LOGIQ E9彩超前后端通信故障分析与维修探讨

王淑春，王大鹏

山东省药学科学院 机电设备研究室，山东 济南 250098

引言

超声诊断因其快速、价廉的特点在腹部脏器疾病的检查和诊断中常被作为首选[1]。GE LOGIQ E9 便是以腹部为主的全身机，具有高分辨、无辐射的优点，且其图像清晰度、分辨率较高[2]。其采用的迅捷超声平台具有先进的容积导航技术、编码造影剂谐波成像技术、实时四维成像技术、弹性成像技术，同时应用强大的分布式计算机处理器，可实现对大量成像参数的动态优化[3]。该设备将超声图像与其他成像技术的图像如CT、MR 的图像进行融合，且超声扫描过程中采用“类GPS”技术追踪定位可使图像分辨率和穿透性更好[4]。该设备虽然运行稳定，但长期使用设备也会出现一些故障，本文以两个版本的GE LOGIQ E9 故障为例与各位同行分享了医工在日常工作维修中碰到的2 例前端故障案例，并重点讨论了在维修过程中的注意事项，对提高医工维修效率[5]、设备的使用率及进一步提高医院的医疗服务质量均有一定意义。

1 GE LOGIQ E9的工作原理

GE LOGIQ E9 由显示器、触摸屏、操作面板、主机箱等几大部分组成（图1a），电源规格为210～230 V。其超声工作原理为：GFI 板将所需扫描参数发送给GTX 板，扫描参数、探头的转向和超声波的延迟等根据所选扫描模式而定→GTX 板传输一个触发脉冲信号给探头连接板→探头连接板发送指令给探头，令探头发射超声波→由探头回收反射回的超声波→将回收的超声波反馈给探头连接板后，再将信号发送给GRX（MRX）→接收模拟信号后进行预放大和模拟时间增益补偿→GRX（MRX）将模拟信号发送到DRX 上后，DRX 对信号进行数模转换和波束形成→DRX将数据传输给GFI 板后，GFI 板对信号进行进一步处理然后将信号传送至后端[6-7]（图1b）。

图1 GE LOGIQ E9结构组成（a）及超声的工作原理图（b）

（1）GE LOGIQ E9 的前端部分是由1 块GRLY 探头连接板、2 块GRX 接收板、3 块GTX 发射板、1 块GFI 前后端连接板以及2 块连接GRLY、GRX 和GTX 的桥板组成。新版本的LOGIQ E9 将2 块GRX 集成为1 块MRX CW 板[8]。

（2）GE LOGIQ E9 的后端则是由主板、硬盘、低压电源和I/O 板等组成，主要功能为支持设备启动，并将前端处理的信号通过处理传输至显示器上显示[9]，见图2。

