GE Discovery XR656 DR硬件概述及全景成像功能故障分析及排除

張行坤，劉紅光，李偉凱

1.青島市中心醫(yī)院 醫(yī)技部，山東 青島 266042；2.青島市婦女兒童醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科，山東 青島 266034

引言

Discovery XR656 DR基于全新Discovery科研功能平臺(tái)、全新數(shù)字無線UWB（Ultra-Wideband超寬帶）、平板探測器Flash Pad，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的量子捕獲效率和信噪比，并實(shí)現(xiàn)了獨(dú)有Volume RAD容積成像、雙能成像、全景成像、組織均衡等功能，突破了前后組織信息重疊的二維投影影像，在呼吸、骨骼、泌尿系統(tǒng)的影像學(xué)診斷上頗具優(yōu)勢，可大大提高傳統(tǒng)放射科的工作效率，充分展現(xiàn)了放射學(xué)全數(shù)字化無限發(fā)展的前景。該設(shè)備自動(dòng)化水平極高，且存在大量復(fù)雜的系統(tǒng)，需要用到計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)等不同方面的知識(shí)，對維修技術(shù)人員自身的工作水平和能力提出更高的要求[1-4]。本文主要簡介GE Discovery XR656 DR系統(tǒng)硬件及全景拼接功能，并分享了一例全景拼接功能故障的分析及排除過程，供同行參考。

1 Discovery XR656 DR系統(tǒng)硬件及全景拼接功能概述

1.1 Discovery XR656 DR系統(tǒng)硬件概述

DR是Digital radiography 的簡稱，即“數(shù)字放射成像系統(tǒng)”。現(xiàn)在普遍應(yīng)用的DR主要是采用平板探測口對X線產(chǎn)生的圖像信號(hào)進(jìn)行掃描和直接讀出，成像原理是先將X線信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽馔ㄟ^利用硒層或碘化銫-光電2極管組成的藻膜層進(jìn)行聚集，由專門的讀出電路直接讀出直接把X線光子轉(zhuǎn)換成模擬電壓供數(shù)字化后送計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，所有過程全部在平板探測器內(nèi)完成。Discovery XR656 DR系統(tǒng)由多個(gè)主要組件和子組件構(gòu)成。如圖1所示系統(tǒng)主要組件有采集工作站、射線管高位托架（OTS）、球管、系統(tǒng)柜（含高壓發(fā)生器）、數(shù)字化探測器（兩套GE Flash Pad）、數(shù)字化掃描床和墻架。

圖1 Discovery XR656 DR主要系統(tǒng)組件

采集工作站配備有專用計(jì)算機(jī)和圖像數(shù)據(jù)庫及放射控制接口模塊（Radiation Control Interface Module，RCIM）和控制臺(tái)手控開關(guān)，使用控制臺(tái)手控開關(guān)可進(jìn)行曝光，RCIM主要用于控制系統(tǒng)的電源和復(fù)位功能。采集工作站主要進(jìn)行圖像采集，圖像顯示和操作并通過DICOM標(biāo)準(zhǔn)傳輸?shù)狡渌ぷ髡?。射線管高位托架（OTS）是用來支撐X射線管和OTS用戶界面的定位設(shè)備。OTS組件可以在多個(gè)方向上移動(dòng)，以便在患者檢查過程中正確進(jìn)行裝置定位。系統(tǒng)柜中主要包含高壓油箱、電源分配單元及各種通訊板等。主要負(fù)責(zé)控制臺(tái)、射線管高位托架OTS、掃描床、墻架的電源分配及其相互間通訊。數(shù)字化探測器構(gòu)造采用碳纖維主要部件有面板和電子裝置，負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)的采集并模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，然后內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將此數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)工作站，其他數(shù)字化墻架及掃描床用于完成各種放射攝影程序的患者體位擺放與數(shù)字化探測器位置移動(dòng)[5-8]。

