基于维修数据的医用超声设备常见故障与易损部件分析

徐忠 李昕 屈文 卓义轩 王守镜

0 引言

医用超声设备是医疗机构中最常用的医学影像检查设备之一，超声影像技术与磁共振成像、CT成像、核成像并称为四大现代医学影像技术[1-2]。超声检查具有无损伤、检查时间短、检查费用低、操作便捷等优点，目前在妇科、产科及腹部脏器、浅表器官、血管、心脏检查等方面具有广泛的应用[2-5]。

近年来，超声设备在医疗机构中的应用范围不断扩展，超声设备数量也越来越多[6-8]。以四川大学华西医院为例，目前拥有台式、便携式超声设备140余台件，涵盖飞利浦、GE、西门子、声科、日立、BK、索诺声、迈瑞、百胜、开立等十个中外品牌，涉及40余个型号，日均检查2800余人次。

超声设备属于医疗机构中的中型精密影像设备，保障其正常、稳定、高效的运行，保证较高的完好率，尽可能减少设备使用中出现故障，是取得社会效益和经济效益的的重要保证。为达到此目的，需要定期对超声设备进行预防性维修维护，但是被动式、应对性的预防性维修维护，不仅不能减少故障，反而可能引入故障，或仅仅是浪费人力、时间、成本维护一台无任何潜在故障和隐患的设备。因此，需要对以往的维修维护数据进行统计分析，探索超声设备的高发易损部件和故障规律，从而开展针对性的预防性维修维护，才能真正让维修维护起到相应的作用，减少设备故障，同时减少人力浪费，提高管理工作质效。

本文对四川大学华西医院2016～2019年间超声设备457次故障进行分类统计，分析并探讨了超声设备常见故障现象及易损部件，并据此探讨了超声设备的预防性维修维护策略。

1 研究方法

本文超声设备维修数据取自2016～2019年间四川大学华西医院140余台超声设备维修维护数据库，共计457条，涵盖飞利浦、GE、西门子、声科、日立、BK、索诺声、迈瑞、百胜、开立等十个中外品牌，涉及40余个型号。

本文从发生故障的易损部件发生频次、故障现象发生频次、导致故障现象所对应的易损部件分布、国产与进口设备易损部件故障频次对比、台式与便携式设备易损部件故障频次对比等方面进行统计，分析超声设备的故障现象分布以及易损部件发生规律。

2 结果

2.1 发生故障的易损部件

超声设备基本结构主要包括探头、前端(接口板、通道板、母板、信号处理板等)、后端(计算机系统、图像处理软件)、控制面板(键盘、轨迹球等)、显示器、电源、升降台车等。根据超声设备基本机构，结合维修数据，将易损部件分为9类，包括探头、面板、电源、计算机硬件、板卡、显示器、升降台车、软件以及其他易损部件，其他易损部件主要包括风扇、滤网、导航适配器等。

对样本数据中易损部件按上述类型进行分类，并对各易损部件发生频次进行统计，结果如图1所示。可以看出，探头、面板两类部件故障频次最高，占比分别为38%、17%，此两类部件故障占故障总频次的55%。其次为电源、计算机硬件和板卡，占比分别为12%、9%、8%。以上5类部件故障共计387次，占比达到84%，为超声设备的主要易损部件。

图1 超声设备易损部件故障频次分布

2.2 故障现象分类

根据超声设备的故障现象结果数据，将超声设备故障现象主要分为显示故障、开机故障、面板故障、探头故障、升降台故障、使用中报错以及其他故障。其中显示故障主要包括显示器无显示、显示器花屏、蓝屏、有暗道、图像不清晰、图像异常等；开机故障主要包括系统无法开机、开机报错、开机缓慢、无法进入系统等；面板故障主要包括按键失灵、轨迹球失灵、旋钮失灵、触摸屏失灵等；探头故障主要包括探头线缆断裂破损、探头外壳破损、声透镜气泡破裂；升降台故障主要包括升降臂不能升降、显示器支架故障、液压装置故障等；使用中报错包括使用过程中自动关机、自动重启、报错误代码、卡顿、死机、高温报警等；其他故障现象主要包括滤网破损、硬盘数据丢失、无法关机、导航适配器故障等。

