飞利浦Allura Xper FD20典型故障检修分析

傅明有

身份证号码：3325221981＊＊＊＊0358 上海 200072

引言

当人体的脑血管、冠状动脉及外周血管等部位发生病变，需要通过数字减影血管造影系统来进行血管造影成像来检测和判定病情，它已成为临床血管病变诊断的金标准；在加强基层医疗水平的背景下，DSA现已成为县级医院等二级医院常规配置影像设备，能够保持设备的正常工作成为一项重要的任务；由于DSA设备使用场景的特殊性，其内部部件的集成度越来越高，对维修人员的要求也越来越高，因此在维修的过程中经常会碰到一些疑难问题，困扰着设备的维修技术人员，设备的停机直接给各大医院带来了不小的经济损失。现针对PHILIPS Allura Xper F20 出现的几个故障进行分析及维修，以为DSA设备维护提供理论和技术指导[1]。

1 C臂机械运动故障

1.1 故障现象描述

DSA设备在进行3DRA Pro扫描时，设备运行发生故障。若工作人员检查床运动正常，但是C臂无法运动，同时，数据屏幕显示报错Warnning：Stand movements partly available等字样，通常考虑可能是DSA设备的C臂机械运动故障。建议该类情况，工作人员重点关注C臂机械运动故障检修过程。

1.2 故障原因分析

DSA设备配置为Frontal stand Floor落地C，C臂涉及5个方向的机械运动（Detector Frontal shift、Beam C-arm、Beam Propeller rotation、Beam Z rotation、Detector Frontal rotation），其中任何一个方向有问题都会引起此报错；C臂的机械运动功能主要是通过LUC（通用主控制板）实现，落地C共有两块LUC板和两块EXT板（通信扩展接口板），控制C臂5个方向的机械运动；运动过程中每个电机、刹车、离合器及位置信息都是由LUC、EXT及MVR（电机电压调制板）共同控制。LUC板里面存储着程序以及校准数据，用于实现对电机的控制。EXT板是将LUC板发出的数字信号指令转变为模拟信号，与LUC板一起控制电机起到接口板的作用；LUC板计算电机的速度和方向，然后将它传递给EXT板，MVR将来自EXT板的模拟信号转换成PWM（电机的脉宽调制）电压加载给电机，通过改变电压的大小从而实现运动速度的改变。每个方向的机械运动都由对应的电位器和编码器来反馈绝对位置和相对位置[2]。基于故障是在进行3DRA Pro扫描过程中出现，问题应该是在C臂在进行Propeller（螺旋桨运动）运动时引起的报错。考虑到此故障出现时，C臂实际的位置并非是真正的超过极限位置，因此，重点考虑可能是由位置反馈引起的故障，同时也不排除由于电机、刹车、校准数据及控制部分等引起此故障的可能性。

1.3 维修计划

1.3.1 进一步缩小故障范围，进入维修服务模式（Field Service Frame）Survey Post Results：Clea EXT1 Failed；查看报错信息：BeamPropeller PosLimit violation[stop Pos=12550][Range=-18500～12000]Propeller正常的运动范围在RAO 185°～LAO 120°；但显示C臂在进行螺旋桨运动的过程中出现了位置超限“12550”；实时屏机械运动信息显示LAO 126°。

1.3.2 检查propeller位置反馈电位器的固定情况，螺丝位置固定胶是否完整，螺丝有无松动。

1.3.3 检查propeller方向运动相关的连接线缆及接头情况，查看有无牵拉和松动。

1.3.4 通过万用表测量位置反馈电位器阻值的线性变化（反馈电位器为BOURNS 5K欧姆的多圈精密电位器）；经测量发现5K欧姆电位器阻值有突然跳变的情况出现。

1.3.5 更换Propeller位置反馈电位器。

1.4 故障处理

1.4.1 FSF模式下通过释放刹车，将C臂移至0度位置（通过用水平尺测量）。

1.4.2 更换propeller位置反馈电位器，并将D-connector维修测量工具串联接入，重新做电位器校准，电压反馈精度要求在“4.03+/-0.03V”；调整好后再进行电位器位置校准和propeller电机电流校准。

1.4.3 保存校准数据，反复测试Propeller方向运动；故障排除，机器恢复正常。

1.5 故障处理总结和建议

根据故障现象结合系统提供的报错信息缩小故障范围点，要秉持由简单到复杂、逐一进行排查的原则。在检修时，技术人员需要考虑，随着使用频率和使用时间增长，所更换的多圈精密电位器存在机械磨损的问题。此外，由于电压精度要求高，在接入D-connector工具进行电位器校准时，需要技术人员具备耐心和细心，以对电位器进行反复调整以及反复固定电位器等操作[3]。

