超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)維護(hù)管理研究

潘新慶 霍建秋山東省淄博市周村區(qū)中國(guó)人民解放軍第148醫(yī)院 （山東 淄博 255300）

超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)維護(hù)管理研究

潘新慶 霍建秋＊山東省淄博市周村區(qū)中國(guó)人民解放軍第148醫(yī)院 （山東 淄博 255300）

超導(dǎo)磁共振因其高質(zhì)量成像和高精度在我國(guó)三級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)大面積普及，大多數(shù)二級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)也在陸續(xù)引入。由于超導(dǎo)磁共振設(shè)備價(jià)格昂貴，需要進(jìn)行日常保養(yǎng)和檢修來(lái)保證設(shè)備的性能，延長(zhǎng)使用壽命，充分發(fā)揮其作用。在設(shè)備各系統(tǒng)中，制冷系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率較高，本文主要針對(duì)超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)的維護(hù)管理展開(kāi)研究。

制冷系統(tǒng) 超導(dǎo)磁共振設(shè)備 維護(hù) 管理

與普通的磁共振設(shè)備相比，超導(dǎo)磁共振設(shè)備的掃描時(shí)間更短，成像速度更快，功能更加全面，診斷準(zhǔn)確性更高，在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用越加廣泛。但是使用成本也更加高，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重故障，不僅維修費(fèi)用相當(dāng)昂貴，且會(huì)延誤患者的檢查進(jìn)程[1]。因此做好日常維護(hù)和管理，尤其是做好制冷系統(tǒng)的維護(hù)和管理尤為重要。

1.超導(dǎo)磁共振設(shè)備制冷原理

1.1 超導(dǎo)環(huán)境

超導(dǎo)磁共振設(shè)備中主要的制冷劑是液氦，液氦的成本也相對(duì)較高，保證超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不僅是維持超導(dǎo)環(huán)境的關(guān)鍵，還可以防止液氦揮發(fā)，有效降低設(shè)備使用成本。從理論上來(lái)講，超導(dǎo)環(huán)境一旦建立，超導(dǎo)線(xiàn)圈保持在超低溫環(huán)境中，磁場(chǎng)可長(zhǎng)期存在。而創(chuàng)建超導(dǎo)環(huán)境，首先需要讓絕熱層保持真空狀態(tài)，然后進(jìn)行磁體的預(yù)冷處理，即將液氦充入磁體容器中，之后液氦會(huì)充分進(jìn)入超導(dǎo)線(xiàn)圈。

1.2 制冷原理

醫(yī)院使用的超導(dǎo)磁體通常是鈮鈦合金，其臨界溫度約為9K。將由銅和鈮鈦組成的復(fù)合超導(dǎo)線(xiàn)浸泡在液氦中，保證設(shè)備運(yùn)行所需低溫環(huán)境[2]。其中容納超導(dǎo)線(xiàn)圈以及保證低溫正常工作環(huán)境的制冷裝置，叫做低溫容器，也被稱(chēng)為低溫恒溫器。為減少液氦的消耗，磁體常采用三層真空絕熱結(jié)構(gòu)，最內(nèi)的真空容器層，其腔壁決定了容納成像物體的孔徑；第二層是液氮容器，液氮的沸點(diǎn)約為77K，對(duì)液氦容器進(jìn)行進(jìn)一步絕熱，減少外界溫度對(duì)液氦容器溫度的影響；第三層還是真空層，在液氦容器與環(huán)境溫度之間起隔熱作用。雖然液氦容器自身的隔熱設(shè)計(jì)比較嚴(yán)密，但是設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用后，熱輻射、回氣管頸的傳熱、真空層中的殘余氣體以及各層支撐物傳熱都會(huì)造成液氦容器受熱，導(dǎo)致液氦的消耗。其中液氮的蒸發(fā)率為1.0L/h，而液氦的蒸發(fā)率為1.0L/d，因此液氦蒸發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于液氮的蒸發(fā)速度。超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)包括冷水機(jī)、氦壓縮機(jī)以及冷頭，冷頭是系統(tǒng)中的主要制冷元件，可以給超導(dǎo)磁體分別提供20K和70K的兩級(jí)低溫，以此給磁體進(jìn)行降溫，提供超導(dǎo)線(xiàn)圈和液氦所需低溫。液氦能在冷頭元件的作用下，保持自身的壓力值，并反映出元件的工作狀態(tài)。實(shí)際上，可以將冷頭比作一個(gè)膨脹機(jī)，氦壓縮機(jī)工作時(shí)，處于高壓低溫下的氦氣可以吸收周?chē)鸁崃坎⑶規(guī)ё?，產(chǎn)生良好的降溫效果。冷頭主要組成材料為絲綢膠木，其中一級(jí)的蓄冷材料是銅網(wǎng)，二級(jí)蓄冷材料為鉛網(wǎng)。氦氣經(jīng)過(guò)冷頭設(shè)備后，在壓力作用下，形成低壓狀態(tài)的氦氣；同時(shí)氦壓縮機(jī)增加壓力，并且和水冷機(jī)組中的冷卻水換熱，利用吸附器進(jìn)行過(guò)濾處理，最后將高壓低溫的氦氣送回冷頭設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)制冷系統(tǒng)的有效循環(huán)。

