B型超聲儀工作原理與診斷

B型超聲儀工作原理與故障診斷李仁同

李松青（廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院

廣東湛江

524001）[摘要]本文通過解釋B超儀的工作原理，詳細(xì)分析了B超儀系統(tǒng)的基本構(gòu)造和信號(hào)流程，對(duì)B超儀常見故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行了診斷，并總結(jié)了故障排除的措施。[關(guān)鍵詞]

B型超聲儀原理故障診斷排除措施ThePrincipleofB-ModeUltrasonicApparatusandFailuresDiagnosisAbstract

Theessayexplainstheworkingprinciple,basicstructureandsignalprocessofB-modeultrasonicapparatus,makingdiagnosisoftheraesonswhichthecommonfailuresproduceandconcludingtheexclusionmethodsofthefailures.KeyWords

B-modeultrasonicapparatus；principle；failurediagnosis；

exclusionmethods超聲波是一種超過人耳聽力范圍的聲波，發(fā)射頻率在2萬赫茲以上，通過人體組織后反射回來顯示在熒光屏上，形成諸多亮暗不一的光點(diǎn)，構(gòu)成一幅切面圖像來診斷疾病。由于它采用灰度調(diào)劑，這種切面超聲顯像的第一英語字母為“B”，因此稱為B型超聲波。在臨床診斷上，超聲診斷具有無侵襲，不影響人體，適應(yīng)性廣等長處，目前已成為不可缺乏的手段，尤其是以超聲圖像技術(shù)為基礎(chǔ)的B型超聲系統(tǒng)已成為普遍使用的醫(yī)學(xué)檢查手段，在臨床各領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。但由于B超系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜、故障頻繁，設(shè)備引進(jìn)時(shí)多數(shù)沒有配置維修手冊(cè)，這就給設(shè)備維修帶來了很大的困難。一、B型超聲儀的構(gòu)造與原理

目前常用的B超系統(tǒng)的掃描方式可分為線陣掃描和相控扇掃兩種。線陣掃描B超系統(tǒng)的基本原理是將若干組超聲換能器依直線排列，由控制系統(tǒng)控制，持續(xù)依次鼓勵(lì)各組換能器，形成掃描波束，換能器接受回波信號(hào)。目前一組換能器完全接受回波后，下一相鄰組換能器才開始工作。同步，采用相控技術(shù)進(jìn)行波束聚焦，使得回波信號(hào)得到增強(qiáng)，并將其送到信號(hào)處理系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)再將回波信號(hào)根據(jù)需要進(jìn)行處理后，變成視頻信號(hào)輸出，供應(yīng)顯示屏，圖像記錄儀進(jìn)行記錄。相控扇掃B超系統(tǒng)的原理與線陣掃描B超系統(tǒng)的原理相似，不一樣之處只是換能器的掃描控制方式。相控扇掃是運(yùn)用控制器，按特定的時(shí)差規(guī)律次序，使換能器被等級(jí)差時(shí)間延遲的鼓勵(lì)脈沖激發(fā)發(fā)射超聲波，通過不一樣相位超聲波的功率疊加，形成特定角度的波束，變化各換能器的發(fā)射相位差，可以使波束角度變化，形成扇掃波束?，F(xiàn)以相控陣超聲系統(tǒng)為例，分析B型超聲系統(tǒng)的重要構(gòu)造和原理。其可分為兩大部分，控制系統(tǒng)部分和成像系統(tǒng)部分?？刂破飨到y(tǒng)部分是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，它接受操作者的控制命令。成像系統(tǒng)又由掃描器子系統(tǒng)和掃描轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，在掃描器子系統(tǒng)分派器單元及前端處理器單元能根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的探頭，對(duì)探頭發(fā)送鼓勵(lì)電壓，并且接受對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)。延時(shí)電路是掃描器的心臟部分，它提成粗延時(shí)和細(xì)延時(shí)兩部分，提供發(fā)射和接受時(shí)聚焦和相控所需要的延時(shí)，圖像檢測電路和多普勒檢測電路包括二維M方式下成像所需要的所有濾波和檢測電路，以及對(duì)多普勒信號(hào)和血流信號(hào)進(jìn)行檢測處理，產(chǎn)生的超聲回波合成信號(hào)供應(yīng)掃描轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)進(jìn)行深入處理。TGC電路（見圖1）產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于TGC前控制面版上設(shè)定的電壓并為延時(shí)電路提供時(shí)鐘信號(hào)。掃描器通過RS232與其他子系統(tǒng)通訊。

圖1

經(jīng)典的TGC電路掃描轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)由如下部分構(gòu)成：（1）掃描器I／O接口電路；（2）多普勒處理器單元；（3）彩色血流處理器電路對(duì)從掃描器I／O電路接受到的數(shù)字化血流信號(hào)進(jìn)行檢測，然后把血流信號(hào)和二維信號(hào)疊加在一起；（4）M方式、生理頻譜電路把M方式生理信號(hào)、多普勒等數(shù)字信號(hào)，根據(jù)需要進(jìn)行處理后，送入視頻I／O接口板；（5）坐標(biāo)變換電路運(yùn)用特定的算法將聲數(shù)據(jù)的報(bào)坐標(biāo)信號(hào)變換成光輸出的直角坐標(biāo)信號(hào)；（6）圖像存儲(chǔ)器單元用于存儲(chǔ)圖像信號(hào)，供應(yīng)視頻輸入輸出電路；（7）圖像處理單元；（8）視頻輸入／輸出電路將多種圖像、字符、信號(hào)合成輸出到彩色監(jiān)視器供操作者觀測，同步向視頻打印機(jī)和錄像機(jī)提供視頻信號(hào)。二、B型超聲儀常見故障的診斷與檢修一般來講，根據(jù)系統(tǒng)的自檢程序提供的錯(cuò)碼，分析系統(tǒng)信號(hào)流程和電路原理，并根據(jù)操作者對(duì)故障的描述或結(jié)合維修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合判斷。故障1死機(jī)現(xiàn)象例如，一臺(tái)日立EVB-515超聲診斷儀，開機(jī)有光柵，但干擾多，按面板一直有死機(jī)現(xiàn)象，彩色多普勒部分無法調(diào)整。原因診斷

