GE LOGIQ E9彩超故障维修分析及处理四例
引言
LOGIQ E9超声诊断仪是GE公司的早期产品，已成为各级医院重要诊断设备之一，由于该机型比较老旧，设备故障率高[1]，因而会影响诊断工作的正常进行。作为医学工程人员，必须熟悉掌握该设备的原理，准确判断故障原因及故障位置，同时做好设备日常维护保养工作[2]，降低设备故障的发生，保证临床对医疗设备使用的时效性和安全可靠性 [3]。本文对GE LOGIQ E9彩超诊断系统的基础硬件结构进行简要的描述，介绍了在工作过程中遇到的四例故障现象及解决方法。故障内容包括开机报错、开机加载完应用程序后报错、机器使用过程中自动重启、LOGIQE9启动之后进入虚拟界面等。通过总结分析故障特点以及维修处理的实际工作经验，进一步了解LOGIQ E9彩超的软件故障特点，以期提高设备维修能力。
1 GE LOGIQ E9彩超诊断系统结构原理
GE Logiq E9彩色超声诊断系统主要组成包括：①主电源：供电部分；② 后端处理器（Back End Processor，BEP）：装载有WindowsXP操作系统和相应应用程序的计算机PC部分[4]；③前端电路板箱：接收板（Receive Board，MRX）、主继电器驱动控制板（Global Relay Board，GRLY)及超声波信号发射板（Transmitter Boards，GTX），主要功能是驱动超声探头晶片，接收超声波反射信号及信号处理，最后形成射频信号送至BEP进行图像分析和后处理[5]；④显示器：图像显示；⑤控制及辅助部分：操作面板，蛙腿和挂架等。
彩超的工作原理是由计算机控制前端扫描获取信号并进行后期图形处理，大多以Windows或Linux作为系统平台[6]。GE LOGIQ E9彩色超声诊断仪与其他品牌及型号的彩色超声诊断仪器的启动过程相似，在启动过程中计算机作为仪器工作的控制部分[7]，启动后，各部分通过接口电路在计算机的控制指挥下相互协同工作。
2 常见故障案例与分析
2.1 故障一
2.1.1 故障现象
LOGIQE9R4.3.0按下开关键开机，当加载完应用程序后报“Systemerror”，提示信息“systemerror,pleaserebootthesystem.”。
2.1.2故障分析
这种报错在LOGIQ E9机器上很常见，虽然提示信息都是“system error,please reboot the system.”，但故障原因却千差万别，根据经验初步判断问题基本出现在前端。
2.1.3 故障检修过程
首先，关机检查前端所有板卡。打开前端盖板，仔细检查发现每块板卡都有液样痕迹，在GRLY板上有一处电路明显被烧毁，这应该是进液引起电路板短路所致。于是用无水酒精对板件进行清理，完成后装机测试，问题仍然存在。因为除GRLY板外其它板件没有肉眼可见的损坏，先将GRLY板更换，开机后故障与先前不同，报错信息在应用程序加载完几分钟之后才出现，接着对机器做T/RChannel测试，结果如图1所示。
图1 T/R Channel测试图
可以看出中间那块GTX有问题，多次测试后基本验证了这个结论。于是更换中间那块GTX，开机进行扫描测试后，报错信息不再出现。但却又发现图像有点像是后处理的问题，测试过几把探头都一样，查看log，判断可能MRX也有问题，最后更换MRX后故障彻底解决。
2.1.4 故障总结
整个故障处理过程更换三块电路板：分别为GRLY、GTX和MRX。对于类似鼠患或者不小心内部进液引起的故障，处理起来必须特别小心，最好用无水酒精或精密电路板清洗液清洗电路板，切不可用75%的酒精清洗，否则可能会对机器造成二次损坏。同时还需提高防范意识，对机器进行周期性、预防性保养，防止机器出现修复故障后再次进行维修的状况，避免造成重大损失[8]。
2.2 故障二
2.2.1 故障现象
在APPLICATION LOAD阶段若出现“System Error”的报错信息，提示信息同2.1.1：当加载完应用程序后报“System error”，提示信息“system error,please reboot the system.”，有时候能进扫描界面，但大多数没法进入。
2.2.2 故障分析
通常这类问题是由前端硬件引起，当系统探测到相关问题，安全机器会自动保护，然后停止装载，并给出“SystemError”的报错信息。目前此类故障多发生在GTX、数据接收板（Digital Receive Board，DRX）（R3）和主电源板（Main Power Supper，MPS），比如硬件配置错误或过载。但要确定是哪块硬件出问题，就需综合考虑和运用有效的排查手段。首先就是看ERROR LOG运行日志，这些由通道或FPGA（Field-Programmable Gate Array）控制部分引起的问题，ERROR LOG一般会有所体现。
2.2.3 故障检修过程
（1）GTX故障。以下是机器的错误日志，通过调看ERROR LOG我们就可以很容易发现是LE9物理位置的GTX4出问题了：
Error;EA Error Handler(3340);Error from House Keeping:GFI Hard ware Exception:Sub Type31:-GFE Ch0empty-GFE Ch1empty GTX3HVFAULTTS_LEVEL_OK_N.Severity:FatalHW.