2.超導(dǎo)磁共振設(shè)備制冷系統(tǒng)維護(hù)管理方法

2.1 預(yù)防維護(hù)

預(yù)防維護(hù)就是指對(duì)超導(dǎo)磁共振設(shè)備進(jìn)行日常的保養(yǎng)和維護(hù)工作，在設(shè)備出現(xiàn)故障不能正常運(yùn)行之前評(píng)估設(shè)備的性能。預(yù)防維護(hù)管理就是變被動(dòng)維修為主動(dòng)維修，是一種預(yù)見(jiàn)性的維修手段，盡早排除造成設(shè)備故障的因素，最大限度降低設(shè)備維修成本，同時(shí)有效提高設(shè)備維護(hù)的計(jì)劃性。預(yù)防維護(hù)管理水平可以促進(jìn)醫(yī)院醫(yī)用設(shè)備管理質(zhì)量和水平的改善，保證醫(yī)用設(shè)備正常工作。針對(duì)在超導(dǎo)磁共振設(shè)備中發(fā)揮著重要作用的制冷系統(tǒng)，更加應(yīng)該進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)和管理，定時(shí)保養(yǎng)和檢查，及時(shí)掌握制冷系統(tǒng)的運(yùn)行情況，保證超導(dǎo)磁共振設(shè)備正常工作環(huán)境[3]。預(yù)防性維護(hù)可以有效延長(zhǎng)超導(dǎo)磁共振設(shè)備的使用壽命，降低液氦投入成本以及故障維修成本。

2.2 系統(tǒng)性維護(hù)管理

超導(dǎo)磁共振設(shè)備制冷系統(tǒng)的系統(tǒng)性維護(hù)管理工作包括外觀檢查、設(shè)備元件清潔、更換維修破損元件、設(shè)備檢測(cè)精度校驗(yàn)、設(shè)備常規(guī)功能檢查、運(yùn)行安全性檢查。

（1）外觀檢查。包括定時(shí)查看水、氦的循環(huán)是否正常，觀察冷頭、磁體壓力以及氦壓縮機(jī)是否正常運(yùn)行，檢查封閉循環(huán)的封閉性，避免發(fā)生泄漏。如果系統(tǒng)數(shù)值顯示出現(xiàn)異常，及時(shí)檢查制冷系統(tǒng)，找出故障原因，及時(shí)進(jìn)行維修。

（2）設(shè)備內(nèi)部元件清潔。對(duì)于系統(tǒng)中冷水機(jī)的散熱器需要定期進(jìn)行沖洗和保養(yǎng)，尤其是在春天。春天風(fēng)沙較大，空氣中柳絮等雜物較多，設(shè)備容易出現(xiàn)故障。此外，水循環(huán)的管理長(zhǎng)時(shí)間使用可能會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生其他雜質(zhì)，影響水冷機(jī)正常工作。因此需要定時(shí)檢查水冷機(jī)內(nèi)部元件，替換腐蝕管道，清理雜質(zhì)，并做好防腐蝕措施[4]。

（3）更換破損元件。制冷系統(tǒng)中的冷頭和氦壓縮機(jī)在長(zhǎng)期使用后，內(nèi)部的活塞、內(nèi)部旋轉(zhuǎn)閥等小零件進(jìn)過(guò)不斷地磨損，會(huì)影響設(shè)備的密實(shí)性，不利于制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)作。定期檢查冷頭和壓縮機(jī)中的小零件，替換破損或者磨損嚴(yán)重的零件，比如，通常情況下，冷頭中的活塞最長(zhǎng)2年就需要更換一次，保證冷頭部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還需要進(jìn)行吸附器處理，以免降低活性炭的吸附作用。

