孫少平，李元俊，楊開泰，李斌

(云南省玉溪市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，云南玉溪653100)

醫(yī)院核磁共振掃描室照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造

孫少平1，李元俊1，楊開泰2，李斌3

(云南省玉溪市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，云南玉溪653100)

本文主要針對(duì)醫(yī)院磁共振掃描室照明系統(tǒng)的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析，針對(duì)故障現(xiàn)象給出相應(yīng)的處理方法，保證臨床檢查工作安全、可靠的進(jìn)行。

磁敏感;照明系統(tǒng);LED照明;節(jié)能;安全

目前，我院1．5T磁共振掃描室所使用的室內(nèi)照明系統(tǒng)為直流12V/100W的白熾燈泡。在日常使用過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)燈泡極易損壞，需要經(jīng)常去更換同型號(hào)的燈泡，甚至經(jīng)常出現(xiàn)照明系統(tǒng)配電箱控制線路的燒毀，嚴(yán)重影響臨床檢查工作，并給磁共振室?guī)韲?yán)重的安全隱患。

對(duì)上述故障現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)先前使用的燈泡在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下容易產(chǎn)生共振，導(dǎo)致燈絲極易斷落。分析得出，由于整個(gè)照明系統(tǒng)的各只燈泡之間是并聯(lián)狀態(tài)，其中一只燈泡損壞，會(huì)使電路中其他并聯(lián)分支燈泡流過的電流加大，加速了周圍燈泡的損壞，縮短了使用的壽命。同時(shí)，由于掃描室照明系統(tǒng)每天長時(shí)間工作，燈絲會(huì)持續(xù)發(fā)熱，不斷的升溫達(dá)到燈絲熔點(diǎn)就會(huì)斷落。我院原磁共振室采用大功率變壓器，長時(shí)間的使用會(huì)使自身發(fā)熱，加之白熾燈燈絲斷落后出現(xiàn)的短路現(xiàn)象會(huì)使變壓器燒毀，存在較大的安全隱患。

1 LED照明基本原理及特點(diǎn)

LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的摻雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當(dāng)有電流通過時(shí)，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒。與傳統(tǒng)燈泡相比，LED有以下特點(diǎn):(1)節(jié)能、無污染:由于LED是冷光源，半導(dǎo)體照明自身對(duì)環(huán)境沒有任何污染，與白熾燈、熒光燈相比，節(jié)能效率可達(dá)到90%以上。同樣亮度下，耗電量僅為普通白熾燈的1/10。(2)安全:LED燈直流驅(qū)動(dòng)，沒有頻閃;沒有紅外和紫外的成分，沒有輻射污染，顯色性高并且具有很強(qiáng)的發(fā)光方向性;調(diào)光性能好，色溫變化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生視覺誤差;冷光源發(fā)熱量低，可以安全觸摸。這些都是白熾燈和日光燈達(dá)不到的。(3)可靠:具有更強(qiáng)的抗震性能，超長壽命，無燈絲結(jié)構(gòu)不發(fā)熱，正常使用6年以上。

2 磁共振掃描室照明系統(tǒng)要求

磁共振掃描裝置是利用射頻脈沖序列對(duì)人體組織進(jìn)行激勵(lì)，再利用檢測(cè)線圈接收獲得人體組織質(zhì)子密度和弛豫等信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖像處理算法進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，從而產(chǎn)生MRI圖像。由于檢測(cè)線圈所接收的人體磁共振信號(hào)特別容易被外界信號(hào)干擾而影響掃描圖像的質(zhì)量，故為了避免MRI對(duì)周圍設(shè)備的影響，同時(shí)為了避免周圍電子設(shè)備對(duì)MRI的影響，磁共振掃描室都要進(jìn)行嚴(yán)格的屏蔽。因此，MRI掃描室的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)就需要特殊的要求:(1)照明亮度要足夠。(2)使用直流電源供電，電壓一般不高于36V，電壓波動(dòng)應(yīng)較小。(3)整體線路分布及燈泡選用應(yīng)安全、可靠且不影響掃描室整體屏蔽效果。

