Siemens Skyra 3.0 T磁共振儀故障排除二例

劉旭紅，張乾營(yíng)，王偉

Siemens Skyra 3.0 T磁共振儀故障排除二例

劉旭紅，張乾營(yíng)，王偉

西門子Skyra 3.0 T磁共振是新型超導(dǎo)型磁共振儀，其中包括射頻、數(shù)據(jù)重建、梯度、冷水機(jī)等等諸多系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作，才能確保設(shè)備的正常掃描。由于技師基礎(chǔ)故障辨識(shí)度不夠或者保養(yǎng)不當(dāng)，由冷水機(jī)和射頻系統(tǒng)故障導(dǎo)致磁共振被迫停機(jī)的事件時(shí)有發(fā)生。以二例Siemens Skyra 3.0 T新型磁共振故障為例，描述現(xiàn)象，分析故障原因，淺談維修方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)供同行參考。作為設(shè)備的操作者，提高設(shè)備保養(yǎng)程度，降低故障率，是一位MRI技師應(yīng)該具備的技能。

診斷設(shè)備；維修；磁共振成像

接受日期：2016-05-20

劉旭紅, 張乾營(yíng), 王偉. Siemens Skyra 3.0 T磁共振儀故障排除二例. 磁共振成像, 2016, 7(7): 524-526.

NMR是指物質(zhì)磁性和磁場(chǎng)相關(guān)的共振現(xiàn)象，在外磁場(chǎng)的作用下，某些繞主磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)的自旋質(zhì)子(包括人體中的氫質(zhì)子)在短暫的射頻電波作用下，進(jìn)動(dòng)角增大，當(dāng)射頻電波停止后，那些質(zhì)子又會(huì)逐漸恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，并同時(shí)釋放與激勵(lì)波頻率相同的射頻信號(hào)，這一物理現(xiàn)象被稱為核磁共振[1]。

與其他成像設(shè)備相比，M R I的特殊之處在于無(wú)輻射，提供信息量大，對(duì)于M R I技師來(lái)說(shuō)，提高設(shè)備的完好率，降低使用成本，積極的維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，減少其故障率，變得尤為重要[2]。

在實(shí)際工作中對(duì)其維修與保養(yǎng)，都要掌握一定的磁共振理論知識(shí)，并對(duì)機(jī)器工作原理有所了解。先就以下二個(gè)故障現(xiàn)象，淺談相關(guān)系統(tǒng)的工作原理及維護(hù)。

1 故障一

1.1 故障現(xiàn)象

患者掃描序列正在進(jìn)行時(shí)，序列突然中斷，不予掃描，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)界面任務(wù)欄系統(tǒng)管理(System Manager)里的外圍卡(Periphery)提示初級(jí)水溫(Primary Water Temperature) 23.7 ℃。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重啟，大約5 m in后，中斷序列可完成掃描；更換患者后，定位序列不給掃描，系統(tǒng)大關(guān)機(jī)，即關(guān)閉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、對(duì)話筒及機(jī)房機(jī)架電源，重新開(kāi)機(jī)，計(jì)算機(jī)仍不能掃描。

1.2 故障分析

冷水系統(tǒng)(Cooling system)是先將內(nèi)外循環(huán)水降到一定溫度，然后由這些水進(jìn)入MR交換機(jī)中吸熱，最后這些熱量再進(jìn)入水冷機(jī)中進(jìn)行降溫，后再進(jìn)入磁共振設(shè)備，冷卻水不停的循環(huán)降溫的過(guò)程。當(dāng)溫度傳感器接收冷卻壓縮機(jī)散熱結(jié)構(gòu)內(nèi)的循環(huán)水溫度時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)制冷，這樣氦壓縮機(jī)能保持在一個(gè)正常、穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，磁共振機(jī)才能得到正常工作。冷水系統(tǒng)制冷環(huán)節(jié)必須要做到定期檢測(cè)壓力、清洗冷凝器和散熱片并檢查機(jī)器周圍的干凈度，以防雜物遺留。還需檢查系統(tǒng)內(nèi)的水的壓力，要定期清洗過(guò)濾器，否則氦壓縮機(jī)容易產(chǎn)生污垢，導(dǎo)致散熱不良[3]。

