西门子Definition双源CT典型故障维修案例分析

孙小磊，肖吴进

南京医科大学第一附属医院 临床医学工程处，江苏 南京 210029

引言

西门子Definition CT是我院于2007年安装的第一台双源CT，作为一款经典机型，广泛应用于临床检查中。目前，该台设备仍然承担着我院心脏冠脉、术前肺结节、CTA、常规增强以及普通平扫等大量检查工作，其双球管和双探测器系统在心脏冠脉检查中具有巨大的优势[1]，为我院心脏医学方面的诊断、治疗以及科研工作提供了强有力的辅助和大量有价值的临床科研数据，推动了我院放射科和心脏科的学科建设和发展。机器至今已使用十余年，存在内部配件老化、状态不稳定等问题，在使用过程中多次发生软件和硬件故障，一旦机器出现故障，将会严重影响病人的正常检查和科室的工作。对于软件故障例如数据库[2]、网络、操作系统等故障，维修方法已经较为成熟，基本都能解决。但当发生硬件故障如球管、高压部件、床部件、计算机硬件以及各类控制板等故障时[3]，目前绝大多数医院的常规维修模式多以原厂维修为主，整体更换配件，并不会对硬件本身的故障进行详细地分析和研究，无法得出硬件故障或损坏的具体原因，无法做到精细化维修，从而导致维修成本过高、科室压力增大。例如当此台设备遇到静态部分主控模块（Universal Master Stationary，UMAS）故障时，厂家传统的检测、维修方法较为简单单一，尝试后并不能解决故障，且无法找到损坏的具体单元，只能整体更换UMAS部件，更换成本较高，性价比较低。本着为医院科室降低成本、保障设备高效稳定运行的原则，综合考虑设备及科室现状，探索科学有效的新维修方式，以此来降低设备的维护成本，提升设备的整体性能，保障设备高效稳定运行。

1 设备基本信息原理

西门子Definition双源CT是西门子SENTION系列的一款经典机型，广泛应用于临床检查中，其系统集成了两套X射线发生系统和两套对应的信号采集系统，具有扫描速度快、剂量小的特点[4]。其工作原理是两套X射线的发生装置和两套探测器系统呈一定角度安装在同一平面，可进行同步扫描，也可以是单套系统单独扫描[5]。此外，两套X射线球管既可发射同样电压的射线也可以发射不同电压的射线，实现数据的整合或分离，从而实现单能量扫描和双能量扫描，满足临床需求。双源CT由机架（Gantry）、图像系统（Imaging System）及检查床（Patient Handling System）三大部分构成，其中机架主要结构可以分为动态旋转单元和静态单元，动态旋转单元包括球管、探测器系统、高压油箱等，静态单元包括机架面板、冷却系统、UMAS等，系统结构组成如图1所示。其中UMAS作为系统主要部件的控制器局域网络（CAN）通讯[6]、快速连接（Fastlink）、急停（Stop）回路等信号的控制反馈单元固定在机架右侧，一旦检测到连接的某一系统部件异常将产生相关报错，UMAS随即产生反馈响应而不能正常初始化，从而导致机器无法正常工作，UMAS连接组成如图2所示。UMAS相关故障是此台CT较为常见的故障，但故障原因复杂多变，排查困难。因此，需要熟悉掌握UMAS的工作原理及系统构成，才能准确排查故障。本文针对两例UMAS相关故障进行分析讨论，并提出了具体的排除方法和可行性解决方案，为同行维修此类故障提供参考。

图1 双源CT系统组成结构图

图2 UMAS连接组成图

2 故障一

2.1 故障现象

机器在开机过程中机架未正常启动，始终无法达到待机（Standby）状态，无法正常使用。

2.2 故障分析及解决方案

进入维修模式查看报错日志，发现报“CT_PHS_59”错误[7]。分析CT_PHS错误代码的具体内容，提示是检查床控制模块（Liegen Master，LMAS）加载失败（图3），导致机器无法达到待机状态，故怀疑LMAS相关故障导致机器宕机。

图3 报错信息

于是根据维修经验，按照以下步骤进行故障排除。

（1）断电重启。关闭系统、UPS及总电源，将机器彻底断电大关机然后重启，机架仍未正常启动且报错依旧，反复几次故障依旧。

（2）查看UMAS状态。拆开机架侧盖，检查发现UMAS状态异常，未正常启动。结合报错信息判断是LMAS加载失败反馈至UMAS计算机，从而导致UMAS状态异常，同时在维修程序中测试并排除UMAS故障。而LMAS加载失败可能是其内部固件程序（Firmware）丢失或者本身硬件损坏。

（3）检测LMAS。拆开床头下底座盖板，检查LMAS上的光纤、连接至UMAS上的CAN通讯线X4701正常。检查LMAS旁保险及K701开关皆正常，LMAS上的5、24、36 V等显示灯都亮且皆能测量到正常的电压值，说明输入输出正常，排除LMAS硬件损坏。

（4）故障确诊。进入本地维修下的配置单元（Configuration）中查看机器各部件的机器（Machine）状态[8]，发现LMAS的状态是黄色的，即系统未识别，故怀疑是LMAS内部Firmware丢失导致此故障。

（5）故障排除。在维修程序中保存Machine、自动刷Firmware后重启机器，结果LMAS的状态依旧，故障依旧。于是进入管理员模式，在C:somaris\UMASFirmwareTools路径下，找到并运行installLMAS.cmd，返回设备的应用（Syngo）系统的本地维修再次刷Firmware重启机器后报错消失，LMAS状态恢复正常，机架正常启动，故障解决。

