中碰到的机械运动单元的故障相对会比较多[4]。下文对一些常见运动单元故障进行分析。

3.1 故障一

故障现象：球管与平板对位不居中，球管上下自动往复运动。

故障分析：通过球管与平板自动跟踪原理，当自动跟踪位置错误时或者有误差时，需要调节位置传感器。重新匹配位置。要解决此类问题可通过Xscope或主机（FSF）实时读取各自的高度反馈值[4]。该设备通过连接xscope后发现立柱POTENTIOMETER反馈值在不断变化中，导致CS不停上下运动寻找探测器的准确位置。

故障处理：根据故障现象，判断为位置信息丢失，进入维修用户账户密码登录后，在系统界面点SERCICE TOOL按钮，或者按Ctrl+Alt+S组合键进入，按照提示一步步进入调试界面，进入服务工具（service tool），进行调节（adjustment）：①悬吊系统高度（CS height）；②立位系统（VS）的高度。（由CS决定）；③站立位（VS）的上下限；④对中（beam）中心（可倾斜平板：选yes；不能倾斜：选no）；⑤位置（SID）调整，每个棘爪装置（detent），位置（sid）输入。控制面板相对平板的上下偏移量可以点apply修改，可以解决十字中心上下偏移。

具体调节步骤：①悬吊系统高度（CS height）：根据提示把控制把手面板放置在最低位置，用卷尺量出距离地面的高度，把这个数字输入方框中，点击下一步；把控制面板放置到最高位置，用卷尺量出距离地面的高度，把这个数字输入方框中。点击apply再点击ok。②立位系统（VS）的高度：首先，把立柱放置最低位置，悬吊对准立柱，点击apply；把立柱放置在最高位置，悬吊对准立柱，点击apply。③根据procedure里面的步骤，把立柱放到最高位和最低位，分别点apply。④把立柱平板放置水平，悬吊对准平板，点击apply，确定参考位置。⑤进入下一步，不同的SID分别校准十字中心线，点击apply。见图1。

图1.立位系统位置调节

如经常出现该故障，则需要更换立柱位置传感器POTENTIOMETER。可将立柱位探测器移到合适的高度，记录此时位置传感器的阻值，拆掉图2中1、2处接头或螺丝。装新位置传感器时注意最好将相应阻值调节至此前记录的阻值，再进行后续微调会比较方便，更不至于出现因移动位置时阻值过限而损坏电位器的情况。

图2.立柱位置传感器更换

3.2 故障二

故障现象：球管升到顶部后会自动往下降落一段距离才会停下来，或者会自动往上升一段距离才会停下来。

故障分析：在这种情况下，有可能的原因有：①使用替代球管，与原装球管重量不一致造成配重失衡，需要重新调节球管伸缩系统的平衡；②刹车磨损，造成刹不住，球管一直往下掉的情况。见图3。

图3.球管垂直升降系统松紧调节

故障处理：若替换球管与原装对比，重量过轻的话，需要减小球管伸缩系统的弹簧张力。①逆时针转动补偿齿轮开关以解锁棘轮操纵杆；②将操纵杆保持在解锁位置，并顺时针转动齿轮以降低张力。

反之则调节步骤相反。总之，调整重量补偿弹簧的原则：按下控制手柄上的黄色按钮，松开垂直制动器，操作人员能够垂直上下移动伸缩柱。当松开黄色按钮时，如果管组件向上移动或自行关闭，则消除重量补偿弹簧。在施加最小的力时，应该可以向上或向下移动管组件。

刹车磨损造成间隙过大情况，主要是因为不同体位拍摄，系统自动跟踪，球管系统上上下下的运动以及反反复复的刹车，刹车金属磨损，造成缝隙过大情况，此时会出现球管悬吊系统刹不住，球管往下掉落，这种情况下可以调节刹车，一般情况下重新调节刹车间隙只能插进一页A4打印纸的间隙就好，或者更换刹车组件最好。

3.3 故障三

故障现象：机器无法曝光，屏幕左下角的曝光准备指示灯绿圈不亮，曝光前系统检测到机器状态未准备好。检查机器发现CS悬吊系统虽然到了指定的位置，但是面板上却没有显示位置SID值，显示为SID??，Wallstand，而且球管也无法跟踪。

