GE Voluson E8彩超RFI板与RFM板故障维修探讨
引言
19世纪末20世纪初，物理学上发现了压电效应与逆压电效应之后，人们利用电子学技术产生超声波的办法，揭开了发展与推广超声技术的历史篇章[1-2]。
GE Voluson E8是先进的实时三维超声诊断仪器，基本可以满足临床诊断和科研的要求[3]。与传统超声仪比较，它具有高清晰度的图像质量、敏感且真实的彩色血流信号、强大的软件分析功能和图像存储功能[4]。特别是专业的4D容积探头，在胎儿显像中优势突显，是准妈妈的“四维影院”，可实时显示胎儿在母体中的活动状态[5]。Voluson E8在胎儿心脏检查和测定方面有着很独特的诊断地位和优势，不但能感觉宝宝的呼吸和运动，而且能亲眼目睹他们的一举一动。
1 GE Voluson E8成像原理
彩超是利用声束的扫描进行成像，首先后端向前端发出指令。Voluson E8的成像是由探头接受发射超声波，得到信号后传递给探头连接板，经过前端母板和接收发射板处理后传递给RFI，然后经过后端处理最终成像显示在显示器上。BT15和BT12的区别在于BT15用发射接收板替代了BT12版的前端母板和发射/接收板，并将后续的处理电路板分别取名为RFI和RFM电路板。其中RFI电路板为BT12版电路内容，RFM为BT15版的电路内容（图1）。Voluson E8 BT12版通过前端母板命令16块发射板（图1a）发出脉冲信号，经过探头连接板让探头进行声束的发射，通过人体反射，探头会接收声信号，然后传输给16块接收板（图2），接收板处理信号并通过前端母板传输给RFI[6]，然后RFI进行数模转换后通过前后端连接线交给后端RTV，后端进行后处理将图像呈现在显示器上。前后端分离系统也有助于故障发生时进行快速排查[7]。Voluson E8 BT15版没有RFI，负责数模转换的是RFM，同时也负责与后端的连接，还有发射板和接收板已经集成为一体（图1b），但是成像原理是相同的[8]。
图1 GE Voluson E8成像原理
注：a.BT12版成像原理图；b.BT15版 成像原理图。
2 GE Voluson E8彩色多普勒超声诊断系统案例
2.1 案例一
2.1.1 故障现象
开机后扫描区域花屏（图3），扫描部位不同图像会发生变化，能进行切换探头等操作，切换到任意探头均有此故障，无法进行超声诊断。
图2 BT12版发射板和接收板
图3 BT12版扫描区域花屏
2.1.2 故障分析与检测
根据上述故障现象，首先推测为前端故障[9]，此故障设备非新版本Voluson E8，如果是前端损坏，则可能出现在发射板、接收板、母板、探头连接板、RFI板，其次怀疑前后端连接线损坏导致图像无法正常从前端传输到后端进行成像，再就是系统文件或RTV的损坏导致图像无法正常在后端进行后处理成像，最后怀疑探头损坏导致此故障。
所以推测可能是前端、前后端连接线、探头、系统文件或RTV出现故障。根据成像原理，遵从由简到难对故障进行排查，首先是探头，而所有探头出现故障的几率极小，如果没有可替代探头维修时可以暂时排除，恰巧本院有同型号正在使用的探头，将其替换原件安装在故障设备上，依旧花屏，排除探头故障。其次进行系统故障排查，先重装系统，用一块新硬盘来安装，防止数据丢失，并在安装前将病例等数据进行备份，备份后打开后端，将硬盘取下，更换为新硬盘，将系统盘放入设备光驱，根据提示进行安装，重装后故障依旧，排除系统故障[3]。因探头切换需要前后端连接线和RTV传输信号，同时考虑到RTV的损坏会造成显示器无信号，所以在能正常切换探头且显示器有信号的情况下排除前后端连接线和RTV故障。接下来检查前端板件，因院内没有同型号设备，所以暂时只能先卸下板件和前后端连接线对其进行清理，清理安装后故障依旧，说明不是接触不良造成的故障[10]。锁定故障位置在前端。