3 故障二

3.1 故障现象

机器时常在关机后开机或重启过程中无法正常启动，控制计算机（ICS）左下角出现“Resuming 30～40 s”提示且反复进行，直到Resuming失败，提示进行重启为止，在此过程中且机架屏幕出现黑屏或者蓝屏无信息等现象（图4），但机架始终未启动（机架左右两侧的面板背灯皆是灰的，不亮），机器重启后会再次出现上述故障现象，反复如此。

图4 报错现象

3.2 故障分析及解决方案

根据故障现象及报错初步判断故障原因可能是通信故障或是UMAS故障。针对故障现象检查测试内部相关硬件，并测试CAN通讯、Fastlink等状态皆正常，排除通信故障的可能。

于是根据以往维修经验，进行如下故障排除。

（1）快速应急处理。在set up菜单中点击continue尝试使机器的通讯建立连接，结果失败。于是关闭系统、UPS及总电源，将机器彻底断电关机然后重启，机器仍然无法启动，反复几次故障现象依旧。

（2）进入Local Service。在Syngo系统下进入本地维修查看报错信息[9]，发现报“CT_GSV、CT_MAS、CT_PHS”等错误，分析报错信息可知，部分硬件在启动过程中Firmware丢失，从UMAS的闪存（flash memory）中读取文件失败。进入本地维修下的Configuration中查看所有部件的Machine状态[10]，发现诸如控制盒（ControlBox）、检查床系统（PatientTable LMAS） 、冷却系统（Cooling）、探测器系统（DMS_A/B）、心电模块（PMM）、球管（Tube_A/B）、准直器系统（TCO_A/B）等所有部件的配置状态是黄色，即系统未正常识别。出现此类故障的原因可能是各部件损坏或者UMAS故障未正常启动。为进一步确定故障原因，分别测试LMAS、PMM等硬件均正常。例如检查LMAS的输入输出电源[11]、光纤、相关通讯接线接口、状态指示灯等皆正常，因此初步判定机器产生上述故障现象是由UMAS故障导致的。

（3）故障确诊。进一步分析UMAS的故障原因，尝试在维修模式下自动刷Firmware，结果失败。于是进入管理员模式下的C:somaris\UMASFirmwareTools，运行installUMAS.cmd，然后回Syngo系统[12]手动强刷Firmware结果失败，两种方法都无法将Firmware程序写进UMAS中。此外，结合报错中无法从UMAS的flash memory中读取文件这一关键信息，将UMAS类比成一台计算机，无法读取文件可能原因是UMAS中存储这些重要程序和文件的“硬盘”损坏。同时，在日志检索栏Message_ID[13]中输入325、Source Name中输入CT_IS等检索条件查看UMAS缓存状态，发现其缓存空间被异常占用过多且断电重启后无法释放缓存空间。综上分析，确认机器产生的上述故障现象是由UMAS存储部件损坏使开机初始化过程中无法读取并运行相关文件导致的。

（4）故障解决。打开UMAS内部的存储部件，发现其是一个256 MB的CF卡（图5）。在未知其内部内容的情况下，利用读卡器读取其中的内容，在Windows系统下可读取分区，但由于分区文件不是系统所能识别的文件类型（其文件类别是QNX格式，见图6），所以文件内容无法读到。因此，采取保守方法将此存储卡中的内容完全拷贝下来（做镜像并不能保证将其内部加密文件完全复制），通过专用拷贝机将原卡内部的内容完全硬拷贝至新购买的CF卡（存储容量不作要求）中，将新的CF卡装回后刷Firmware成功，重启后机器恢复Standby状态[14]，所有部件的Machine状态恢复正常。反复重启机器，状态正常并且开机速度显著提升，报错现象消失，故障解决[15]。

图5 UMAS内部存储卡

图6 读取CF卡得到的信息内容

4 讨论

诸如此类故障，传统的维修方式是整体更换UMAS部件，成本较高，性价比较低，大大增加了设备的维护成本，不利于科室的长久发展[16]。基于此，总结以往的维修经验，通过科学合理的类比维修方法，大胆尝试只更换UMAS内部的存储卡（CF卡），硬拷贝存储卡中的内容，然后手动强刷Firmware程序解决故障，机器的开机速度显著提升，使用至今运行稳定未发生故障[17]。此次维修是一次创新维修，此类维修方法在此之前从未有工程技术人员尝试过，使得西门子不同机型的CT再遇到同类问题时基本可以参照解决，大大降低了维修成本（节省成本近三十万元）和难度，提高了维修效率（耗时1 d左右），同时提升了设备的性能，延长了设备的使用寿命。

5 结论

我院的西门子Definition双源CT临床使用率高，设备一旦出现故障将严重影响科室的正常工作和病人的检查。同时作为一台精密的大型医疗影像设备，其组成结构复杂，配件老化，故障维修难度较大，同一故障甚至可能有多种原因。这就要求临床工程技术人员需要具备快速准确判断和迅速检修的能力与素养。因此，日常维修需要总结科学、合理、高效的维修方法，综合评估设备整体状况，不拘泥于传统维修模式，开拓思维，尝试并实践创新方法，从而做到准确判断、快速解决故障，同时兼顾设备性能的改进。这样不仅有利于降低设备的故障率、维修难度和成本，提高设备维修效率和设备的整体性能，有效延长设备的使用寿命，同时可为设备的预防性维护和管理提供基础条件，最终使设备更加高效稳定地服务于临床，使病人获得更加精准的医疗服务，促进科室和医院的长远发展。