（4）設(shè)備檢測(cè)精度校驗(yàn)。超導(dǎo)磁共振設(shè)備的使用人員在操作儀器時(shí)，需要注意運(yùn)行過(guò)程中冷頭設(shè)備發(fā)出的聲音是否正常，如果沒(méi)有聲音或者是聲音異常，需及時(shí)報(bào)修。維護(hù)管理人員仔細(xì)查看設(shè)備使用記錄表中設(shè)備開(kāi)機(jī)到關(guān)機(jī)時(shí)間段液氦的消耗情況，計(jì)算液氦消耗是否超出正常范圍。發(fā)現(xiàn)液氦消耗速度異常時(shí)需要及時(shí)找出故障原因，及時(shí)維修，液氮量低于60%后，就需要通知專(zhuān)業(yè)人員加注液氦，50%是極限值，避免因液氦量過(guò)低引起失超[5]。

（5）運(yùn)行安全性檢查。超導(dǎo)磁共振設(shè)備的電源應(yīng)為專(zhuān)線(xiàn)電源，因此需要對(duì)設(shè)備的穩(wěn)壓電源柜進(jìn)行定期檢查。對(duì)于沒(méi)有安裝UPS（不間斷電源）的超導(dǎo)磁共振設(shè)備，出現(xiàn)突然停電的情況時(shí)，在電源恢復(fù)正常后，及時(shí)重啟冷水機(jī)以及氦壓縮機(jī)，仔細(xì)檢查制冷系統(tǒng)是否受到破壞。

3.結(jié)語(yǔ)

超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)在日常維護(hù)管理中還需要對(duì)以下幾方面問(wèn)題加以重視：①咽癌調(diào)強(qiáng)放療中腫瘤和正常組織體積-劑量變化；②分析肺部低劑量同常規(guī)劑量的螺旋CT所掃描的X射線(xiàn)的放射劑量結(jié)果比較；③基于CT的維護(hù)保養(yǎng)與輻射防護(hù)問(wèn)題探討；④超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)維護(hù)管理研究；⑤超導(dǎo)磁共振設(shè)備的安全維護(hù)與保養(yǎng)體會(huì)；⑥核磁共振設(shè)備日常維修與維護(hù)措施研究；⑦醫(yī)療設(shè)備全程管理中醫(yī)療設(shè)備維修管理的重要性分析。超導(dǎo)磁共振設(shè)備是當(dāng)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中最先進(jìn)的診斷技術(shù)之一，可為醫(yī)生確診患者病情提供科學(xué)依據(jù)。但其高昂的設(shè)備成本以及故障維修成本也是很多小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)沒(méi)有引進(jìn)該設(shè)備的原因，對(duì)于大型醫(yī)院來(lái)說(shuō)，設(shè)備的維護(hù)管理可以大大降低設(shè)備使用成本。超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)是超導(dǎo)磁共振設(shè)備的重要組成部分，直接影響著設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)見(jiàn)性維護(hù)管理，以及定期的檢查和維修，均可以降低設(shè)備破損，降低維修成本。

[1] 張中南.超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)維護(hù)管理研究[J].中國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè),2015,35(16):104-105.

[2] 劉劭坤,孫宏立,田秀峰,等.超導(dǎo)磁共振制冷系統(tǒng)維護(hù)管理探討[J].中國(guó)實(shí)用醫(yī)藥,2014,56(23):263.

[3] 王輝林,馬彪,徐衛(wèi)峰.超導(dǎo)型磁共振制冷系統(tǒng)的原理及預(yù)防性維護(hù)[J].醫(yī)療裝備,2014,27(1):64-65.

[4] 陶冶.核磁共振設(shè)備日常維修與維護(hù)的方法探討[J].臨床醫(yī)學(xué)工程,2014,21(2):133-135.

[5] 顧亞軍.淺談醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)與巡修檢修管理[J].中國(guó)實(shí)用醫(yī)藥,2014,45(6):261-262.

Research on Maintenance Management of Superconducting Magnetic Resonance Refrigeration System

PAN Xin-qing HUO Jian-qiu＊The 148th Hospital of PLA, Zhoucun District, Zibo City, Shandong Province (Shandong Zibo 255300)

1006-6586(2017)15-0140-02

TH789

A

2017-06-20

霍建秋，通訊作者。