王 毅

西門子Verio 3.0T磁共振成像系統(tǒng)氦制冷機(jī)故障分析及維修

王 毅①

磁共振檢查；醫(yī)學(xué)影像；磁共振成像；全景成像矩陣技術(shù)；液氦；氦制冷機(jī)

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)將人體置于特殊的磁場中，使用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振并吸收能量。當(dāng)停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收能量釋放且被體外接受器收錄，經(jīng)電子計算機(jī)處理而獲得圖像。由于擺脫了電離輻射對人體的損害，并具有參數(shù)多、信息量大、多方位成像及對軟組織有較高分辨力等的特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床疾病的診斷。

新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院核磁室配置的MAGNETOM Verio 3.0T MRI(德國西門子公司)，氦制冷機(jī)配置型號為F70(日本住友株式會社)，該機(jī)型采用GM型兩級4 K冷頭，最低制冷溫度可達(dá)到4 K?，F(xiàn)就MRI基本構(gòu)成及冷頭的故障維修案例進(jìn)行分析，供同行參考。

1 Verio 3.0T MRI的基本構(gòu)成

Verio 3.0T MRI主要由電子系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩部分組成。電子系統(tǒng)是由計算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、梯度及射頻四部分組成；制冷系統(tǒng)由氦制冷機(jī)(冷頭)、氦壓縮機(jī)、水冷機(jī)及連接管四部分組成。TrueForm為“雙通道射頻發(fā)射”，作為全景成像矩陣技術(shù)(total image matrix，Tim)的更高版本能夠克服目前超高場優(yōu)勢，TrueForm技術(shù)不但對磁共振硬件(磁體、梯度以及射頻)的一系列技術(shù)革新，又涵蓋了軟件系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集和處理)。Verio 3.0T MRI整機(jī)長度為173 cm，可提升患者掃描開放度，并有效縮減5 G線范圍和安裝空間。

1.1 氦制冷機(jī)的作用

低溫制冷技術(shù)是超導(dǎo)技術(shù)的核心之一，當(dāng)材料和高溫超導(dǎo)材料均在低溫環(huán)境下才可達(dá)到超導(dǎo)臨界點，若溫度超過臨界點，材料會因受熱相繼發(fā)生氧化，導(dǎo)致產(chǎn)生電阻并失去超導(dǎo)性。因此，氦制冷機(jī)在核磁共振儀器的運行中起到至關(guān)重要的作用。

1.2 冷頭的作用

冷頭作為MRI設(shè)備的核心，是高磁場強(qiáng)度的低溫超導(dǎo)磁體，線圈泡在-269 ℃液氦中實現(xiàn)超導(dǎo)，可分為4 K制冷機(jī)和10 K制冷機(jī)兩類。因考慮經(jīng)濟(jì)效益等因素，4 K制冷機(jī)可將磁體蒸發(fā)出的氦氣全部液化，使磁體零消耗，已逐漸形成主流趨勢。

目前，MRI設(shè)備普遍配備GM型低溫制冷機(jī)，該制冷機(jī)結(jié)構(gòu)由膨脹機(jī)(冷頭)、氦壓縮機(jī)以及連接管道組成。其冷頭結(jié)構(gòu)由氣缸、冷端換熱器、高效低溫蓄冷器、熱端換熱器、閥組配氣系統(tǒng)以及排出器等組成。工作原理為高壓氣體在氣缸內(nèi)進(jìn)行換熱，再由膨脹制冷與蓄冷器進(jìn)行換熱存貯冷量以及輸出冷量。MRI低溫系統(tǒng)由冷頭、冷水機(jī)、氦壓縮機(jī)組(GWS-70)以及連接管路組成。

2 冷頭故障案例

2.1 故障現(xiàn)象

冷頭正常運行時的蜂鳴聲消失。查看工作站系統(tǒng)工作日志，發(fā)現(xiàn)10 h內(nèi)液氦存儲量下降約15%，且廠商工程師遠(yuǎn)程控制告知磁體溫度上升。

2.2 故障分析及處理

故障判斷為冷頭故障，需要對其進(jìn)行更換。由于磁體間磁場較高，若不退磁，可能對維修人員的安全造成威脅。首先需要進(jìn)行降場后再由維修人員協(xié)助廠商工程師對冷頭進(jìn)行更換，更換后再對磁場進(jìn)行升場，由于液氦的揮發(fā)，需將液氦量加至與原量相等，液氦量可通過工作日志進(jìn)行觀察。通過數(shù)日的觀察，液氦量未發(fā)生明顯變化，故障排除。

3 日常維護(hù)

在MRI設(shè)備操作室與掃描室禁止鋪地毯，用以防止靜電導(dǎo)致的掃描機(jī)硬件和電路板的損壞。在日常的工作中設(shè)備運行可能會產(chǎn)生有害氣體，不僅危害操作人員與患者的健康，而且使機(jī)器外露部分受到侵蝕，嚴(yán)重情況下可導(dǎo)致發(fā)生斷路和短路等現(xiàn)象，因此掃描室需要經(jīng)常更換過濾網(wǎng)，確保設(shè)備正常運行。

4 小結(jié)

MRI設(shè)備的使用壽命與日常維護(hù)保養(yǎng)緊密相關(guān)，醫(yī)務(wù)人員應(yīng)按照操作規(guī)程進(jìn)行設(shè)備操作，及時養(yǎng)護(hù)并檢查液氦的剩余量，若發(fā)現(xiàn)液氦剩余量下降過快，應(yīng)及時與相關(guān)人員進(jìn)行溝通，從而確保設(shè)備與患者的安全。此外，應(yīng)及時清理水冷機(jī)組，注意冷頭運行的蜂鳴聲，在日常設(shè)備運行中，關(guān)注各組件運行狀態(tài)，做好工作紀(jì)錄，發(fā)生故障及時檢修，無法解決時應(yīng)及時與廠商工程師溝通，第一時間排除故障，確保設(shè)備正常使用，從而提高設(shè)備使用效率。

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1672-8270(2017)06-0176-02

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10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.06.048

王毅,男,(1990- ),本科學(xué)歷，助理工程師。新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，從事醫(yī)院設(shè)備維修相關(guān)工作。

2016-11-03

①新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部 新疆 烏魯木齊 830002