根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提示與故障現(xiàn)象，首先考慮射頻，外水冷系統(tǒng)等因素造成，故對(duì)設(shè)備間相關(guān)部件進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果：射頻系統(tǒng)無(wú)報(bào)錯(cuò)現(xiàn)象，外水冷溫度顯示23.7 ℃ (正常Primary Water Temperature是10 ℃左右)，警示燈出現(xiàn)。根據(jù)水冷機(jī)的報(bào)警燈閃爍，液氦壓縮機(jī)停止工作兩個(gè)現(xiàn)象，結(jié)合冷水系統(tǒng)的工作原理，檢查連接制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)銅管破裂，氟利昂泄露，制冷停止，水循環(huán)不暢，導(dǎo)致外水冷的溫度無(wú)法下降。根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)報(bào)錯(cuò)信息，有兩個(gè)重要的提示，一是接收到的MR信號(hào)太低；二是發(fā)射小信號(hào)的參考幅值無(wú)法確定。初級(jí)冷卻系統(tǒng)是超導(dǎo)型核磁共振正常運(yùn)行的重要保障，而冷水機(jī)是磁共振冷卻系統(tǒng)的重要部件[4]。

1.3 故障排除

根據(jù)制冷系統(tǒng)的工作原理可以知道，磁共振氦壓縮機(jī)通過(guò)升壓提高氦氣的溫度，高溫氦氣與內(nèi)水冷的冷卻水交換能量，從而降低氦氣的溫度；內(nèi)外水冷系統(tǒng)的水一直循環(huán)，從而將氦氣的溫度逐級(jí)降低。經(jīng)測(cè)試檢查，確定是壓縮機(jī)故障。第一步，用壓力表測(cè)制冷劑儲(chǔ)氣罐壓力，發(fā)現(xiàn)壓力低于正常值，說(shuō)明制冷劑泄漏。第二步，涂抹肥皂水查找漏氣點(diǎn)，焊接好銅管，補(bǔ)充氟利昂。冷水系統(tǒng)恢復(fù)制冷工作，Primary Water Temperature降至10 ℃以下，磁共振設(shè)備恢復(fù)正常掃描。

2 故障二

2.1 故障現(xiàn)象

掃描過(guò)程中頻繁出現(xiàn)序列突然中斷，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重啟，很少可以完成掃描，射頻系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、數(shù)據(jù)重建系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)關(guān)機(jī)重啟，大部分可完成掃描。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提示：射頻安全出錯(cuò)，硬件出錯(cuò)，振幅器自動(dòng)測(cè)試失敗，掃描儀無(wú)法工作。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)彈出提示：RF Safety Watchdog error. Hardware error the Power Absorption Limiter selftest failed. Scanner is not ready for measurement. TxK 2304 unit warning: CH0: PID_IM_SAT_PID. Retry measurement.

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Message text提示：The resonance frequency has not been determ ined. The application measurement is prohibited. Please invalidate all adjustments in the manual adjustment platform and perform a frequency adjustment.

Transm itter ad justment did not converge. The transm itter reference amplitude could not be determ ined. Adjustment measurement was aborted. Please retry, reboot syngo MR. If the problem still persists, please use the manual adjustment platform for further analysis.

Adjustment did not converge. Received MR signal was too low. Please check patient positioning, coil selection, and adjustment volume.

根據(jù)我科購(gòu)買的線圈種類，測(cè)試現(xiàn)有的線圈使用情況，發(fā)現(xiàn)安裝在床內(nèi)的Tim技術(shù)中的脊柱Spine 32通道線圈均可使用；頭頸Head/Neck 20通道線圈僅線圈的下半部分單元HE3、HE4、NE2 (安裝在檢查床內(nèi))正常，上半部分單元HE1、HE2、NE1失效；余腹部Body 18通道相控陣線圈，雙下肢Peripheral Angio 36通道線圈，膝關(guān)節(jié)TxRx knee 15通道線圈，上肢關(guān)節(jié)Flex Small/ Large4通道線圈均不能使用。