Info;DFEManager(3340);Handle RunFlag:setting Run-Block flag to false!
Warning;EA Error Handler(3340);Stops scan.
如果ERROR LOG没有指示是哪块GTX，简单的方法就是利用最靠右位置逐一拔插GTX，直到发现把某块板拔出，系统没有再报错，此时基本可以确定是这个GTX出现问题。该类故障大多数是GTX小输出变压器短路，造成了通道的高压驱动电路短路，从而系统探测到过载，进而保护。
（2）DRX故障。如果在ERROR LOG里没有发现明显的报错信息，最快速的方法就是进入Common Service Desktop进行T/R Switch测试，这个测试能够帮助定位是哪个GTX或者DRX通道有问题。测试结果如图2所示。
图2 T/R Switch测试图
（3）MPS故障。对于MIANPOWER SUPPLY故障，我们也可以通过ERROR LOG找到相应的信息：
Debug;acqGfi(3600);WatchDog:Watchdog still alive,errors=0x0060[--(ACFAIL)-(TS_LEVEL_OK)----]；
Friday,Feb 12 07:26:43,2010;info;acqHousekeeping(3068);TxPs event log；
seq[01]date[00/00/00]time[00:02:19]source[System(rack)supply]type[Error]detail[Fan Failure].
同时可关注MIANPOWER SUPPLY上P4接口，特别是24 V电压的风叶传动盘是否运行正常，若在转，说明24 V输出没有问题。P4接口以及引脚电压定义图如图3所示。
图3 主电源的P4接口（a）及引脚电压定义图（b）
2.2.4 故障总结
如果仪器未正常启动，首先应考虑计算机故障[9]，逐一检查计算机各端口的工作状态，了解故障现象和日志文件。针对“System Error”之类的问题，首先查看ERROR LOG文件，我们可以从中得到大部分的故障参考信息；如果没有典型的提示，可利用Service Diagnostics进行T/R Switch测试来帮助定位GTX或DRX；还可以采用排除法，将GTX和DRX交换拔出，来确定存在故障的板子。
2.3 故障三
2.3.1 故障现象
LOGIQ E9 R4.3.0机器在使用过程中，会间歇性地自动重启，如同按了电脑复位键一样。重启频率不规则，有时几分钟，有时半小时，最长时能正常使用几小时。
2.3.2 故障分析
不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）是医疗设备的重要部分，它能在市电突然断开的紧急情况下保护设备和保存数据[10]。对于此故障，首先怀疑电压不稳，于是使用UPS电源做测试，排除故障非外部电压引起。然后开始对机器测试，依次插拔内存、硬盘等后端可以插拔的部件；接着插拔前端板卡，特别是前端MRX板，并对其进行清洁，发现故障不变。查看log也没有发现有异常的方面，最后查看手册内容判断是因为MRX板上有相关时钟信号，从而引起故障。于是更换MRX板，结果故障依旧。其次直流供电电源电路保护或欠压、过压等故障也可能引发机器重启[11]，故更换电源模块，但故障仍旧没能解决。最后剩下可能性最大的就只有BEP出现故障，为了能确定BEP故障，在拔掉了硬盘及前后端通讯线缆后开机测试。因为没有了硬盘，机器开机后一直停在磁盘操作系统界面，如果这个时候还会反复重启，那就可以确定是BEP的问题。等了不到5 min又自动重启，基本可以判断是BEP故障。
2.3.3 故障检修过程
这是一起由BEP故障引起的机器重启，更换BEP后发现每次开机一直停在GE logo界面不动，按F1按键也无效，对基本输入输出系统（Basic Input Output System，BIOS）芯片放电也没用；后来想到E9的BIOS芯片都是卡在卡套里的，这种设计很容易产生接触问题，于是拨开卡扣取出芯片，对其进行清洁，装上后开机正常。从以上案例可以分析，现在LOGIQ E9很多后端问题可能都跟BIOS有关，如停在LOGO界面、重启、死机等现象，在故障处理时首先可以尝试插拔一下BIOS芯片，最终更换BEP后该机器使用正常。
2.3.4 故障总结