經(jīng)初步分析，故障原因也許出自面板控制鍵及鍵控轉(zhuǎn)換電路，以及傳播線，接插頭等部分，但檢查均未發(fā)現(xiàn)問題，繼而對(duì)DSC部分進(jìn)行檢查，假如緩單元的D／A轉(zhuǎn)換器有故障，也會(huì)導(dǎo)致上述故障。打開機(jī)器后板，測得緩單元供電電壓為4.7V，疑電路有短路，仔細(xì)檢查DSC單元各塊電路板，亦未發(fā)現(xiàn)故障元件，但每塊電路板上均積有大量灰塵，加之南方濕度大，從而引起元件插腳局部短路，這是導(dǎo)致此故障的原因。排除措施

措施是清除灰塵，除塵后重新裝上，再試機(jī)，機(jī)器正常。故障2探頭有問題某些故障是由于操作及工作負(fù)荷大引起的。如一臺(tái)東芝340常常出現(xiàn)屏幕顯示T/RERROR!PleasePoweroff。原因診斷

檢查電源部分正常，但發(fā)現(xiàn)探頭有問題，由于負(fù)荷大，探頭線有扭曲導(dǎo)致內(nèi)部線路隱斷。排除措施

更換探頭，隨即正常。故障3無反射波，圖像敏捷度低有些故障也許會(huì)有其他原因引起。一臺(tái)日立EVB-405超聲診斷儀，現(xiàn)象掃描線有部分無反射波，圖像敏捷度低。原因診斷

機(jī)器出現(xiàn)此類故障也許原因有：（1）超聲探頭不良；（2）發(fā)射電路工作不正常。排除措施

采用排查分析法，換用備用探頭，亦出現(xiàn)同樣狀況。再考慮發(fā)射脈沖產(chǎn)生電路工作與否正常。檢測接線頭，發(fā)現(xiàn)電壓輸出正常。用示波器逐一檢查發(fā)射鼓勵(lì)脈沖波形，發(fā)現(xiàn)沒有脈沖輸出，深入檢測發(fā)現(xiàn)場效應(yīng)晶體管已燒毀，更換參數(shù)相似的場效應(yīng)管，通電后，掃描完整，敏捷度提高，故障排除。故障4

圖像常出現(xiàn)復(fù)影像干擾例如，一臺(tái)AlokaSSD-620B超儀，其圖像常出現(xiàn)某些不一樣程度的復(fù)影像干擾，但主機(jī)的其他部分正常。原因診斷

此故障也許出在與B超成像有關(guān)的發(fā)收電路、數(shù)字掃描變換器和圖像處理的控制信號(hào)發(fā)生器電路范圍內(nèi)。排除措施

更采用電路分析排除法，發(fā)現(xiàn)故障在發(fā)放電路及有關(guān)控制電路中。先用示波器檢查該部分電路懂得有關(guān)控制信號(hào)，重點(diǎn)檢測主機(jī)EP2536板場效管的脈沖輸出信號(hào)及工作電壓，以及EP2539電路上的高壓掃描控制信號(hào)發(fā)生器電路，再斷于這兩個(gè)信號(hào)的輸出端，然后啟動(dòng)主機(jī)觀測，發(fā)現(xiàn)復(fù)影現(xiàn)象消失，闡明該部分電路中的HIC6和HIC9集成片已損壞。更換上同型號(hào)的配件后，整個(gè)B超圖像清晰完整，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)正常。三、結(jié)語以超聲圖像技術(shù)為基礎(chǔ)的B型超聲系統(tǒng)作為醫(yī)院最基本的檢查設(shè)備之一，已被廣泛使用于臨床診斷及科研領(lǐng)域。由于B超儀各自的使用環(huán)境和保養(yǎng)不一樣，在長期使用后會(huì)產(chǎn)生多種故障現(xiàn)象。尤其是在廠家沒有配置任何圖紙和技術(shù)資料，且主機(jī)的電路設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)較為復(fù)雜的狀況下，常常給故障診斷檢測及維修帶來困難。并且，從多數(shù)醫(yī)院B超使用狀況來看，工作負(fù)荷較大，工作環(huán)境較差是導(dǎo)致機(jī)器故障的重要原因。因此，弄清B超儀的工作原理，掌握常見的故障排除措施，并做好平常的維護(hù)保養(yǎng)工作，改善設(shè)備的環(huán)境，對(duì)于保養(yǎng)和維修B超機(jī)的工程技術(shù)人員來說，雖然在沒有任何資料和圖紙的狀況下，也可以快捷完全地修復(fù)B超儀器。這不僅是保