图2 GE LOGIQ E9的后端分布

2 故障案例与分析

2.1 案例一：不能正常开机故障

2.1.1 故障现象

设备开机后运行到加载程序的界面时，加载进度停止然后自动重启，反复重启3 次后自动关机，再次开机故障重现且不断反复。

2.1.2 故障分析

设备可以运行到加载程序界面说明后端负责启动的主板已经运行无误，需考虑问题是否出现在前端，后端功能既然已经正常运行而故障又是运行至加载界面出现，则也有可能是设备的前后端通信存在问题[10]，故对相关内容逐一展开排查：① 排查前后端连接是否存在问题，首先插拔设备的前后端连接板GFI，然后再插拔前后端连接线PCIE，但再次开机故障依旧，排除前后端连接问题；② 彻底断开前后端的连接后，设备可以启动而且能进入工作界面，但是检测不到探头，没有扫描区域，说明设备后端的问题可以完全排除；③ 再次开机观察设备前端的运行状况，发现前端各个板件的状态灯都不亮，前端的散热风扇也不转，怀疑是否是前端的供电有问题，测量I/O 板的各针脚电压发现无法检测到24 V 电压，分析可能是主电源的24 V 供电异常或前端的板件有问题而造成电源过载[11]；④ 因之前怀疑过前后端连接存在问题，所以将前端的GRLY 探头连接板、GRX 接收板、GTX 发射板、散热风扇等全部拆除，只留下GFI 前后端连接板，再次开机测试，故障依旧，因插着GFI 设备故障依然存在，为排查前端组件的问题，故将GFI 先拆除再将其他板件安装上开机测试，发现前端各板的状态灯依旧不亮，I/O 板仍然没有24 V 电压。反思之前的检测过程，发现可能忽略了一个关键点，如果主电源开启了过载保护，那么之前插拔板子和开机测试的间隔时间过短，过载保护可能还没有消除。故再次尝试将主电源的连接彻底断开并等待15 min，然后安装除GFI 前后端连接板以外的前端所有板件和散热风扇，接通电源后启动设备开机测试，结果前端各个板件的状态指示灯显示正常，散热风扇也开始运转。I/O 板上各针脚电压显示为24 V，恢复正常，确定是主电源上的过载保护没有消除而造成了误判；但关机把GFI 前后端连接板安装上后开机测试故障依旧，因此断定是GFI 前后端连接板有问题导致了电源过载，故障原因确定。故障原因确定为过载保护，就说明GFI 前后端连接板上很可能存在电容损坏问题[12]，故用万用表对GFI 前后端连接板上的电容逐一排查最终查出有两个22 uf-35 V 的电容模块被烧穿，见图3。

图3 GFI前后端连接板和被烧穿的电容

2.1.3 故障排除

更换市场上购买的两个相同的22 uf-35 V 的电容模块后，再次测试GFI 前后端连接板。因为是电容被烧穿引起的故障，所以出于安全考虑再次将前端的所有板件拆除下来，选择单独测试GFI 前后端连接板，通电开机设备没有出现反复重启的问题，可以排除GFI 板的问题。最后更换电容模块后将所有板件安装好，开机测试故障排除，设备恢复正常运行。

2.1.4 故障小结

在遇到设备出现类似过载的故障时，一定要注意过载保护时间的问题，要先关闭设备并断电等待一段时间或将所有板件拆下一起等待放电，待电源过载保护消除后再开机测试板子是否有问题，避免因过载保护没有消除而影响故障点的判断。

2.2 案例二：新版LOGIQ E9屏幕显示故障

2.2.1 故障现象

设备开机进度条走完之后，显示器和触摸屏均显示蓝屏，除光标可以移动外设备无任何反应。

2.2.2 故障分析

设备可以开机并且运行到进度条走完，那基本可以排除设备的后端问题，分析可能也是设备的GFI 前后端连接板存在问题。基于上一案例的维修经验，选择直接查看GFI 前后端连接板是否有问题，但是拆开设备的前端盖板后发现此版本的LOGIQ E9 没有GFI 前后端连接板这个板件，与厂家的工程师沟通及查询维修手册得知，该版本设备的GFI 前后端连接板是集成在设备的MRX CW 上的[13]。首先拆下MRX 查看是否有问题，发现MRX 上面的1 个散热片松脱（图4），而且MRX 板整体温度很高，把板件放到通风处。等待温度降下来之后，把散热片重新涂上硅脂安装后开机测试，结果设备可以正常进入系统，但开机后测试设备图像时发现扫描区域内中间偏右的位置有一个纵向的白色高回声，把增益调节至最高发现这个纵向的白色高回声只存在于近场的位置，到远场就逐渐消失了。切换探头发现每把探头的检查图像上都有，见图5a～5b。由于设备的每一把探头都有一样的故障现象，可以排除是探头的问题，因为探头不太可能全部同时损坏，且即使是多个探头同时损坏，故障点一般也不会完全一样，故排除探头本身问题。故障现象既然是在扫描区域的近场位置且没有贯穿至全部区域说明MRX 接收板应该是完好的，因为MRX 板是接收信号的，而且有192 通道跨度，不会出现仅在近场一小块区域信号接收不到的情况，故继续排查GTX发射板的问题：① 将设备上的3 块GTX 发射板中的第1 块和第2 块拆下后互换位置，再开机观察，发现本来位于中间偏右的白色高回声出现在了最左侧且变成黑色的纵向缺失（图5c），测试过程中也出现图像近场位置不清楚的问题；② 更换回GTX 发射板后故障还原，通过故障的细微变化可以断定是第2 块GTX 发射板存在问题，遂更换GTX 发射板后故障排除，设备恢复正常运行。