2 图像存储故障

2.1 故障现象描述

DSA设备运行时，运动和扫描等功能正常运行，但是只能透视、无法存储透视及曝光的图像等数据；此外，登记病人数据屏显示Fluo store（exposure）unavailable: Image disk Full的字样（如图1）。工作人员进行手动删除所有图像后，仍显示存储空间不足。当此类现象出现时，考虑是发生图像储存故障，建议维修人员重点关注图像储存故障分析及检修。

图1 数据屏显示图

2.2 故障原因分析

检查患者的数据存储在主控制柜(M-cabinet)里主计算机（Host PC）和图像处理计算机（Image Processing PC IPPC）上，其中患者的名字、性别及年龄等信息存储在Host PC的系统盘中；图像数据存储在IPPC的图像盘上。随着图像存储数量的增多，会出现系统卡顿，图像回放不流畅等现象。一般在登记完病人，选择好检查协议后，会出现磁盘现有存储空间的提示如：Free disk space 45882（12065）images.，此现象提示当前图像磁盘的存储状态，图像磁盘存储的剩余空间会随着病人的增多而相应减少。当DSA设备出现以下几种情况均在提示图像存储空间不足：①当存储患者数量比较多，磁盘空间仅剩余10000幅（采集图像模式为1K*1K）提示如：Free space low: Delete examinations. 当前磁盘剩余存储空间低，需要进行手动删除检查者释放存储空间；②当出现磁盘空间仅剩余1000幅（采集图像模式为1K×1K）Fluo store(exposure) unavailable :Image disk Full。提示只能透视，无法存储透视及曝光的图像；磁盘存储空间已满，需要手动删除检查者释放存储空间；③磁盘无法存储图像，IPPC图像存储数据盘需要进行重新创建FSF—System—Image Processor--（Re）create image store；④数据读取一致性检查错误，IPPC图像存储数据盘需要进行数据一致性修复 FSF—Diagnostis—System—Database Consistency repair；此过程会将有问题的数据以“Repaired”命名显示在患者列表，手动删除此检查者，存储空间可恢复正常；⑤图像存储磁盘本身有问题，比较常见的磁盘故障有出现坏道，主引导区故障，磁盘被逻辑锁锁定故障，分区表遭到破坏错误，通常断电引起出现坏道概率最大；可以查看自检过程中硬盘当前状态作为判断依据，检查是否有数据读取错误；扇区分配错误；数据查询错误等信息；如Image Processor Image Disk Error(write error)；⑥硬盘盒、SATA数据线以及硬盘接口氧化；⑦Host PC X12 172.22.3.129与IPPC X10172.22.3.136网络通信问题；⑧IPPC的内存、网卡及显卡等硬件故障及BIOS设置都会引起IPPC启动异常从而导致图像存储空间不足。

2.3 故障处理

①手动删除检查者释放存储空间无效；②对图像存储数据盘重新创建FSF—System—Image Processor—(Re)create image store；重启设备故障没有解决；③数据读取一致性检查测试失败（FSF—Diagnostis—System—Database Consistency test Failed）；④IPPC图像存储数据盘需要进行数据一致性修复 FSF—Diagnostis—System—Database Consistency repair；此过程会将有问题的数据以“Repaired”命名显示在患者列表，手动删除此检查者，存储空间恢复，透视曝光存储图像正常[4]。

2.4 故障处理总结和建议

引起图像存储空间不足的因数有很多，需要从简单到复杂，逐级排查；在对磁盘做检测时可以借助一些硬盘性能诊断测试工具做详细的检测；在条件允许的情况下可以直接更换整个硬盘，注意硬盘型号为Western Digital DC HA210 1TB HUS722T2TALA604；如果不能整个更换的话也可对硬盘进行recreate处理；另外，环境温湿度的变化，导致金手指氧化现象的出现，会引起接触不良；有效控制设备间的温度18-22℃，湿度在30%-70%；做好检查的患者数据，及时传输到PACS，归档工作站或者保存到其他存储媒介，防止磁盘损坏导致患者数据丢失[5]。