故障分析：SID不显示，怀疑SID未到指定位置或者位置传感器故障，检查位置传感器未见异常，CS也移动到卡销锁定的地方，没有偏移。通过手动拉标尺也可以正确显示SID值，排除系统问题。根据机器工作原理，SID不显示还可能是胸片架没有达到竖直或者水平的位置及检查位置不匹配，检查胸片架时发现转动胸片架，到一定角度后，SID可以正确地显示，跟踪也正常。但是设置的角度与实际的角度有偏差，需要做角度校准，如果校准不通过，需要更换角度传感器。造成角度偏差的原因是机器需要频繁打角度，传感器磨损以及转动的累积误差造成。

故障处理：角度校准步骤，退出普通用户，用高级用户账户密码登录后，在系统界面点SERCICE TOOL按钮，或者按Ctrl+Alt+S组合键进入，按照提示一步步进入调试界面，找到Adjustment（调试）-Wallstand VS（胸片架垂直系统）-Tilting（倾斜调节）进入胸片架立位系统倾斜角度调节，在0°时TILT位置传感器电压为0.6～2.7V；在90°时，TILT位置传感器电压为2.8～4.95V。

程序：①通过用户界面将Bucky模块（胸片架）移动到垂直位置（即0°）；②用水准仪确定0°的位置；③检查tilt位置传感器的电压（请参见帮助信息）；④按停止（STOP）与好（OK），然后继续。

根据上述步骤得到数值2.36V，角度值为0.35°，在0.6～2.7V，角度满足±10%误差，如果数值在0.6～2.7V这个范围外，按压控制面板上的前后倾倒标志，微调胸片架角度，然后一直下一步（Next），出现的位置传感器数值与角度在规定范围或者允许偏差范围之内。

程序：①通过用户界面将Bucky模块（胸片架）移动到垂直位置（即90°）；②用水准仪确定90°的位置；③检查tilt位置传感器的电压（请参见帮助信息）；④按停止（STOP）与好（OK），然后继续。

根据上述步骤得到数值3.5V，角度值为89.90°，在2.8～4.95V，角度满足±10%误差，

3.4 故障四

故障现象：床面板移动卡死故障。

床板运动控制原理：开机正常的时候床板是锁住的，不能移动的状态。它是靠X轴和Y轴两个方向的两组线圈工作的时候产生磁性吸合床板来限制床板自由漂移。这两组线圈不通电状态下是没有磁性的，只有在通电状态下才产生磁性（见图4、图5）。

图4.轴承

图5.线圈磁铁

经实践经验总结，出现卡死故障一般有如下几个方面引起的：①这个线圈磁化。由于长时间使用造成这个线圈发生磁化，在断电状态下还是有磁性，导致无法松开床板，医生在操作床板的时候踩下对应的脚踏还是无法推动床面板，所以产生卡死的现象。②出现轴承损坏。床面板固定的轴承发生损坏或者锈死也可能会导致踩下脚踏无法推动床板的情况。③脚踏失灵。控制脚踏出现故障的时候，可以去测试左右两侧的脚踏，一般不会同时出现左右脚踏同时失灵，也可以用万用表去测量脚踏微动开关接触是否好坏来判断是不是脚踏的问题（见图6）。

图6.脚踏

4.讨论

随着科技的发展，电路工艺以及计算机技术的提高，电路板块的维修变得越来越困难，维修工作更加依靠于设备运行流程分析及设备原理分析，判断出故障并更换故障部件，当然，这并非说明临床工程师的作用在下降，而是要求临床工程师转变工作思路与工作方法，要抓住工作的重点，侧重于医疗设备的保养计划的制定与执行工作，操作人员也需要每天做好日常的清洁以及电脑软件系统数据清理工作，针对常见易发问题，做好预案，减少医疗设备故障的发生。像DR等放射设备，平常对于机械部分的维护，如做好环境工作，保持周围环境温度适宜，定期除尘[5]；对于机械部分做好润滑工作，校准工作，能够对设备的稳定运行起到有力支撑的。

总之，日常有针对性的维护对于医疗设备的管理及维修提出了更高层次的要求，这就需要从业人员提高自身综合素质。更紧密地与临床结合，吃透设备运行的原理，从设备的基本原理到设备各个组成部分的原理，熟悉各个部分的运行流程[6-8]。为保障设备稳定可靠地运行，不忽略细节，重视基础的保养及维修工作，这样才能由浅入深，更好地提升面对复杂故障的处理能力。同时，需要对医疗设备做好日常保养及定期巡检制度，每台影像设备均放置一本设备使用运行登记本，发现问题要及时处理并做好故障登记工作，并定期查验，及时总结防范故障的产生[9-11]。从而为医院的设备管理及维修工作贡献自己的才智，体现医工的价值，为临床工作保驾护航，为医院节约维修资金，提高设备的使用效率。