申艷平，吳剛

(中南大學湘雅二醫(yī)院資產(chǎn)裝備辦，湖南長沙410011)

GE Voluson 730 Expert彩超原理框圖介紹及故障分析

申艷平，吳剛

(中南大學湘雅二醫(yī)院資產(chǎn)裝備辦，湖南長沙410011)

本文對GE V730 Expert彩色B超系統(tǒng)的原理框圖進行了簡要的描述，介紹了在維修過程中遇到的一些故障現(xiàn)象及解決方法。

超聲診斷;前端;后端

超聲診斷是一種由醫(yī)學、聲學、電子技術(shù)、新材料及計算機數(shù)字技術(shù)等學科相結(jié)合的診斷方法和檢測手段，以人體解剖、病理為基礎(chǔ)具有實時性、分辨率高、操作簡單、副作用少、安全無創(chuàng)傷等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在臨床診斷中，在影像醫(yī)學中占有重要的地位［1］。

彩色多普勒超聲系統(tǒng)相對黑白超能獲得更豐富的信息、且靈敏度高，在血管和血流的檢測上有卓越優(yōu)勢。GE Voluson 730 EXPERT利用數(shù)字波束形成技術(shù)，能夠獲得高分辨率、高穿透性的二維三維圖像和實時動態(tài)四維圖像，能處理的信息量是傳統(tǒng)超聲系統(tǒng)信的4倍，系統(tǒng)的動態(tài)范圍有很大提高，達160DB，影像質(zhì)量得以進一步提高［2］。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

圖1 系統(tǒng)組成方框圖

Voluson 730 Expert彩超的結(jié)構(gòu)組成框圖如圖1所示，分前端和后端兩部分，系統(tǒng)前端部分主要負責超聲信號的發(fā)射接收、信號處理、各超聲工作模式的功能實現(xiàn)等，主要由探頭接口板、發(fā)射板(CPR)、連續(xù)多普勒板(CRW)、血流板(CRS)、以及電源板(CPP)構(gòu)成。前端部分各PCB板功能及板間的信號流方向如圖2所示，以下是各板塊實現(xiàn)的功能及結(jié)構(gòu)組成。

探頭接口板:主要由一個CW探頭接口，3個260針的探頭接口，一個虛擬探頭接口及探頭選擇和識別電路構(gòu)成。常見故障表現(xiàn)為探頭不識別，探頭識別錯誤(多個插槽上的探頭識別成同一類型)，圖像均勻缺失以及探頭打火等情況。

CPR板:波束形成板，包含32塊CPD板，內(nèi)有TX放大器，TGC、濾波器，數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC，每塊CPD包含8個發(fā)射通道、4個接收通道。由于此板的構(gòu)成復(fù)雜，主要包含了超聲的發(fā)射、接收、濾波、前級放大以及AD變換等電路，因此故障相對較多，主要變現(xiàn)為圖像缺波、干擾、血流不敏感以及多普勒無法實現(xiàn)等情況。

CRW:連續(xù)多普勒板，此版為選配功能主要負責連續(xù)多普勒功能的實現(xiàn)，目前由于此機型主要作為腹部及產(chǎn)科用途因此此功能大部分醫(yī)院沒有啟用。

CRS:信號處理板，各種超聲工作模式的數(shù)據(jù)處理及三維超聲的馬達控制均由其完成，同時完成了血流以及多普勒功能的實現(xiàn)，常見問題表現(xiàn)為多普勒及血流模式不敏感、無法實現(xiàn)以及血流模式有干擾信號等。

CPP:提供前后端的工作電源，有+3．3V，+/-5V，+12V，+/-15V，+/-90V等電壓，此板塊功率較大，負責機器的所有直流電源的供應(yīng)，把AC-DC電源(CPN)輸出的59V直流電，再次利用DC-DC轉(zhuǎn)換原理，輸出不同電壓及不同功率的直流電，分別提供給前端及后端部分。

圖2 前端PCB板結(jié)構(gòu)框圖及信號流方向

Voluson 730后端部分主要由三部分組成包括SBC(計算機部分)、CKV部分，各部分的組成及主要功能如下:

CKV:負責彩超的圖像格式轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的硬件加密，各個輸入輸出端口的控制等功能，主要包含DMA控制器，2路VGA輸出，VGA格式轉(zhuǎn)換為VHS和RGB等輸出格式模塊。由于系統(tǒng)的識別碼(界定了系統(tǒng)的機型、序列號以及開通的功能等等)以及信號控制、圖像轉(zhuǎn)換多由此板實現(xiàn)，所以當機器出現(xiàn)無法識別序列號、圖像輸出錯亂等故障時，大多情況由此板引起。

SBC計算機:后端計算機系統(tǒng)，主要由一臺完整的計算機系統(tǒng)構(gòu)成，負責由前端送來的2D/3D超聲數(shù)據(jù)的處理和圖像重建，顯示信號的生成以及對前端的控制和硬盤、鍵盤等外設(shè)的通訊控制。觸摸屏的視頻信號由獨立的PCI顯卡產(chǎn)生。