1.2 全景拼接功能概述

全景拼接功能是一個(gè)高級(jí)應(yīng)用程序，可將一個(gè)患者相鄰部位的兩次甚至三次四次不同曝光區(qū)域的影像進(jìn)行自動(dòng)拼接,從而突破了探測器尺寸的限制，可獲得胸腹部、上下肢等的整體影像。主要用于骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)疾病等方面，能可靠、準(zhǔn)確地顯示病變局部改變和全脊柱/全肢體的整體受力狀態(tài)，為臨床診斷、術(shù)前方案的制定和術(shù)后療效評估等提供可靠依據(jù)[9]。自動(dòng)圖像粘貼可以在墻架和掃描床接收器上使用。DR拼接圖像的原始圖像采集方式包括兩種：一種是球管與DR平板探測器做垂直上下的同步移動(dòng)，另一種是如圖2a所示，X線球管組件相對靜止在一個(gè)感興趣區(qū)中心位置，當(dāng)DR平板探測器按箭頭圖示方向在做垂直運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，X線球管配合按箭頭所示做上下轉(zhuǎn)動(dòng)角度。系統(tǒng)先按順序采集2～5次曝光采集到每個(gè)部位的影像，然后再用數(shù)字方式將它們粘貼在一起，形成一張圖像，采集后的子圖像會(huì)出現(xiàn)在機(jī)器瀏覽器屏幕上，而全景拼接的圖像會(huì)在大約10 s后出現(xiàn)[10-11]。

圖2 墻架側(cè)全景拼接采集示意圖

2 Discovery XR656 DR設(shè)備全景拼接故障及其維修方法

2.1 故障描述

設(shè)備開機(jī)后，設(shè)備信息提示欄偶發(fā)提示“system control communication interrupted.Could be possible cable disconnection.Call service if problem persists.”正常DR圖像功能正常，但頻發(fā)全景拼接功能異常，提示“Exposure was prematurely ended.Image quality may be affected”等信息，如圖3所示，將圖3a測試物品置于全景拼接患者固定架上，反復(fù)功能測試，連續(xù)曝光頻發(fā)中斷（如圖3b瀏覽器圖像缺失），全景拼接失敗，無法正常連續(xù)曝光采集到如圖3c所示全景拼接成功獲取圖像，多次反復(fù)曝光捕捉故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)檢查床及墻架側(cè)進(jìn)行全景掃描故障都會(huì)發(fā)生，并且與球管及探測器的位置無關(guān)。

圖3 全景拼接功能故障演示

2.2 故障分析

系統(tǒng)控制臺(tái)信息提示欄偶發(fā)系統(tǒng)控制通訊中斷提示，但正常DR檢查功能正常，說明正常DR曝光時(shí)，數(shù)據(jù)是正?？梢詮钠桨逄綔y器傳至控制臺(tái)，通訊正常，考慮到正常DR曝光時(shí)間周期極短，說明系統(tǒng)內(nèi)部通訊狀態(tài)不穩(wěn)定而并未完全中斷。而結(jié)合全景拼接功能故障時(shí)系統(tǒng)控制臺(tái)信息提示欄提示的曝光意外終止，綜合分析全景拼接功能故障可能的原因可以從以下幾個(gè)方面去尋找：①線路物理連接問題導(dǎo)致的通訊故障，設(shè)備開機(jī)后，報(bào)通訊錯(cuò)誤，最大的可能是通訊連接線有松動(dòng)，或者是插口處長時(shí)間使用出現(xiàn)氧化，導(dǎo)致接觸不良的虛接現(xiàn)象；②軟件問題，曝光協(xié)議，應(yīng)用程序故障，系統(tǒng)軟件問題等；③相關(guān)硬件問題，通信處理板、曝光控制盒等隱性硬件故障。

本著從低值到高值原則。首先檢查負(fù)責(zé)通信的連接線路是否正常及連接線接口是否因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)等原因?qū)е掠兴蓜?dòng)，或者是插口處長時(shí)間使用出現(xiàn)氧化，導(dǎo)致接觸不良的虛接等現(xiàn)象，其次是相關(guān)通訊板、電源板等模塊的輸入輸出特性，再次是排除曝光協(xié)議，應(yīng)用程序故障，系統(tǒng)軟件等軟件問題，最后排除通信處理板、曝光控制盒等隱性硬件故障問題[12-13]。

2.3 故障處理

2.3.1 基本物理線路故障排查

關(guān)機(jī)斷電狀態(tài)下，進(jìn)行基本物理線路故障排查，主要發(fā)現(xiàn)以下異常點(diǎn)，第一處為如圖4a所示，打開墻架前蓋板發(fā)現(xiàn)一通信線纜機(jī)械磨損嚴(yán)重，線標(biāo)為“MS020021 FROM WS A1J1 TO SKL(SYSTEMS CABINET)A25J14”，近墻架端一處通信接口機(jī)械松動(dòng)嚴(yán)重，使用扎帶把線纜重新加固，使其遠(yuǎn)離伸展臂運(yùn)動(dòng)軌道，并加固通信接口。第二處為如圖4b 所示系統(tǒng)柜內(nèi)一通信接口松動(dòng)，予以加固，關(guān)機(jī)重啟，予以全景拼接故障測試，故障依舊。

