医疗设备故障预测与健康管理体系结构研究

医疗设备故障预测与健康管理体系结构研究

刘陈

临沂金锣医院 山东临沂 276000

摘要：故障预测与健康管理(prognostic and health management，PHM)是一种先进的视情维修，感知并预测设备故障发生的时限，可有效规避事后维修的弊端，并预防维修的过度，其理念和技术注重了解和预测设备的故障发生几率，或在出现未预测到的故障时，维修决策系统如何快速准确的开展维修工作，可有效提高设备开机率，并大幅降低使用周期内的维修频率和费用。基于此，以下对医疗设备故障预测与健康管理体系结构进行了探讨，以供参考。

关键词：医疗设备故障预测；健康管理体系；结构研究

引言

医学电子技术的持续发展导致临床医疗中应用中电子医疗设备占有越来越多，这些医疗设备为医院的正常运转和临床诊疗起到了重要的辅助作用。电子医疗设备具有较多的应用优势，不但体积较小重量较轻，还具有精准度高和操作方便等特点。但在实际使用中，由于长期作业导致电子医疗设备内部故障产生率较高，尤其是开关电源和电路元器件等故障较多，而故障预测与健康管理体系便对提升设备运行质量和使用效率起到了保障作用。

1故障预测与健康管理概念

故障预测和健康管理系统的应用技术主要包括传感器技术、数据传输、数据预处理、数据整合和决策等，通过在线监控、定期检查和离线检测来捕获设备的状态和信息，并使用多种智能逻辑算法(如物理模型、神经网络、数据集成、不一致的逻辑和诊断)来评估设备的状态。在设备出现故障之前，充分利用各种信息资源，包括历史条件、环境、使用频次、故障和维修等，预测设备的性能和故障，并整合广泛的服务资源，以便根据实际需要进行预防性的保养和维修。

采用PHM概念和技术，数据是基础，行业知识、经验和故障模型是关键。PHM技术框架可分为对象级、状态监测级、信息级和决策级四个层次。其中，对象级别是要监视的单元，重点是单元可以测试的状态参数。状态监控级别主要是传感器技术的应用，主要用于状态数据的收集。信息级别主要针对运行状况和评估、累计损失分析、寿命预测和故障排除预测。决策层主要是服务决策、备件配置和资源优化。

2医疗设备常见故障分析

2.1操作故障

在日常操作中，由于人员调整，部分操作人员培训不到位，不熟悉设施的具体操作流程，造成医疗设备的操作不当引发故障。此类故障可能为无需维修换件，只需重新启动即可解决的简单故障。但是，由于操作人员缺乏经验和专业培训，往往会发生数据丢失的情况，医疗设备也无法及时维护。此类故障原因往往是设备培训管理不到，未做到专职专岗和岗前培训。

2.2应用问题

在设备使用期间，医疗设备操作人员很难准确定位设备功能，如果不能充分考虑设备的功能和用途，便无法达到理想的辅助诊断和治疗效果，甚至对一些不适指征造成加重损害。为避免此类问题发生，需相关部门加强设备调研和临床培训，充分了解和讲解设备的适用范围、不适指征、临床意义等，目的是降低人为原因造成的医疗设备的故障率。

2.3开关故障

电源开关故障是许多电子医疗设备中最常见的故障。例如，由于长时间使用造成开关接触不良，导致开关不灵；部分连接操作不当，导致设备无法开启或信号无法接受等故障。而开关故障中较为严重的，还有因开关电源接触不良，造成开关设备时打火，最终导致因设备短路引发火灾等不良事件发生。

2.4电路故障

电路故障是许多医疗设备中最常见的故障。第一，当设备运行环境湿度或粉尘较大，造成设备内部电路短路，进而引发较大设备故障；第二，当主电缆连接到接地导体时，控制信号电缆和接地导体的短路较常见；第三，当设备运行时间较长，有关部件无法及时更换，导致设备内部部件老化时，可能导致医疗设备故障；第四，由于供电电压电流不稳，波动幅度较大，引起电路部件控制失常，造成设备故障等等。

3医疗设备故障预测与健康管理体系结构研究

3.1医疗设备中运用故障树分析法

故障树分析设备故障优于从系统到组件的方法和图表；通过事件图标和逻辑图标表示事件之间的关系；通过逐步分离的分支分析和诊断故障事件(顶层事件)，该分支分析、量化和识别系统中的漏洞，可预测地使故障树的创建基于已知事件，在该事件中可以从逻辑上导出各种可能的结果。这也是从根本原因中确定结果的过程。创建故障结构之前，应了解系统或设备的原理，完善设置条件参数，使故障结构完整，故障分析准确，并根据经验和测试结果记录故障发生率。完整的故障树结构应简化故障分析过程，缩短故障处理时间，精准预测故障发生。

3.2提高医疗电子设备管理人员的业务能力

医院管理层需要培养专业人员对医疗设备进行专业管理。调查发现，目前从事医疗电子设备管理工作的较多非专业人员，导致电子医疗设备管理混乱、维修不当和使用效率低下等情况发生。为此，医院管理者必须培养高素质、全面、专业的人才，有效保证医疗设备管理的质量和效率，提高设备使用效益。

3.3完成资产维护系统

为了建立最佳的维护机制，首先必须对设备的操作人员进行培训，因为医疗设备的维护最终是由个人来完成的。因此，操作和维护人员的质量直接影响医疗设备的使用和维护质量。医院需要扩大其操作和维护人员的培训，以便更专业、更系统地了解仪器的组成和原理，从而有效、快速地解决问题。其次、医院必须建立适当有效的维护和保养制度，例如：a.保证每台医疗设备的保养和维修时间，不同设备的保养和维修内容不同；b.某些长期未使用的仪器需要定期检查和性能检测；c.作为维护工作的一部分，还必须进行使用维护记录，以确保维护过程可以有迹可循，从而提高维护工作的质量。

3.4优化医疗电子设备管理系统

医疗设备管理系统目前不够完善，使用落实不到位。为此，医院管理人员必须将医院的状况与现代医疗电子技术有机的联系起来，不断开发更优化的设备管理系统，使医疗电子设备管理团队能够规范、严格、统一地遵守标准规则。医院各部门必须根据部门的实际情况制定有效的管理方案，对设备使用情况跟踪管理和负责任的监督，以促进医疗电子设备管理工作的规范和有效。

结束语

未来PHM技术发展将逐步向智能化、网络化、综合化和标准化方向发展。研究工作可着重从以下两方面进行：①单类医疗设备PHM平台研究，针对某类具体医疗设备，研究设备故障机理，确定监控参数、设计传感器和监控主机，形成单机版监控系统，预测设备RUL，调动维修资源；②医疗设备健康管理联合决策，将所有医疗设备纳入PHM系统集中管理，实现整体资源合理调动。

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