2 Voluson Expert730(BT08版本)維修實例

故障一(1):使用報告功能的時候，系統(tǒng)提示報錯，主要內(nèi)容為數(shù)據(jù)存儲錯誤。

故障原因分析:可能由于長時間使用造成數(shù)據(jù)損壞。

故障一(2):顯示屏黑屏，超聲界面顯示在觸摸屏上，主顯示器無任何顯示。

故障原因分析:此故障為非常罕見故障，由于顯示器的視頻分配是由CKV板實現(xiàn)的，因此首先懷疑為CKV板故障，由于CKV板為PCI插槽更換插槽后故障依舊，同時將其他機器的CKV板對調(diào)后故障依舊，經(jīng)過詳細的分析后來考慮系統(tǒng)軟件設(shè)置錯誤或崩潰引起CKV板與SBC系統(tǒng)的設(shè)置不匹配引起了圖像混亂。

圖3

解決方法:重新安裝系統(tǒng)軟件［2，3］。由于重裝系統(tǒng)恢復(fù)了數(shù)據(jù)庫以及各個端口的設(shè)置，因此可以解決上面的兩個問題。

安裝軟件步驟如下:①開機連續(xù)按SHIFT+L鍵，顯示L時按回車。②顯示password時，輸入Rudi回車。③在系統(tǒng)設(shè)置界面，選“advanced”項，回車。④在提示對話框，選“Restore”，回車。⑤選“yes”項，開始系統(tǒng)恢復(fù)，按“exit”回車，選“Exit/Reboot”項，回車。⑥等待重啟，重啟中出現(xiàn)DOS界面時，選“C”再選“A”，出現(xiàn)“videonorm”時選“PAL”，按“OK”。⑦輸入機器的key“24位數(shù)字與字母組合”，直接按“Later”系統(tǒng)恢復(fù)完畢。

故障二:模式選擇/增益鍵失靈。

故障原因分析:觀察顯示器上的超聲圖像正常，可排除數(shù)據(jù)采集傳輸及后端計算機處理方面的故障，有時按壓模式選擇/增益鍵時，機器能夠響應(yīng)該操作，所以考慮按鍵本身的問題，因這些鍵在病人檢查過程中需不斷切換、使用頻率高，長期使用導致編碼器內(nèi)部的機械觸點接觸不良或鍋仔變形與貼膜之間接觸不靈或斷裂。

解決方法:更換相應(yīng)的按鍵。由于此按鍵為定制的鍋仔貼貼膜，采用更換相同的鍋仔貼，并且用透明膠帶固定，處理后基本滿足臨床的使用。

故障三:2D圖像明顯干擾，多普勒干擾更大。

故障原因分析:信號通路中的任一支路故障均能引起該故障，如外界干擾、探頭、CPP電源、探頭接口板，CPR板、CRS及后端部分。

解決方法:醫(yī)生在用腹部探頭時，機器出現(xiàn)該故障，首先需排除外界干擾及探頭本身問題，更換其他探頭，故障現(xiàn)象一樣，可排除外界及探頭原因;查找電源是否正常，打開機器后蓋，可以觀察LED指示燈的狀態(tài)(LED1-LED6全為綠色)及實際測試各路電壓正常，如圖4，排除電源故障。

圖4 各電壓狀態(tài)指示及測試點

經(jīng)過對及其原理的分析，考慮會不會是CPR板?CPR板由32片CPD板構(gòu)成，每個CPD板有8個發(fā)射通道，4個接收通道，由它引起的故障非常多，常見的有圖像干擾，圖像明顯明暗相見，偽影，無多普勒等等。

解決方法:經(jīng)過分析懷疑此板壞的可能性比較大，更換CPR板故障解決。

故障四:機器在使用過程中頻繁死機，偶爾無法開機。

故障原因分析:首先考慮后端的故障，由于后端部分主要由一臺PC組成，因此首先考慮PC故障，PC引起該故障的原因有多種，如主板，CPU，內(nèi)存，顯卡的性能變差或不穩(wěn)定都可能出現(xiàn)該故障。

解決方法:依次更換內(nèi)存、顯卡以及CPU模塊后故障依舊出現(xiàn)，后考慮由于此機器工作時間較長，負荷較大，主板不穩(wěn)定的可能性更大，更換后端計算機處理主板［4］。更換后使用正常，目前已經(jīng)2年未發(fā)生同類的故障。

［1］夏稻子．超聲診斷學［M］．北京:人民衛(wèi)生出版．2008．

［2］GE VOLUSON 730Pro/Prov Service Manual．

［3］樊寬章．GE730腹部超聲診斷儀常見故障分析［J］．醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2007，12(28):93．

［4］錢琳琳．彩色超聲診斷儀故障解決案例［J］．臨床醫(yī)學工程，2012，9(19):1600．

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