各主流品牌超声构成与维修 随着电子技术的发展，大规模集成电路在医 疗设备上被广泛的应用，传统的超声诊断设 备早已被图像性能更好的数字化超声取而代 之。医院里超声设备使用普遍而且数量较多 ，所以超声设备的维护和维修是医院设备科 一项新的且艰巨的任务 下文结合原理和实例 总结超声设备的维修思路，供同行参考。 B型超声诊断仪按其结构分，主要由探头、 发射、接收电路、模拟信号处理电路、键盘 控制电路、数字扫描变换器、图像显示电路 以及电源电路等几个部分组成。 基本结构 B超的基本构成如图1所示。波束合成器称为B超的 前端，扫描变换器称为B超的后端 B超的后端是数 字化的，即数字扫描变换DSC，而B超的前端可以 是数字前端也可以是模拟前端：当B超具有一个数 字前端的时候，它的信号处理部分无可选择地是数 字信号处理，而扫描变换本来就是数字化的，因此 这样的B超称之为全数字B超-图2波束合成简单地说就是延时求和。延时是控制声束 方向和聚焦的需要，是B超前端的关键，甚至可以 说是整个B超的关键。延时精度是B超最重要的指标 之一，它是决定声束质量乃至图像质量的核心要素 。延时的复杂性在接收动态聚焦的场合变得更加突 出，这时延时要随着接收深度的增加而实时动态地 改变。延时的方法可分为两大类：模拟延时与数字 延时，采用模拟延时的前端称之为模拟前端，而采 用数字延时的前端称之为数字前端。当然，前端电 路中还包括探头接口，发射和接收放大部分。它们 的工作关系是：先是由发射电路发射超声脉冲，通 过探头接口电路后加载到探头上；探头接收回波信 号后再通过探头接口电路回到接收放大电路。了解DSC DSC部分是超声波诊断仪中重要的电路组成 部分。它实现B超诊断仪图像冻结放大、正负 图像翻转、多帧存储、数据测量计算、键盘 控制等功能，它的完善程度是评定和选购B超 的重要参考因素，它包含的几个工作点也是 维修B超通用的关键点。 1 DSC部分基本结构 DSC（Digital Scan Converter），数字扫描变换器 ，实质是具有图像存储器的计算机系统，其工作中 心是实现模拟（超声）信号转变为数字信号（A/D ）并进行相关图像处理（RAM）。DSC基本结构为 ：2 划分主机电路上的DSC部分 在主机电路板中可视A/D集成块至D/A集成块之间就 为DSC部分。从电路板上看，DSC部分有大量RAM 存储器规则排列，因有A/D、D/A作视频处理，则视 频线（带屏蔽线的单股芯线）在这部分有接入、接 出。以DSC为中心的前后区域，模拟信号处理电路 和数字信号处理电路以A/D集成块至D/A集成块为界 共存，包含有经典通用的集成块：对数放大器 TL441，高频放大器uA733，视频电压放大器2525 、LM318，视频功放LH0002。 3 A/D部分 B超图像数字化过程是选用A/D完成的。 如果机器故障表现为有噪声点、无超声信号 ，或超声信号单薄，或超声重影，或无噪声 无超声。检查的一关键点就是A/D转换器输入 情况。A/D的输入受主机发射、接收、预处理 部分影响。正确的A/D转换器输入信号为可随 相对增益调节而变化、有明显始波表现的超 声模拟视频信号。4 主存储器部分 模数转变后超声视频信号为多bit的数字信号，经串/并变换 后存入主存储器（多个RAM组成），常有RAM为4116、 4816（16K1 bit），4416、81416（16K4 bit），4016（ 2K8 bit）。 16K的存储器需14位（214=16K）地址码，地址码分两组， 每组7位，分两次由CPU给RAM地址锁存。一组地址为行地 址，一组地址为列地址，对应的地址锁存器的选通信号称 /RAS（行地址选通信号），/CAS（列地址选通信号）。 R/W（读/写允许信号）控制RAM工作于读出数据或写入数 据状态。当/RAS、/CAS信号分别有效，RAM获得14位地址 码、配合R/W，RAM内存储单元就可读出/读入数据。这三 个信号的正常与否对存储器工作有重大影响。（“/”表示低电 平有效。 5 D/A部分 在D/A变换部分，超声数字信号恢复成模拟 信号，且要加入屏幕其它信号（包括字符、 图形）、TV同步信号、消影信号。典型电路 是多路信号逻辑叠加，经D/A集成块转成全电 视复合模拟信号，经视频功放（LH0002， LX002）接监视器。检查全电视复合模拟信 号是区分主机和监视器故障的最好测量点 6 DSC其它部分 DSC其它组成部分有故障，如果没有图纸是很不好维修的， 特别是CPU总线上故障，影响主机启动。这时可试用卸除总 线上挂件、恢复启动的排除法维修。如：怀疑面板接口电路 有短路，卸除面板接口电路板，启动主机观察。一般这样卸 除开机是不会影响主机启动。 DSC部分是B超电路的核心部分，它的结构有很大的多样性 ，电路组成有很大的复杂性，但其设计思想已成熟，信号基 本流程、电路搭配模式都有相似性，这给医院设备维护工程 师们在少资料，缺图纸的情况下对B超的维修有线索可寻， 找出维修思路，尽力解决故障带来方便。当然新一代的B超 运用DSP技术（数字信号处理技术），使DSC部分集成化程 度更高，这对超声仪器的维修是个新的挑战。二. DSC各部分简要工作原理 下面介绍一下市场上主流的品牌机型1、飞利浦超声系统 总框图 ：采集模块 波束形成 扫描仪图像处理器 显示处理器 扫描转换器 控制模块Internal use only飞利浦医疗保健, zhang hua, Jun.29, 201022Over Temperature Over Temperature高温问题 EHA001 涉及到两种情况：前端高温报警后端机箱高温后端机箱高温(CPU) 会直接导致机器工作过程中死机。 或直接黑掉。一旦出现该故障，检查CPU冷却风扇，清 洁过滤网。严重的要换掉PC。