圖4 物理線路異常點(diǎn)

2.3.2 軟件故障排查

本著從簡到繁原則，可先恢復(fù)曝光協(xié)議，若故障依舊可重裝系統(tǒng)及應(yīng)用程序軟件，若重裝系統(tǒng)及應(yīng)用程序軟件仍不能排除故障，排除系統(tǒng)及應(yīng)用程序軟件問題。當(dāng)然在軟件故障排除的過程中需要注意的是在曝光協(xié)議及系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行還原前，應(yīng)首先要確保所備份的最近日期的還原協(xié)議及系統(tǒng)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)完好性，并且最好在還原前做好備份，以保證萬一不是軟件問題所引起故障的情況時(shí)好將數(shù)據(jù)及時(shí)還原回去，以便于下一步故障的分析判斷。

首先是曝光協(xié)議故障排除，還原曝光協(xié)議，還原之前確認(rèn)最近日期的曝光協(xié)議管理備份）數(shù)據(jù)完好并做好當(dāng)前日期的曝光協(xié)議備份，Service模式下點(diǎn)擊進(jìn)入System→Preferences→Protocols選項(xiàng)下有曝光協(xié)議的還原與備份選項(xiàng)以供操作，使用最近日期的曝光協(xié)議備份數(shù)據(jù)進(jìn)行曝光協(xié)議還原，還原完成后，關(guān)機(jī)重啟，予以全景拼接故障測試，故障依舊，排除曝光協(xié)議導(dǎo)致的故障，使用當(dāng)前日期的曝光協(xié)議備份數(shù)據(jù)再次進(jìn)行還原操作，以便機(jī)器狀態(tài)是故障排除前狀態(tài)，供下一步的故障排除。

其次是系統(tǒng)及應(yīng)用程序軟件故障的排除，排除掉曝光協(xié)議問題后，只能重裝軟件嘗試。重裝軟件之前，確認(rèn)最近日期的系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)完好并做好當(dāng)前日期的系統(tǒng)備份，若判斷故障并非系統(tǒng)及應(yīng)用程序軟件故障引起，及時(shí)將設(shè)備數(shù)據(jù)還原至最初故障排除前狀態(tài)，供下一步的故障排除。具體重裝軟件步驟如下。

（1）操作系統(tǒng)軟件安裝，將linux操作系統(tǒng)軟件安裝光盤放入光驅(qū)，按住RESET 5秒鐘，重啟機(jī)器，在顯示器開始閃爍的時(shí)候，按住F9，之后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)選擇界面，選擇Optical Drive,點(diǎn)擊回車，當(dāng)出現(xiàn)Boot的時(shí)候，輸出GEHCXR（必須大寫），回車，之后會(huì)自動(dòng)完成安裝，完成安裝后，取出光盤，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重啟，進(jìn)入linux系統(tǒng)。

（2）系統(tǒng)應(yīng)用程序安裝system applications software，將最近日期的系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件安裝光盤放入光驅(qū)，點(diǎn)擊CDROM圖標(biāo)，并且點(diǎn)擊并且運(yùn)行autorun，機(jī)器會(huì)自動(dòng)重啟，當(dāng)機(jī)器重啟后，再次打開CDROM圖標(biāo)，并再次運(yùn)行autorun，在出現(xiàn)的對話框中選擇相對應(yīng)的機(jī)型656，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成安裝，當(dāng)完成安裝后，機(jī)器會(huì)重啟，重啟后取出光盤。

（3）重啟完成后，輸入賬戶名：insite密碼：2getin進(jìn)入應(yīng)用操作平臺(tái)，點(diǎn)擊右上角的工具圖標(biāo)，選擇維修圖標(biāo)，在維修界面選擇Utillties并找到System，找到Restore，將最近日期的系統(tǒng)備份放入光驅(qū)，選擇從光驅(qū)還原，點(diǎn)擊開始，此處要注意，在如圖5所示，出現(xiàn)的對話框中，一定要一個(gè)一個(gè)的完成還原，此處應(yīng)注意，在還原下一選項(xiàng)前一定要確保上一選項(xiàng)的還原進(jìn)程有“success”提示出現(xiàn)，在完成所有選項(xiàng)的還原后，點(diǎn)擊退出，將光盤取出。