对样本数据中故障现象按上述类型进行分类，并对各故障现象发生频次进行统计，结果如图2所示。可见，显示故障、开机故障、面板故障和探头故障为发生频率最高的四类故障现象，占比分别为34%、23%、16%、11%。

图2 超声设备故障现象分类

2.3 各故障现象对应的易损部件

对超声设备各主要故障现象所对应的最终维修部件进行统计分析，如图3所示。由于面板故障、探头故障和升降台车故障是通过观察可见或容易感知的故障，所以这3类故障现象主要是针对相应的部件进行维修或更换，所以重点分析显示故障、开机故障和使用中报错三类故障现象。导致超声设备显示故障主要易损部件包括探头、显示器、软件和板卡，占比分别为76%、8%、6%、6%。导致超声设备开机故障主要易损部件包括电源、计算机硬件、板卡，占比分别为46%、25%、15%。导致超声设备使用中报错故障主要易损部件包括计算机硬件和软件，占比分别为42%、24%。

图3 超声设备各故障现象易损部件分析

2.4 国产与进口设备易损部件故障频次对比

457条维修数据中，进口设备414条，国产设备43条，分别对进口设备和国产设备易损部件发生频次进行分类统计，如图4所示。对比进口与国产设备易损部件发生频次可以发现，进口设备高发易损部件为探头(37%)、面板(18%)、电源(13%)，国产设备高发易损部件为探头(40%)、软件(21%)、面板(12%)。可以看出，探头和面板是进口设备和国产设备共同的高发易损部件，除此之外，进口设备的高发易损部件还有电源，国产设备的高发易损部件还有软件。

图4 国产与进口设备易损部件故障频次对比

2.5 台式与便携式设备易损部件故障频次对比

457条维修数据中，台式设备342条，便携式设备115条，分别对台式设备和便携式设备易损部件发生频次进行分类统计，如图5所示。对比台式与便携式设备易损部件发生频次可以发现，台式设备高发易损部件为探头(42%)、面板(20%)、计算机硬件(9%)，便携式设备高发易损部件为电源(34%)、探头(22%)、计算机硬件(8%)。可以看出，探头和计算机硬件是台式设备与便携式设备的共同高发的易损部件。除此之外，台式设备的面板、便携式设备的电源也是其故障频率较高的易损部件。

图5 台式与便携式设备易损部件故障频次对比

3 预防性维修维护策略建议

根据以上故障信息分类统计结果可以看出，超声设备高发的易损部件主要为探头、面板、电源、计算机硬件和板卡，且进口设备和国产设备之间、台式设备和便携式设备之间的高发易损部件也存在一定差异，所以在超声设备的日常使用和维修维护过程中，要特别注意针对不同设备开展针对性的检查。

3.1 探头

超声探头是超声设备最重要的组成部分，也是超声设备使用过程中需频繁拿捏操作的部件，在使用过程中容易发生声透镜破损、声透镜气泡、外壳破裂、线缆扭曲断裂、晶振故障等物理损坏，同时超声探头在使用过程中晶振会自然衰减，从而导致成像衰减、图像不清晰。所以减少探头使用中故障的预防性策略有：(1)使用过程中严格按照超声操作规程进行操作，轻拿轻放，禁止线缆折死角，防止撞击、浸入液体等；(2)使用合格的耦合剂，并在每次使用完毕后用清洁软布轻轻擦拭干净，保持探头清洁干净；(3)禁止在设备未断电关机情况下插拔探头；(4)每天开机前对各个探头进行检查，如发现探头故障应及时通知临床工程师对探头进行检查维修或更换，禁止带病工作造成探头故障扩大；(5)临床工程师与厂家工程师一起定期对探头衰减程度进行检测，及时更换已经明显衰减的探头。