图4 MRX散热片脱落

图5 浅表探头白色高回声（a）、腹部探头白色高回声（b）及左侧近场位置的黑色缺失（c）

但机器连续使用了几天后屏幕显示又出现干扰信号，且每把探头都有，血流也是花的（图6）。一般情况下设备出现干扰后，首先应考虑是否是周围环境或电源干扰问题，因为有的UPS 出现问题后就会形成电流干扰而影响设备使用。为了排除环境和电流干扰，把设备断电后推到大楼的另一边进行开机测试，结果干扰依然存在，说明不是环境和电流所致，再给设备接上一根地线而故障依旧，进一步排除电流干扰。接下来需排除设备本身问题，将设备切换到心脏探头，打开CW 功能后图像依旧花屏，说明很有可能是MRX CW 存在问题，但拆下MRX 后检测板件上所有能测量的元器件都没有问题，又将该板子更换到另外一台同型号、同版本的设备上以确定故障是否来源于MRX 板，经调换发现故障和原来设备一样，由此断定应该是该MRX板件上无法拆卸的器件出现了问题。

图6 血流干扰（a）及图像干扰（b）

2.2.3 故障排除

因为MRX CW 板件集成度较之前的版本更高，集成元器件更多，很多器件无法拆卸下来进行检测排查，最终只能选择从厂家重新订购一块新的MRX CW 板件进行更换，更换后故障彻底排除，设备使用正常。

2.2.4 故障小结

此类案例在日常的维修中碰到的概率比较大，多数设备很少会出现发射和接收两块板件同时损坏的情况，且维修过程中容易忽略整块板件的温度都非常高可能不只是MRX 一块芯片的散热器脱落所致，另外GTX 发射板故障也极有可能是MRX 本身还存在问题所致，而更换GTX后MRX 的原有问题又一次显现也正说明这个问题。虽然MRX 和GTX 同时出现故障的情况不常见，但若在排查中经反复推敲确实是两者同时故障造成的问题，应及时更换元器件以确保设备的正常运行。

3 讨论与总结

彩超是临床中使用频率非常高的一类设备，无辐射、无创的特点使其在腹部、心脏、颅脑、妇产科、儿科等相关的各类疾病中扮演着重要角色，而GE LOGIQ E9 彩超设备因其高清晰度、高敏感性在临床工作中应用率非常高。常规维修工作中遇到的超声设备故障一般以后端问题居多，关于设备前端故障的研究较少，本研究分享的2 例故障情况均比较复杂，必须同时应用逐一排查法和替换法层层分析，小心谨慎操作才能确定最终的故障部分、排除故障。随着科技日新月异的发展，板件的集成度越来越高，元器件级维修愈加困难，维修的成本相对越来越高[14]。作为负责超声设备的医工，在面对类似的故障时一定要小心谨慎，尝试联合多种维修方法如逐步检查法、配件替换法等进行故障的排查，不能经验式维修，大动干戈却见效甚微；另外设备日常保养的重要性要远大于维修，设备的保养就是要在做好定期护理和保养的基础上，还要定期进行巡检及维护性保养，如定期检查连接线和元器件是否牢固、缆线是否存在问题等，从而降低故障率。其中每年春、秋两次的除尘保养、科室每月对设备过滤网的清洁，都能大大提高设备的使用周期，也能及进一步保证设备的开机率和使用率[15-16]。

本研究的维修案例说明，在维修工作中首先要弄清设备的工作原理和结构，从而在故障出现时可以及时、准确地判断可能出现故障的大致方向，再通过各种方法排除可疑部件，确定故障位点，提高故障检修效率。另外，对于在日常巡检中发现的问题和隐患，应及时排除，将设备损坏的可能扼杀在摇篮里，更多地为临床使用科室考虑，尽可能保证设备的正常使用，更好地提高医院的医疗服务质量。