3 高压系统故障

3.1 故障现象描述

①间歇性出现Generator is busy starting up，no x-ray is possible；②马蹄形绿圈不亮；无法透视及曝光。

3.2 故障原因分析

此故障为高压系统故障，Certeray iX为飞利浦DSA最新款高压发生系统，通过XSC（X-Segent Controller）控制大容量脉冲式高频逆变变压器，功率能够达到100kW，高压范围40-100KV，管电流范围10-1000mA发生器系统包括XSC，MIU，POINT，HIVO，CLU，ADU；XSC（X-Segent Controller）为Certeray iX发生器的主控制器，负责控制、监测X射线的产生；MIU（Main Interface Unit）将工频三相交流电整流为稳定的400V直流电源，POINT（Power Inverter Unit）逆变器将直流变成高频交流电；HIVO（High Voltage Unit）通过倍压整流后将高压电源分成正极和负极提供给球管，ADU（Anode Drive Unit）阳极驱动模块为球管阳极靶面高速旋转提供驱动，开机后大约3-4分钟后，即可为MRC（Maximus ROTALIX Ceramic）液态金属轴承球管提供持续不断的旋转阳极驱动，CLU（Cooling Unit）油冷却系统负责将球管产生的热量及时带走，其高效的散热效率，实时监测球管温度状态，大大提升了球管连续负荷的能力[6]。各子系统中（MIU，Point，HiVo，ADU）任一问题，都会导致高压系统故障。因为是间歇性出现的故障，重启后故障又消失；在故障出现时，捕捉当时故障现象显得非常重要；到达现场后发现XSC的 error错误状态灯亮，查看具体报错信息XSC：TCP-Connection reset by peer，通过电路图做进一步分析，有三种情况会引起reset信号产生，具体情况如下：

3.2.1 XSC板reset按键触发reset信号。关机后通过万用表测量按键触点，反复测试未发现触点粘连情况；

3.2.2 XSC监测到电源故障触发reset信号。通过检查XSC供电电源24VDC Power Supply测量输出XSC X2 24.02VDC；XSC TP1751—TP1275 23.80VDC；TP1051—TP1750 -12.48VDC；TP1050—TP1750 12.03VDC所测量值均在+/-5%电压允许波动范围之内；

3.2.3 XSC通过内部看门狗电路来进行高压系统实时监测并触发X射线安全链路，一旦发生软件故障及时触发reset信号；检查发生故障时各子系统（MIU，Point，HiVo，ADU）BIST自检测试正常，通过单程序启动总线（SPI Bus）将各模块正常状态反馈给XSC（Unit Status黄色灯正常闪烁）；main fault红灯未亮；排除了子系统部件的故障；FSF模式下重新下载XSC固件软件失败，检查XSC与主机Host（XSC-X400，TSX7，Host-X10）之间通讯线缆无异常，网络测试也正常；将问题集中在XSC自身故障引起的reset。

3.4 故障处理

①更换XSC板，重新连接线缆；②在FSF模式下配置XSC板使其在网络中能够识别：FSF-Configuration—Generator—Image Channel Configuration；③在FSF模式下下载XSC固件软件FSF-Configuration—System—Download Board Software；④在FSF模式下进行球管管电流管电压适应性校准FSF—Adjustment—Generator—Frontal—Tube Adaptation Adjustment；⑤关机重启后马蹄绿圈亮，测试透视，曝光正常，系统恢复正常。

3.5 故障处理总结和建议

DSA设备高压系统故障需要更换XSC时，由于与XSC连接线缆比较多，建议维修人员做好接头标记及线缆的走向。因为是间歇性出现的故障，重启后故障又消失；因此，在故障出现时，捕捉当时故障现象显得非常重要，注意将故障做前后对比，判断故障将更加高效。针对此类间歇性故障检测，尽量选用万用表的最大值最小值功能，以监测电压的变化，否则很难捕捉到故障变化[7]。

4 结束语

本文主要针对落地C臂机械运动单元，图像处理单元及高压发生单元三个典型故障进行分析及维修。DSA作为医院中重要的医疗设备，它的经济效益，社会效益及综合效益都占有着不可替代的重要地位。保证设备始终处于最佳技术状态，提高设备的开机率，使用率显得更加重要。综合该设备故障缘由，因此建议PHILIPS Allura Xper F20使用做到以下几点要求：①设备环境保持稳定，防尘净化，保持一个良好的清洁环境，严格防尘，减少灰尘附着在电子元器件表面，影响电气设备的性能；设备室环境温度保持在18-22℃，湿度控制在30%-70%；操作室环境温度保持在20-24℃，湿度控制在30%-70%；检查室环境温度保持在22-26℃，湿度控制在30%-70%；②建立设备运行档案，规范设备使用规则。每天开机时间，停机时间，有无异常现象进行记录，定期保养，定期检测等；易损部件及早更换；③建立数据台账，保障数据存储。及时传输患者数据到PACS或归档工作站，防止磁盘故障导致患者数据丢失；有效利用FSF模式下诊断软件功能及各种辅助维修工具，如万用表，D-connector及磁盘等检测软件。