2.2 故障分析

此設(shè)備的射頻系統(tǒng)是安裝在磁體里面，主要由譜儀柜、射頻功率放大器及RF線圈組成[5]。射頻系統(tǒng)(RF system)是用來(lái)發(fā)射射頻磁場(chǎng)，激發(fā)被檢物的磁化強(qiáng)度，從而產(chǎn)生磁共振，于此同時(shí)，接收被檢物產(chǎn)生磁共振后發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行放大、混頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換等等處理，將得到數(shù)字化原始數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建的作用[6]。它要根據(jù)操作員掃描序列的設(shè)定，發(fā)射各種不同反轉(zhuǎn)角的射頻強(qiáng)度，并接收掃描范圍內(nèi)氫質(zhì)子的共振信號(hào)。它包含兩塊，即發(fā)射射頻磁場(chǎng)和接收射頻信號(hào)。前者由發(fā)射線圈和發(fā)射通道組成。后者由接收線圈和接收通道組成。

道要讓體內(nèi)的成像分子受射頻激發(fā)而產(chǎn)生弛豫現(xiàn)象，必須要有足夠的射頻能量(RF Pulse)發(fā)送到發(fā)射線圈(Body Coil)，這個(gè)過(guò)程包含了射頻小信號(hào)的發(fā)生器、射頻功率放大器、射頻發(fā)射線圈，任何一部分出問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致MRI信號(hào)接收不到。典型情況是射頻放大器的小信號(hào)完全丟失或者幅值不夠，都會(huì)導(dǎo)致射頻功率放大器的輸出功率不足。根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的兩個(gè)報(bào)錯(cuò)信息，有兩個(gè)重要的提示，一是接收到的MR信號(hào)太低；二是發(fā)射小信號(hào)的參考幅值無(wú)法確定。結(jié)合第二條系統(tǒng)提示，可以考慮射頻的小信號(hào)輸出有問(wèn)題。

2.3 故障排除

首先，做射頻測(cè)試，測(cè)試序列給射頻小信號(hào)發(fā)生器一定幅值的輸出，在射頻的多個(gè)部件的測(cè)試點(diǎn)采樣到各個(gè)部件的輸出功率，得出各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果。其次，做射頻曲線校正，校正序列會(huì)讓射頻功率放大器根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)整相應(yīng)的輸出功率，直至射頻放大器得到最大輸出功率，在3.0 T系統(tǒng)里最大輸出功率為28 kW。

通過(guò)以上兩步互相驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，射頻的其中一個(gè)部件射頻回路有故障，相應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)顯示功率不足，從而得知該部件的射頻小信號(hào)輸出故障。由于現(xiàn)代新型的發(fā)射線圈由高功率的射頻功率放大器供能，所發(fā)射的脈沖強(qiáng)度很大[7-8]。射頻小信號(hào)的發(fā)生器幅值不夠?qū)?dǎo)致激發(fā)相控陣線圈、TxRx收發(fā)兩用線圈的能量不足[9]，無(wú)法激活整個(gè)通道，以致腹部Body18通道相控陣線圈、雙下肢Peripheral Angio 36通道線圈、膝關(guān)節(jié)TxRx knee 15通道線圈、上肢關(guān)節(jié)Flex Small/Large4通道線圈、頭頸Head/Neck 20通道線圈上半部分單元HE1，HE2，NE1無(wú)法使用。

更換射頻柜中射頻小信號(hào)輸出的故障電路板，所有線圈通道正常使用。

3 總結(jié)

磁共振成像儀的故障可大可小，綜上兩個(gè)系統(tǒng)故障，直接導(dǎo)致磁共振儀的成像無(wú)法繼續(xù)。各級(jí)外水冷的故障，影響著磁共振儀的內(nèi)水冷系統(tǒng)，內(nèi)水冷直接影響磁體液氦的制冷工作，工作中容易忽視外水冷的故障，若強(qiáng)制檢查，將導(dǎo)致液氦急劇下降，失超是最可怕的后果，耗資耗時(shí)又耗力。因此，了解設(shè)備硬件正常工作狀態(tài)與基礎(chǔ)硬件故障情況，是一名MRI技師應(yīng)該具備的技能[1]。

［References］

[1] Jiang DP, He XG, He Y, et al. Princip les o f Siem ens MR radiofrequency system and its troubleshooring. Chin Med Equip, 2011, 8(9): 69-73.