现在的彩色超声设计基本都是后端独立的，且后端最重要的是主板，它的定制化和集成度越来越高[12]，但跟普通PC主板又有一定的差异，对现代医学工程人员判断故障会有很大的帮助。因此，处理这类故障时既要考虑和普通电脑故障的相同之处，又要加以区别等待。
2.4 故障四
2.4.1 故障现象
设备间歇性出现开机之后进入虚拟界面，并报“systemerror”。
2.4.2 故障分析
机器启动时软件或端口数据丢失易导致系统虚拟界面[13]。从报错信息看，认为是开机时前端没有被正常识别，导致机器进入虚拟界面，所以先重新安装了系统及应用程序。但是重装完后，故障不变，软件因素排除。于是检测硬件问题，通过分析设备的工作日志，对比正常时期的日志，发现机器在报错时的日志中，MPS的电压有丢失。判断有可能是MPS电源故障导致前端开机时没有被识别到造成的故障，于是更换MPS，但是新的MPS更换几周后该故障再次出现。两个MPS一样的故障，感觉可能性不大，但是工作日志里还是发现有电压缺失的报错，考虑到背板故障也有可能导致电源不能正常的和前端通讯，所以也把带通滤波（Band Pass，BP）板更换了。BP板更换两周后，设备依旧间歇性出现开机进入虚拟界面的问题。这次用TS再仔细分析日志，发现最新的日志里，有更明显的log指向MPS引起了这次的故障。
Error;EAErrorHandler(1948);Error from HAL:TxPS voltage readback mismatch.Severity:NonFatalSW.
Info;DFEManager(1948);HandleRunFlag:setting RunDfe flag to false.
Error;ScUdt.DataModule(1948);RingBuffer::stop:Error;ScUdt.DataModule(1948);Cannot call stop()with state Freeze-Warning;EAErrorHandler(1948);Stops scan.
Warning;EchoScanner(1948);Stopping backend on a un-recoverable EA error message.
故障出现时发射电源的电压都有异常的记录。判断MPS出现故障的可能性非常高。再次更换MPS后做MPS测试通过，经过后期使用，机器彻底恢复正常。
2.4.3 故障检修过程
该故障主要是因为MPS板自身电压丢失而没有被机器识别，但更换新的电路板后仍然出现同样的故障，使得我们不得不考虑到与MPS相连的背板，通过分析对比前后几次的错误日志，可以最终确定故障是MPS板自身损坏，加上背板接触问题导致MPS板的电源不能和前端正常通信这两个因素的叠加造成的。
2.4.4 故障总结
对此类故障要认真分析比较，由于该故障从表面分析到实际操作都是指向并针对MPS同一块电路板，而最终除了该板本身确实损坏外，还找出了与MPS板相关联的背板接触问题。所以我们在维修过程中一定要认真思考和分析，仔细观察比较，切不可局限在一个范围查找。
3 总结
GE LOGIQ E9彩超诊断系统是一款广泛应用于各级医院比较智能成熟的机器，它具有很强的自检和故障自诊断功能[14]。以上列举了几例常见故障，进行了详细的分析和处理，特别是对比了故障提示类似但原因不同、分析方法和思路不同、处理方式亦不同的故障情况。作为现代医学工程人员，必须熟悉掌握医疗设备的工作原理，做好设备日常维护保养和预防性维修工作，才可能减少设备故障的发生、保障医疗设备状态良好[15-16]。同时充分利用设备说明书、维修手册、联系沟通厂家工程师等各种手段准确判断故障原因，定位故障部位，不断锻炼现代医学工程人员的沟通、分析和保障能力，提高设备维修能力。
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[5]周锡明,易爱娇,沙宪政,等.GE LogiqE9超声诊断系统故障维修3例[J].中国医疗设备,2016,31(2):167-168.
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Four Cases of GE LOGIQ E9 Ultrasonic Diagnosis System Fault Repair Analysis and Treatment