圖5 系統(tǒng)還原彈窗

（4）將曝光協(xié)議光盤放入光驅(qū)，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，選擇參數(shù)-協(xié)議-還原，完成協(xié)議的還原，還原完成后，重啟設(shè)備，測試PACS和WORKLIST的功能正常，全景拼接功能測試，故障依舊，且通信報(bào)錯(cuò)仍存在，此時(shí)應(yīng)將故障前所做系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)及曝光協(xié)議管理備份數(shù)據(jù)進(jìn)行還原，以便機(jī)器狀態(tài)是故障排除前狀態(tài)，供下一步的故障排除。

2.3.3 硬件故障排查

鑒于“多次反復(fù)曝光捕捉故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)檢查床及墻架時(shí)進(jìn)行全景掃描故障都會(huì)發(fā)生，且尚未發(fā)現(xiàn)故障與球管及探測器的某一具體位置點(diǎn)關(guān)聯(lián)”的故障現(xiàn)象，可重點(diǎn)考慮關(guān)注檢查床及墻架共用部分設(shè)備部件如高壓柜與控制臺(tái)部分，結(jié)合控制臺(tái)一直存在通信故障報(bào)錯(cuò)，最后綜合分析故障主要涉及硬件部分優(yōu)先從通信部分排查，而涉及通信的物理硬件主要有圖6所示系統(tǒng)主通信板和圖7所示RCIM。本著由簡入繁原則，先從主通信板故障排查，關(guān)機(jī)狀態(tài)下，打開機(jī)箱，負(fù)責(zé)通信的板子在供電柜門上，將通信板外部的保護(hù)外殼拆下,各連接線予以重新拔插，無松動(dòng)，開機(jī)觀察通信板上常規(guī)的指示燈，指示燈的工作狀態(tài)都正常。此時(shí)在開機(jī)上電狀態(tài)下用數(shù)字萬用表測量通信板開關(guān)電源供電電壓，電壓值為DC23 V，調(diào)節(jié)如圖所示開關(guān)電源點(diǎn)位器，將輸出調(diào)至24 V，關(guān)機(jī)重啟，功能測試，設(shè)備故障依舊，基本排除通訊板故障，最后只能懷疑圖7所示RCIM，檢查其工作狀態(tài)指示燈及供電電源未見異常，考慮到其板級(jí)集成度極高，只能考慮將其更換，更換RCIM后，系統(tǒng)通信報(bào)錯(cuò)提示消失，全景拼接功能多次測試正常，曝光連續(xù)不中斷，能夠獲取采集到圖3c圖像所示的圖像。

圖6 系統(tǒng)主通信板

圖7 放射控制接口模塊（RCIM）

3 總結(jié)

本文簡介了GE Discovery XR656 DR系統(tǒng)硬件及全景成像功能，并分享了一例全景拼接功能故障的故障現(xiàn)象，并給出了故障分析及排除過程。隨著微電子等各種高新技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備中廣泛運(yùn)用與整合，加之醫(yī)療設(shè)備廠方的技術(shù)壟斷與保護(hù)，使得大型醫(yī)療設(shè)備的維修和維護(hù)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，醫(yī)院工程師傳統(tǒng)的維修模式面臨巨大挑戰(zhàn)。作為院方工程師，應(yīng)從設(shè)備裝機(jī)安裝調(diào)試開始就應(yīng)積極加強(qiáng)自身對機(jī)器的了解學(xué)習(xí)，與此同時(shí)，當(dāng)初期設(shè)備在保修期內(nèi)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)與廠家工程師的溝通與學(xué)習(xí)，從機(jī)器的基本操作使用到基本結(jié)構(gòu)原理，從巡檢保養(yǎng)各項(xiàng)明細(xì)到日常常見故障的分析的思路和排除方法，為以后獨(dú)立維修打下良好基礎(chǔ)。而在設(shè)備的日常管理當(dāng)中，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的巡檢保養(yǎng)，制定嚴(yán)格的巡檢保養(yǎng)明細(xì)和周期，按期執(zhí)行并落實(shí)到每條明細(xì)，將傳統(tǒng)的設(shè)備故障后維修的維修模式升級(jí)為預(yù)防性維修，及時(shí)將故障隱患排除，并且在每次故障后及時(shí)詳細(xì)的記錄故障現(xiàn)象、分析解決的全過程，做好每臺(tái)設(shè)備的動(dòng)態(tài)管理檔案，給設(shè)備的精細(xì)化、信息化管理提供數(shù)據(jù)支持。各級(jí)醫(yī)院應(yīng)巧妙地運(yùn)用精細(xì)化管理模式，高度重視維修人員專業(yè)技能的培養(yǎng)，提高維修設(shè)備的信息化，以此來保障醫(yī)療設(shè)備能夠高效、正常的投入臨床運(yùn)用中[14-15]。