蔣冬平, 何賢國(guó), 何燕, 等. 西門子磁共振射頻系統(tǒng)原理與故障分析. 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2011, 8(9): 69-73.

[2] Jin W, Li B. The Impact of prime parameters of MR RF-subsystem on functionality. Chin J Med Instrument, 2012, 1(36): 12-14.

金瑋, 李斌. 磁共振射頻子系統(tǒng)主要參數(shù)對(duì)整體性能的影響. 中國(guó)醫(yī)療器械雜志, 2012, 1(36): 12-14.

[3] Lu ZQ. Working principle and maintenance of water cooled engine. Chin Med Equip, 2010, 7(8): 48-49.

盧珠鈐. 冷水機(jī)的工作原理及維護(hù)保養(yǎng). 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2010, 7(8): 48-49.

[4] Kong J. The development of the magnetic resonance technology. Chin J Magn Reson imaging, 2014, 1(5): 83-88.

孔軍. 西門子磁共振技術(shù)進(jìn)展. 磁共振成像, 2014, 1(5): 83-88.

[5] Ji J, Wang D. MRI RF system fault diagnosis and analysis. Chin Med Equip, 2012, 9(11): 98-99.

姬軍, 王丹. MRI射頻系統(tǒng)故障檢修與分析. 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2012, 9(11): 98-99.

[6] Han HB. MRI sequence design and clinical application. 2nd ed, Beijing: Peking University Medical Press, 2007: 268-283.

韓鴻賓. 臨床磁共振成像序列設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 2版. 北京: 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社, 2007: 268-283.

[7] Yang ZH, Feng F, Wang XY. A guide to technique of magnetic resonance imaging. 2nd ed, Beijing: People's m ilitary Medical Press, 2013: 10-13.

楊正漢, 馮逢, 王霄英. 磁共振成像技術(shù)指南. 2版. 北京:人民軍醫(yī)出版, 2013: 10-13.

[8] Xu YW, Liu JA, Han XD. Description of MR RF-subsystem and analyzing the causes of flat panel coil continuous burn-out Accident. Chin Med Equip, 2013, 10(6): 93-94.

許銀伍, 劉杰愛(ài), 韓曉東. 核磁射頻系統(tǒng)描述及平板線圈連續(xù)燒毀的原因分析. 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2013, 10(6): 93-94.

[9] Chen H, Huang JS, Li YQ, et al. Failure analysis and troubleshooting of siemens Verio 3.0 T MRI RF system. Chin Med Equip, 2014, 29(7): 149.

陳浩, 黃加順, 李玉瓊, 等. 西門子Verio 3.0 T磁共振射頻系統(tǒng)故障及維修. 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2014, 29(7): 149.

Analysis on faults of Siemens Skyra 3.0 T MRI system: report of 2 case

LIU Xu-hong, ZHANG Qian-ying, WANG Wei

Department of Radiology, the 180th Hospital of People’s Liberation Army, Quanzhou, Fujian Province, 362000, China

28 Jan 2016, Accepted 20 May 2016

Siemens Sky ra 3.0 T magnetic resonance (MR) is a new type superconducting MRI machine. It has many system including radio frequency system (RF). data reconstruction. Gradient. Cold-water machine, and so on. In order to ensure the equipment normal scan, each system must be functioning properly. The coldwater machine and RF system malfunction caused by lack of Machine based fault cognitive know ledge or Improper maintenance of machine, which may result in MR was forced to stop working. With two cases of Siemens Skyra 3.0 T MR failure as an example, describe the phenomenon, analyse the cause of the problem, discuss the maintenance method, sum up experience for the peer. As the equipment operator, to improve equipment maintenance level and reduce the failure rate are the skills an MRI technician should be have.

Diagnostic equipment; Maintenance; Magnetic resonance imaging

中國(guó)人民解放軍第180醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，泉州 362000

2016-01-28

R445.2

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.07.009