接下来要讨论的是前端高温报警Internal use only飞利浦医疗保健, zhang hua, Jun.29, 201023Over Temperature Over Temperature高温问题涉及到的电路板： 前端机箱内的某片电路板(CB, NAIM,FEC) NAIM/ AIM AVIO CAD前端机箱中的4片Channel, NAIM/AIM ，每一片电路板上都有2个 温度传感器。分别位于上下两端。 FEC板上只有一个温度传感器 。在NAIM/AIM上有温度监视电路FPGA。通过FEC将机箱各个扳 上温度的数字值送给HOST 中的AVIO CAD。请见下图。Internal use only飞利浦医疗保健, zhang hua, Jun.29, 201024Over TemperatureOver Temperature 高温问题Internal use only飞利浦医疗保健, zhang hua, Jun.29, 201025Over TemperatureOver Temperature 高温问题排查方法：0. 请医生清洁“所有风叶盖板”后的空气滤网。1. 进入机器的Test/Config 查看每一片板的温度值。2. 哪片板温度过高？哪片板上上下温差超过8度？3. 如果确有这样一片板，更换它。4. 如果有2片或两片以上这样的扳子，更换NAIM/AIM。5. 上述步骤都没有排除，更换AVIO CAD2.GEBasic Structure基本结结构Front End Processor (FEC,RDS,ATD, PMP,LMT,RLY,HV)Back End ProcessorOperator I/O Panel (Keyboard)Display MonitorAC POWERDC PowerDC PowerPCI CablePeripheral OutletPC PowerUPS BatteryPeripheral I/FJP CFront End Processor Structure前段处处理结结构Back plane Board#6 FEC Board#7 HV Board#5 RDS Board#4 RDS Board#3 CWDOP Board (Option/TBD)#2 ATD Board#1 PMP BoardLMT BoardRLY BoardSIG BoardPCI CableDC Power Input (3.3V, 6V,-6V, 15V,-15V,5V)AC Power Input (110V) for HVDC Power output for FAN(15v)DC Power output for Keyboard(15V,5V)I/O Sig for DCWDBack End Processor Structure后端处处理结结构P4 Mother BoardVIC CardAGP Video CardPC2IP CardSound CardEthernet CardPCPowerwith UPS BatteryP4RAM 512MBPCIAGPHDDCDRW DriveMOD (Option)EIDE3D Card(Option) TBDOpen SlotTo LCD in OPIO(Keyboard)To RAI Board in Rear PanelPatient IO (Option)To MonitorPWR ONHDD LEDFANRS232 RS232Modem For Insite USBBW Printer OPIO Panel (Keyboard) AC 110V OPIO Panel (Keyboard)A/N Key AssyUSB from BEPUSB MICOMA/N Key ControlUSB HUBUSB MICOMUSB TrackballOPIO Control MICOMRS232Connect to RDI Assy in Rear Panel for USB Conn.Function Key ArraysEncodersTGC Slide PotTouch Screen ControllerFoot Sw InterfaceLED Drivers for Back lightInverterAD BoardLCDVGA from BEPLCD AssyPower DistributionCircuit BreakerAC InputIsolation TransformerJPC AssySSRSSRTo PC Power Supply in BEP Assy(PC)AC 110VMonitor,HV,DC LV PowerOutlet for peripheralsAC 110VAC 110VAC 16VPower Control FPGA in VIC board in BEPDC 5VPower Control signal from VIC board in BEPAC 110V/220VRush current limiterFEC Board In Front EndRDS Board In Front EndATD Board In Front EndPMP Board In Front EndLMT Board & RLY Board In Front EndVIC Board in BEP最后我们探讨一下B超领域的新技术 ： 1超声内窥镜：这是B超技术与内窥镜技术 的结合,通俗地讲就是制作一条细长的B超探 头借助现代内窥镜技术进行内脏超近距离B超 检查,可以更加细致地观察。目前有经食道心 脏超声,经胃/十二指肠内窥镜超声,腹腔镜超 声等。 2超 声 CT ：在二维超声图像上移动超声焦点,对局部脏器 进行放大,实施细微观察。它的应用局限性是所观察器官与 周围器官解剖位置不清析。此技术由西门子公司率先开