3.2 面板

面板和超声探头一样，是超声设备使用过程中需频繁操作使用的部件，极易发生按键缺失、失灵等故障。面板故障主要发生在台式设备，减少面板使用中故障的预防性策略有：(1)使用过程中注意保持面板清洁，禁止将耦合剂、碎纸屑等放在操作台上；(2)每天开机使用前对各个面板按键、旋钮、轨迹球和触摸屏进行初步检查，及时通知工程师维修更换故障的按键旋钮；(5)临床工程师与厂家工程师一起定期对操作面板和轨迹球进行检查和清洁，并及时更换具有潜在故障的按键旋钮等。

3.3 电源

电源故障主要发生在便携式设备，避免电源故障的预防性策略主要包括：(1)超声设备电源尽量采用专线，减少电压波动、电流扰动；(2)临床工程师和厂家工程师定期检查设备电源模块、稳压电源的可靠性，查看地线是否接好，并对电源模块进行除尘清洁。

3.4 计算机硬件和板卡

减少计算机硬件和板卡使用中故障主要依靠临床工程师和厂家工程师定期对超声设备内部进行检查和除尘清洁。

3.5 整机除尘清洁

通过分析发现，与王龙辰等[2]、俞锴[6]报道的文献相比，四川大学华西医院超声设备过热或高温报警故障比较低，这主要是超声设备整机维护保养时的除尘清洁比较到位，临床工程师严格监督厂家执行一年一次的整机除尘清洁保养，并及时更换损坏的滤网和风扇。且每个超声诊断室均安装有空调，能有效保证超声设备合适的工作环境。所以，根据超声设备的使用频率和使用环境，定期对超声设备内外除尘清洁必不可少且非常重要。

Wang等[9]、Mkalaf等[10]认为，被动式、应对性的预防性维修维护，不仅不能减少故障、提升设备的可靠性、稳定性，反而可能引入故障。而按照计划常规执行的维护保养，很可能是浪费时间和资源维护一台无任何潜在故障和隐患的设备，或该设备的故障发生和隐患不会因预防性维护而降低[11-12]。所以通过对维修维护数据进行统计分析，根据设备结构和易损部件分析结果有针对性地开展预防性维修维护，才能真正让维修维护起到相应的作用，能保障设备的正常运转，减少故障，特别是能减少使用中停机时间。另一方面，也能让有限的人员做最有效的工作，减少人力浪费，提高管理工作质效。

由于本次数据样本为随机抽取，样本数量偏少，特别是国产设备数量较少，所以故障频次相比进口设备偏低，而且国产设备部分故障现象或易损部件未发生，因此故障现象和易损部件规律可能与其他报道文献存在差异。另外，由于使用环境和使用频率差异，超声设备易损部件发生频率也可能存在差异。下一步，将借助物联网大数据平台，搜集获取更多的超声设备维修维护数据，探讨更加细致准确的超声设备故障规律，并细化统计分类策略，以设备品牌和型号进行分类并对相应的设备开展针对性的研究，根据维修维护数据对特定型号设备的易损部件进行可靠性分析及可靠性趋势预测，并探讨更加精细的维修维护管理策略。

4 小结

从现有统计的140余台超声设备457条维修维护数据中，发现超声设备高发的易损部件主要为探头、面板、电源、计算机硬件和板卡，所以在超声设备的日常使用和预防性维修维护过程中，要特别注意这几方面的检查维护。同时，通过数据分析发现进口设备高发易损部件为探头、面板、电源，国产设备高发易损部件为探头、软件、面板，所以进口设备的预防性维修维护要重点针对探头、面板、电源，而国产设备要重点针对探头、软件、面板。此外，台式设备高发易损部件为探头、面板、计算机硬件，便携式设备高发易损部件为电源、探头、计算机硬件，所以台式设备的预防性维修维护要重点针对探头、面板、计算机硬件，而便携式设备要重点针对电源、探头、计算机硬件。总之在超声设备的日常维修维护等管理工作中，应针对不同的设备进行有针对性的预防性维修维护。