3 磁共振掃描室照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 磁共振照明系統(tǒng)現(xiàn)有問題

目前，我院磁共振掃描室中使用的室內(nèi)照明為直流12V/100W白熾燈泡;有專門的照明配電箱。在日常的使用過程中，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)燈泡極易損壞，需要頻繁更換，而且更換過程中，部分燈泡表面溫度很高、變黑。同時(shí)，經(jīng)常會(huì)引起配電箱電源控制部分整流橋堆的燒毀，更換過程復(fù)雜，不安全。這種狀態(tài)嚴(yán)重影響了磁共振檢查工作，存在嚴(yán)重的安全隱患。同時(shí)，由于燈泡自身功率較大，每天使用時(shí)間較長，功耗較大，用電量也隨之加大。

3.2 磁共振照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)磁共振掃描室照明系統(tǒng)要求，提出以下設(shè)計(jì)方案:

(1)根據(jù)磁共振掃描室整體布局，LED燈泡數(shù)量的選擇要考慮到掃描室的面積及高度，盡量選擇功率低，可靠性高，安全節(jié)能并且亮度達(dá)到要求的LED燈。同時(shí)，該LED燈泡內(nèi)部結(jié)構(gòu)不應(yīng)影響掃描室整體屏蔽效果。

(2)根據(jù)所選燈泡的功率和燈泡兩端電壓值以及燈泡數(shù)量，精確計(jì)算供電線路總電流及各個(gè)LED燈的分電流。

(3)根據(jù)電流計(jì)算結(jié)果選擇合適的直流供電電源系統(tǒng)。整個(gè)直流電源應(yīng)包括交流變壓器、橋式整流電路、濾波電路等。交流變壓器主要是將220V市電根據(jù)其繞組組成的線圈轉(zhuǎn)換為需要的電壓值;橋式整流電路主要是將需要的電壓值轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)的直流;濾波電路主要是將脈動(dòng)的直流轉(zhuǎn)換為最終所需要的穩(wěn)定的直流，從而供給整個(gè)照明系統(tǒng)。

3.3 磁共振照明系統(tǒng)選用材料

3.3.1 光源

采用15只直流12V/12W的LED燈。此LED燈效率高、能耗小，相比傳統(tǒng)白熾燈要節(jié)能90%以上;同時(shí)無頻閃、無紫外線、不會(huì)對(duì)人體造成傷害;采用全阻燃PC材料，安全耐用。此LED燈采用鋁基板貼片燈珠，相當(dāng)于100W白熾燈的亮度，超級(jí)節(jié)能，同時(shí)此燈泡內(nèi)部無任何電子線路，不會(huì)影響磁共振掃描室的整體屏蔽環(huán)境。

3.3.2 控制電源

根據(jù)所選光源的參數(shù)，選用12V/40A全橋式直流電源。該電源具有低噪聲、高效率、壽命長、低功耗等特點(diǎn)，并且具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等作用。此規(guī)格直流電源系統(tǒng)完全滿足照明系統(tǒng)的要求。

4 結(jié)果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案及材料對(duì)現(xiàn)有的磁共振掃描室照明系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后已使用半年，沒有出現(xiàn)燈泡及控制電源系統(tǒng)損壞現(xiàn)象，安全性能得到很大的提高。改造后的照明系統(tǒng)沒有影響掃描室磁場(chǎng)的均勻度以及掃描圖像的質(zhì)量，效果明顯優(yōu)于白熾燈照明;同時(shí)降低了能耗，提高了室內(nèi)照明，為醫(yī)院節(jié)約了更多的能源。

綜上所述，經(jīng)過一定的改造后，LED照明系統(tǒng)完全適應(yīng)醫(yī)院磁共振掃描室環(huán)境的需求，提高了檢查質(zhì)量，同時(shí)具有安全、可靠、節(jié)能、耐用的特點(diǎn)，為進(jìn)一步深入研究LED照明應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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2014-11-24