接着，排查发射板和接收板，在前端中各有16块，某一块发射或者接收板出现损坏会表现为图像的纵向缺失，并不会导致图像整体消失，本机还能看到图像，所以排除所有发射板或接收板同时损坏。目前能正常识别并切换探头，说明探头连接板件正常，排除其故障。探头连接板通过母板与发射板、接收板交换信号，此时切换至心脏探头，探头指示灯亮起，且贴近耳边能听到电流声，说明探头发射接收正常，所以暂时排除母板故障。RFI板负责将信号数模转换后通过前后端连接线传输给后端，基于前面的判断排除前端其他板件的故障，由此基本确定RFI图像传输损坏造成无图像故障。
2.1.3 故障维修
基本确定后为设备更换了新的RFI板（图4），故障消失。
2.1.4 小结
当图像出现问题时首先应该考虑到前端故障。此版本Voluson E8上出现图像纵向缺失，可将发射板和接收板各自调换板件位置，根据图像纵向缺失位置判断哪一块损坏。出现无图像且无法识别探头故障主要排查探头连接板，而无图像但能识别探头时，故障主要出现在RFI，但也有较小的可能是母板问题。
2.2 案例二
2.2.1 故障现象
开机后能正常进入超声系统，可以进行探头切换等操作，但扫描区域无图像，无法进行超声检查（图5）。
图4 BT12版RFI板
图5 BT15版 扫描区域无图像
2.2.2 故障分析与检测
根据上述故障现象，仅图像异常，说明后端启动无问题[11]，推测故障出现在系统文件损坏、前端或探头部位，此故障设备为BT15版Voluson E8，所以前端故障一般出现在发射接收板、探头连接板、RFM板中，此案例也是整个图像出现问题，所以与案例一排查方式相似，遵从由简到难的原则，首先将另一把同型号正常使用的探头连接到设备上，故障依旧，排除探头故障[12]。然后重新安装系统后故障依然没有解决。此故障中也可以正常切换探头，所以排除探头连接板故障。BT15版Voluson E8是集成发射接收板，损坏时也会造成整个扫描区域无图像，所以不能排除发射接收故障。最后是RFM，此板件不仅负责前后端连接，同时还负责进行信号数模转换[13]，由此怀疑RFM板或发射接收板出现故障，于是决定将两块板件重新拔插，随后打开前端，打开的一瞬间能闻到一股烧焦的味道，然后将发射接收板和RFM卸下仔细检查，这时发现RFM有一处短路（图6、图7），发射接收板外观上未发现问题，所以确定为RFM板短路烧毁造成的故障。
图6 BT15版RFM板
图7 BT15版RFM板短路处
2.2.3 故障维修
确认后订购新的RFM板，更换后故障完全消失，可正常使用。
2.2.4 小结
当所有探头无扫描图像，多数是由信号处理和传输故障引起的[14]，RFM为排查重点，如果无明显故障，院内有同版本设备也可通过替换板件进行判断。
3 总结
当Voluson E8图像出现故障时，可以首先考虑前端问题[15]，如若科室有同型号探头可拿来先确认是否探头故障。当故障为纵向缺失时多数是发射板、接收板故障，部分集成发射接收板的设备故障不同。Voluson E8没有图像或花屏但能切换探头时基本是RFI或RFM故障。如果没图像同时也不能识别探头，需要依次排查BT12版Voluson E8探头连接板、母板、RFI或BT15版Voluson E8的探头连接板、发射接收板和RFM。如无法准确判断故障所在，可根据原理进行分析，找出最有可能出现故障的配件，如院内有同型号设备也可以通过替换配件来最终确认故障。
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Troubleshooting of RFI Board and RFM Board of GE Voluson E8 Color Ultrasound